Технология молока и молочнокислых продуктов

Молоко - это продукт нормальной секреции молочной железы коровы. Легкая усвояемость - одно из наиболее важных свойств молока как продукта питания. Молоко стимулирует усвоение питательных веществ других пищевых продуктов. Молоко вносит разнообразие в питание, улучшает вкус других продуктов, обладает лечебно-профилактическими свойствами.

С физико-химической точки зрения молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, в которой дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой - вещества, находящиеся в молекулярном, коллоидном и эмульсионном состоянии. Молочный сахар и минеральные соли образуют молекулярные и ионные растворы. Белки находятся в растворенном и коллоидном состоянии, молочный жир - в виде эмульсии.

В молоке содержится более 120 различных компонентов, в том числе 20 аминокислот, 64 жирные кислоты, 40 минеральных веществ, 15 витаминов, десятки ферментов и т. д. Энергетическая ценность 1 л сырого молока составляет 2797 кДж. Один литр молока удовлетворяет суточную потребность взрослого человека в жире, кальции, фосфоре, на 53 % - потребность в белке, на 35 % - в витаминах А, С и тиамине, на 26 % - в энергии.

Состав молока непостоянен и зависит от породы и возраста коровы, условий кормления и содержания, уровня продуктивности и способа доения, периода лактации и других факторов. Период лактации у коров длится 10-11 месяцев, в течение этого времени от коров получают доброкачественное молоко. С технологической и экономической точки зрения молоко можно разделить на воду и сухое вещество, в которое входит молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО).

Сырьем для производства молока служат натуральное молоко, обезжиренное молоко, сливки.

Натуральное молоко - это необезжиренное молоко без каких-либо добавок. Оно не поступает в реализацию, так как имеет нестандар-тизованное содержание жира и СОМО. Используется для выработки различных видов молока и молочных продуктов.

Обезжиренное молоко - обезжиренная часть молока, получаемая сепарированием и содержащая не более 0,05 % жира.

Сливки - жировая часть молока, получаемая сепарированием.

Технологическая схема производства всех видов пастеризованного молока включает следующие операции: приемку и оценку качества сырья, нормализацию и очистку, пастеризацию и гомогенизацию, охлаждение, фасовку и розлив, маркировку и хранение.

Нормализованное молоко - пастеризованное молоко, доведенное до требуемого содержания жира. Молоко должно быть обязательно гомогенизировано.

Термическая обработка молока (пастеризация, топление, стерилизация). При производстве молока и молочных продуктов применяют два вида термической обработки молока: пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация - тепловая обработка молока при температурах ниже точки его кипения. Основная цель пастеризации - обезвредить молоко в микробиологическом отношении, инактивировать ферменты, придать молоку определенные вкус и запах. Пастеризацией можно ослабить или уничтожить некоторые пороки вкуса и запаха молока. Пастеризация молока в сочетании с охлаждением и асептическим розливом, исключающим вторичное обсеменение микроорганизмами, предотвращает порчу продукта при хранении.

В настоящее время на молочных предприятиях применяют два вида пастеризации: кратковременную при температуре 75 ±2° С с выдержкой 15-20 секунд и моментальную - при температуре свыше 85° С без выдержки.

Топление молока проводят при температуре не ниже 95° С в течение 3-4 часов. При этом оно приобретает характерные органолептические показатели: ореховые вкус и запах, кремовый оттенок. В процессе топления молоко перемешивают, гомогенизируют, охлаждают и разливают. Готовый продукт имеет характерные вкус и запах, кремовый цвет, который появляется вследствие взаимодействия аминокарбоксильных соединений лактозы с белками и некоторыми свободными аминокислотами. Образовавшиеся меланоиды и сульфгидрильные соединения (SH-группы) участвуют в изменении вкуса и цвета молока. Пищевая ценность топленого молока ниже, чем пастеризованного, из-за денатурации белков, разрушения витаминов, образования меланоидинов и перехода кальция в труднорастворимое состояние.

Стерилизация - тепловая обработка молока при температурах выше 100° С. При стерилизации полностью уничтожаются все виды вегетативных микроорганизмов, их спор, инактивируются ферменты.

В молочной промышленности применяют следующие виды стерилизации: стерилизация в таре при температуре 115-120° С с выдержкой 30 и 20 минут; стерилизация в потоке (УВТ-стерилизация) при температуре в пределах 140° С с выдержкой 2 секунды.

Применяют два способа стерилизации: одностадийный и двухстадийный.

Одностадийным способом вырабатывают стерилизованное молоко в пакетах. Сущность этого способа состоит в том, что из подогретого до 75° С молока удаляют воздух, молоко стерилизуют пароконтактным способом (прямой нагрев) или косвенным (нагрев в теплообменнике). При этом молоко за 1 секунду нагревается до 140-150º С, охлаждается и гомогенизируется. При необходимости (в случае прямого нагрева) удаляют избыточное количество влаги, после чего молоко асептически разливают в стерильную тару. Способ одностадийной стерилизации позволяет лучше, чем двухстадийный, сохранить органолептические показатели молока и его биологическую ценность.

При двухстадийной стерилизации нормализованную смесь сначала стерилизуют при температуре 140-150° С в течение 5 секунд в потоке. Затем молоко охлаждают до 70-75° С и разливают в бутылки, укупоренные герметично. После этого молоко в бутылках вторично стерилизуют в автоклавах периодического или непрерывного действия при температуре 120º С со временем выдержки 20 минут.

Гарантийный срок хранения стерилизованного молока в пакетах от 10 суток до 4 месяцев при температуре 20º С.

При пастеризации и особенно стерилизации наиболее глубокие изменения претерпевают сывороточные белки. При нагревании молока свыше 75º С происходит их денатурация. Наименее термоустойчивыми из сывороточных белков являются иммуноглобулины и сывороточный альбумин.

Сливки являются исходным сырьем для получения сметаны, масла, для нормализации молока. Сливки получают путем сепарирования молока и в зависимости от массовой доли жира вырабатывают 1, 8, 20, 33 и 35%-ной жирности. Изготовляют также пластические (высокожирные) сливки жирностью от 73 до 83 % для технологических целей.

Технология сливок аналогична технологии молока, но температура пастеризации, которая зависит от жирности сливок, более высокая (85-87° С).

Кисломолочные продукты - это молочные продукты, вырабатываемые сквашиванием молока или сливок чистыми культурами молочнокислых бактерий с добавлением или без добавления дрожжей и уксуснокислых бактерий. Кисломолочные продукты относятся к продуктам биотехнологии.

Кисломолочные продукты объединены в три основные группы: кисломолочные напитки, сметана, творог и творожные изделия. Эти продукты играют особую роль в питании, так как кроме высокой пищевой ценности имеют большое лечебно-профилактическое значение.

Кисломолочные напитки в диетическом отношении еще более ценны, чем молоко, так как обладают высокими лечебно-профилактическими свойствами и еще большей усвояемостью.

Высокая усвояемость кисломолочных напитков (по сравнению с молоком) является следствием их воздействия на секреторно-эвакуационную деятельность желудка и кишечника, в результате чего железы пищеварительного тракта интенсивнее выделяют ферменты, которые ускоряют переваривание пищи.

Диетические и лечебные свойства кисломолочных напитков во многом объясняются благоприятным воздействием на организм человека молочнокислых бактерий и веществ, образующихся в результате их жизнедеятельности при сквашивании молока (молочной кислоты, углекислого газа, спирта, витаминов, антибиотиков и др.).

Усвояемость кисломолочных напитков повышается за счет частичной пептонизации в них белков, т. е. распада их на более простые соединения. Кроме того, в продуктах, полученных в результате смешанного молочнокислого и спиртового брожения, белковый сгусток пронизывают мельчайшие пузырьки углекислого газа, благодаря чему он более доступен воздействию ферментов пищеварительного тракта.

Лечебные свойства кисломолочных напитков основаны на бактерицидном действии молочнокислых микроорганизмов и дрожжей по отношению к возбудителям некоторых желудочно-кишечных заболеваний, туберкулеза и других болезней, а также на благотворном влиянии на организм веществ, входящих в состав этих продуктов. Бактерицидные свойства кисломолочных напитков связаны с антибиотической активностью развивающихся в них бактерий и дрожжей, которые в результате жизнедеятельности вырабатывают следующие антибиотики: низин, лактолин, диплококцин, стрептоцин и др. Эти антибиотики оказывают на некоторые микроорганизмы бактерицидное (убивают) и бактериостатическое (подавляют жизнедеятельность) действие.

Основным биохимическим и физико-химическим процессом, протекающим при производстве кисломолочных напитков и сметаны, является молочнокислое брожение. Сущность молочнокислого брожения состоит в том, что молочный сахар под действием ферментов микроорганизмов сбраживается до молочной кислоты, происходят коагуляция казеина и образование сгустка.

При спиртовом брожении, протекающем при участии молочных дрожжей, молочный сахар сбраживается до этилового спирта и углекислого газа. Одновременно при молочнокислом и спиртовом брожении протекают побочные процессы с образованием летучих кислот, углекислого газа, эфиров и других соединений, которые участвуют в формировании вкуса и запаха продукта.

Основной микрофлорой кисломолочных продуктов являются молочнокислые бактерии и дрожжи. В лабораториях микроорганизмы выделяют в чистом виде и специально выращивают (культивируют). Такие микроорганизмы, выращиваемые в специальных целях, называются культурами (например, культура молочнокислого стрептококка).

Молоко, сквашенное путем внесения в него определенных культур молочнокислых бактерий или дрожжей, называется закваской и предназначается для сквашивания молока при производстве кисломолочных продуктов.

Молочнокислые стрептококки повышают кислотность молока до 120°Т, молочнокислые палочки (болгарская и ацидофильная) - до 200-300°Т и являются наиболее сильными кислотообразователями.

Для приготовления лабораторной закваски при производстве кефира используют кефирные грибки (зерна), микрофлора которых представляет собой симбиоз молочнокислых стрептококков и палочек, ароматообразующих бактерий и молочных дрожжей, микодерма и уксуснокислых бактерий. Активность и чистота заквасок во многом определяют качество готового продукта.

При производстве кисломолочных напитков применяют два способа: термостатный и резервуарный.

При термостатном способе производства кисломолочных напитков сквашивание молока и созревание напитков протекают в бутылках в термостатных и хладостатных камерах.

При резервуарном способе производства заквашивание, сквашивание молока и созревание напитков происходят в одной емкости (молочных резервуарах).

Кисломолочные напитки, выработанные резервуарным способом, после созревания и перемешивания разливают в стеклянную или бумажную тару, поэтому сгусток у них по сравнению с напитками, полученными термостатным способом, нарушенный - имеющий однородную сметанообразную консистенцию.

Готовые кисломолочные напитки хранят до реализации при 0-2º С.

Кефир - это наиболее популярный кисломолочный напиток, получаемый смешанным брожением. Для производства кефира используют естественную симбиотическую закваску - на кефирных грибках. Состав микрофлоры кефирных грибков стабилен, что дает возможность получать однородный продукт.

Кефир, являясь продуктом смешанного брожения, содержит наряду с молочной кислотой незначительное количество или следы спирта (в среднем 0,1-0,2 %), но даже в таком количестве спирт вместе с углекислотой придают напитку приятный освежающий вкус и тонизирующие свойства.

Кислотность жирного кефира должна быть в пределах 85-120ºТ. Допускается отделение сыворотки не более 2 % и небольшое газообразование. Срок хранения кефира не более 36 ч при температуре не выше 8° С.

Кефир фруктовый получают резервуарным способом по общей схеме технологии кефира. Плодово-ягодные наполнители подают насосом в резервуар с кефиром, тщательно перемешивают и оставляют на 1-3 часа при температуре 8-10º С для дополнительного созревания. Кефир фруктовый имеет свойственные кефиру и внесенным наполнителям вкус и запах.

Кумыс, как и кефир относится к продуктам смешанного брожения и вырабатывается из кобыльего молока, которое по сравнению с коровьим характеризуется пониженной массовой долей жира (1,5 %) и казеина (1,2 %), повышенной массовой долей молочного сахара (6,5 %) и альбумина. В кумысе главными возбудителями молочнокислого брожения являются болгарская и ацидофильная палочки, которые не оказывают угнетающего действия на развитие дрожжей, поэтому в кумысе быстро накапливаются спирт (до 3 %) и углекислота.

Кумыс натуральный изготовляют из непастеризованного кобыльего молока 1%-ной жирности при температуре сквашивания 32-34° С в течение 2-3 часов, после чего разливают в бутылки и направляют на созревание при температуре 6-7º С. Продолжительность созревания колеблется от 1 до 3 суток. Кумыс может быть изготовлен и из коровьего молока 1,5%-ной жирности. В зависимости от продолжительности созревания кумыс слабый содержит спирта 0,6 %, средний - 1,1 и крепкий - 1,6 %. Кислотность кумыса колеблется от 95 до 130ºТ.

Простоквашу вырабатывают из пастеризованного цельного молока, заквашенного культурой молочнокислого стрептококка при температуре сквашивания 36-38° С. Простокваша имеет плотный колющийся сгусток, немного пресный вкус. Выпускают ее жирностью 3,2; 2,5; 1 % и нежирную.

Срок хранения простокваши при температуре 8° С не более 36 часов с момента производства.

Ряженку (украинскую простоквашу) приготовляют из молока жирностью 4; 2,5 и 1 %, а также 2,5 и 1%-ной жирности и с витамином С. Ряженку вырабатывают длительной температурной обработкой молока (95° С с выдержкой 2-3 часа) и сквашивают при 40-45º С закваской из культур термофильного молочнокислого стрептококка.

Варенец вырабатывают из стерилизованного или топленого молока жирностью 2,5 %, в качестве закваски используют культуры термофильного молочнокислого стрептококка и болгарской палочки. Микробиологические процессы при производстве варенца аналогичны процессам, протекающим при выработке ряженки. Варенец по свойствам приближается к ряженке, но кислотность ощущается несколько резче, так как жирность его ниже, чем ряженки.

Йогурт - представляет собой кисломолочный продукт, приготовленный из цельного пастеризованного при 80-95° С молока с выдержкой от 5 до 30 минут при температуре сквашивания 40-45º С. В качестве закваски при производстве йогурта применяют культуры термофильного молочнокислого стрептококка и болгарской палочки в соотношении 1:1. Йогурт выпускают как в натуральном виде, так и с различными наполнителями. Он может быть выработан как термостатным, так и резервуарным способом.

Для получения ацидофильных кисломолочных напитков молоко заквашивают культурой ацидофильной палочки. В отличие от болгарской палочки и молочнокислых стрептококков ацидофильная палочка выделена не из молока, а из кишечника грудного ребенка и отличается тем, что может приживаться в кишечнике, некоторое время развиваться в щелочной среде, возбуждать секреторную работу желудка и поджелудочной железы.

Ацидофилин получают путем сквашивания пастеризованного молока жирностью 3,2; 2,5; 1 % и нежирного закваской, состоящей из культур ацидофильной палочки, молочнокислого стрептококка и кефирных грибков. Соотношение данных культур в закваске 3:1:1. В результате применения такой закваски продукт приобретает небольшую остроту, которая обусловливает спиртовым брожением. В наибольшей степени вкус ацидофилина выражен при кислотности 100-110ºТ. Изготовляют ацидофилин сладкий - с добавлением сахара, ванилина или корицы.

Сметана - кисломолочный продукт, вырабатываемый путем сквашивания нормализованных пастеризованных сливок чистыми культурами молочнокислых стрептококков.

Сметана имеет большую пищевую ценность за счет значительного количества молочного жира (от 10 до 40 %), содержания белков (около 3 %), лактозы (3 %), органических кислот (0,7-0,8 %) и других компонентов.

В последнее время в целях рационального питания населения в большом количестве выпускают сметану 15, 20 и 25%-ной жирности.

В настоящее время для производства сметаны используют не только свежие сливки, но и сухие сливки, сухое цельное и обезжиренное молоко, замороженные сливки. Поэтому консистенция, вкус и запах сметаны отличаются от аналогичных показателей сметаны 30%-ной жирности.

Консистенция сметаны в значительной степени зависит от содержания жира и СОМО, при увеличении которых она становится более густой, замедляется отделение сыворотки от сгустка.

Сметану вырабатывают двумя способами: термостатным и резер-вуарным с применением гомогенизации сливок или с применением низкотемпературной обработки (физического созревания) перед сквашиванием.

Технологический цикл производства сметаны состоит из следующих основных операций: приемки и сепарирования молока, нормализации сливок, пастеризации, гомогенизации, охлаждения, заквашивания и сквашивания сливок, фасования, охлаждения и созревания сметаны, хранения и транспортирования.

При термостатном способе производства сметаны сливки после заквашивания фасуют в стеклянную тару и сквашивают в термостатной камере, после чего охлаждают. Этим способом вырабатывают низкожирные виды сметаны, применяют его и при использовании сырья с пониженным содержанием СОМО.

Одно из условий получения сметаны высокого качества - пастеризация при высоких температурах. Температура пастеризации в зависимости от жирности сливок составляет 92-96° С с выдержкой 15-20 секунд. Такой режим обеспечивает получение более стойкой при хранении сметаны густой консистенции и с выраженным привкусом пастеризованных сливок, который придают образующиеся свободные сульфгидрильные группы, летучие карбонильные соединения, лактоны и др. На качество сметаны существенное влияние оказывает также гомогенизация сливок, которая способствует значительному улучшению ее консистенции.

Сметану фасуют при температурах сквашивания или после частичного охлаждения и оставляют для созревания в холодильных камерах при 1-7° С.

Основные способы улучшения качества сметаны пониженной жирности с традиционной консистенцией: высокая температура пастеризации, гомогенизация и физическое созревание сливок, фасование самотеком сжатым воздухом, внесение в сливки пищевых наполнителей, стабилизаторов белковых веществ.

Мелкофасованную сметану 15, 20, 25, 30%-ной жирности хранят при температуре не выше 6º С не более 3 суток, без охлаждения - не более 24 часов. Диетическая сметана должна быть реализована сразу после получения.

Для обеспечения равномерного снабжения населения сметаной ее резервируют и хранят в крупной таре при температуре от 0 до -2° С и относительной влажности воздуха не более 85 % до 3-4 месяцев в зависимости от качества. При хранении бочки со сметаной рекомендуется её не реже одного раза в месяц переворачивать во избежание расслоения продукта.

При транспортировке сметаны нельзя допускать замерзания, сильного встряхивания, так как это может привести к выделению сыворотки, появлению крупитчатой консистенции.

Творог - белковый кисломолочный продукт, вырабатываемый сквашиванием молока чистыми культурами молочнокислых бактерий с применением или без применения хлористого кальция, сычужного фермента или пепсина и удалением части сыворотки.

Творог обладает высокой пищевой и диетической ценностью. Благодаря значительному содержанию аминокислот (метионина, лизина) и фосфолипидов (холина) творог применяется для профилактики заболеваний печени. Холин и метионин способствуют повышению содержания в крови лецитина, который тормозит отложение в стенках кровеносных сосудов холестерина и развитие склеротических явлений.

В твороге разных видов содержится от 9 до 18 % белка, до 18 % молочного жира, много минеральных веществ и витаминов.

Исходя из методов коагуляции белков и образования сгустка производство творога подразделяют на два способа: кислотный и кислотно-сычужный.

При кислотном способе сгусток в молоке образуется в результате молочнокислого брожения. Этим способом вырабатывают, как правило, нежирный творог. Жирный и полужирный творог получают кислотно-сычужным способом.

Производство творога кислотно-сычужным способом отличается лишь тем, что после внесения закваски при кислотности молока 32-35°Т добавляют сычужный фермент и хлористый кальций с целью ускорения образования сгустка и отделения им сыворотки.

Таким образом, при кислотно-сычужном способе получения творога сгусток образуется не только в результате молочнокислого брожения, но и при участии сычужного фермента и хлористого кальция.

В последние годы широкое распространение получил раздельный способ производства творога. Сущность его в получении из нежирного молока кислотно-сычужным способом коагуляции белка нежирного творога на творогоизготовителях или творожных сепараторах. К нежирному творогу добавляют необходимое количество 50-55%-ных пастеризованных сливок до требуемой жирности творога (9 или 18 %).

Творог, вырабатываемый на поточно-механизированных линиях, где сыворотка от сгустка отделяется в специальных центробежных обезвожителях, имеет мягкую, рассыпчатую консистенцию. Таким способом получают полужирный, нежирный и Крестьянский творог.

Творог - продукт, нестойкий при хранении. Даже при пониженной температуре (0-2° С) качество его быстро ухудшается. Срок хранения творога при температуре не выше 8° С должен быть не более 36 часов. При 0° С творог может храниться до 7 дней. Охлажденный творог при - 2° С и относительной влажности воздуха 80-85 % хранят до 18 суток.

С целью равномерного снабжения населения творог замораживают в летнее время в крупной таре и закладывают на длительное хранение (до 6-7 месяцев) при температуре -18º С.

Обычно творог замораживают в деревянных бочках. Однако дефростация и извлечение творога из такой тары затруднены, что снижает качество продукта. Творог в бочках замораживается медленно, при этом образуются крупные кристаллы льда, что при дефростации приводит к потере влаги продуктом.

Предпочтительнее быстрое замораживание творога в скороморозильных аппаратах при температуре -30° С в виде брикетов и блоков массой по 0,5 и 10 кг, упакованных в полимерные пленки. При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, которые не нарушают структуру продукта, а при дефростации сводят к минимуму потери сыворотки. Хранят брикеты творога в картонных коробках при температуре -18º С. При хранении творога в замороженном состоянии необходимо строго соблюдать постоянную температуру хранения, так как при ее колебаниях происходят перекристаллизация и укрупнение льда, в результате чего увеличиваются потери влаги, консистенция становится излишне сухой, рассыпчатой.

Если качество замороженного творога при хранении ухудшается, то на заводах допускается его облагораживание. При этом дефростированный нежирный творог смешивают со сливками 50-55%-ной жирности, предварительно пропустив его через вальцовочную машину.