Производство кисло - молочных продуктов

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

1.1 Обоснование выбранных способов  производства биотехнологической  продукции

Все виды кисломолочных  напитков вырабатываются путем сквашивания  подготовленного исходного сырья  заквасками определенных чистых культур. Полученный сгусток охлаждается, а для некоторых продуктов он созревает.

Для получения кисломолочных  напитков используют молоко цельное  и обезжиренное, а так же сахар, плодово-ягодные сиропы, джемы и  другие.

Кисломолочные напитки вырабатываются термостатным либо резервуарным способом. На проектируемом предприятии целесообразно вырабатывать  кисломолочные  продукты резервуарным способом.

Резервуарный способ. Технологический процесс производства кисломолочных напитков резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: подготовки сырья, нормализации, пастеризации, гомогенизации, охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных емкостях, охлаждения сгустка, созревания сгустка, фасовки.

Исходное молоко соответственно нормализуется до требуемой массовой доли жира. Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторах-нормализаторах или смешением.

При нормализации сырья  смешением массу продуктов для  смешения определяют по формулам материального  баланса или по рецептуре.

Нормализованное сырье  подвергается тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы в молоке и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Наилучшие условия для развития микроорганизмов создаются, если молоко пастеризуется при температурах, близких к 100^оС. При этих условиях происходит денатурация сывороточных белков, которые участвуют в построении структурной сетки сгустка, повышаются гидратационные свойства казеина и его способность к образованию более плотного сгустка , хорошо удерживающего сыворотку. Поэтому при производстве всех кисломолочных напитков исходное пастеризуется при температуре 85-87^оС с выдержкой 5-10 мин или при 90-92^оС с выдержкой 2 мин.

Тепловая обработка  молока обычно сочетается с гомогенизацией. В результате гомогенизации при температуре 55-60^оС и давлении 17,5 МПа улучшается консистенция кисломолочных продуктов и предупреждается отделение сыворотки.

После пастеризации и  гомогенизации молоко охлаждается  до температуры заквашивания. При  использовании закваски, приготовленной на термофильных бактериях, молоко охлаждается до 50-55^оС, мезофильных – 30-35^оС.

В охлажденное до температуры  заквашивания молоко должна быть немедленно внесена закваска, соответствующая  виду продукта. Наиболее рациональна  вносить закваску в молоко в потоке. Для этого закваска через дозатор подается непрерывно в молокопровод и в смесителе смешивается с молоком.

Сквашивание молока проводят при температуре заквашивания. В  процессе сквашивания происходит размножение  микрофлоры закваски, нарастает кислотность, коагулирует казеин и образуется сгусток. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно плотного сгустка и достижению определенной кислотности.

По окончании сквашивания  продукт немедленно охлаждается. Кисломолочные  продукты, вырабатываемые без созревания, немедленно направляются на охлаждение.

Кисломолочные напитки  фасуются в термосвариваемые пакеты или в пластиковые стаканчики для фасовки жидких молочных продуктов.

Термостатный способ. Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатных способом состоит из тех же технологических операций, что и при производстве резервуарным способом, осуществляемых в такой последовательности: подготовка сырья, нормализация,

пастеризация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания. Далее молоко заквашивают в емкости. Сразу после внесения закваски молоко подается для фасовки молочных продуктов в тару. Тару устанавливают в ящики и корзины и немедленно направляются в термостатную камеру, где поддерживается температура, благоприятная для развития микрофлоры закваски. Окончание сквашивания определяется по кислотности и плотности сгустка, затем продукт направляется в холодильную камеру для охлаждения.

Охлаждение можно осуществлять в тех же камерах, что и сквашивание. Для этого после окончания сквашивания воздух в камере охлаждается. В этом случае устраняется необходимость перевозки сквашенного продукта из термостатной камеры в холодильную. Продукт хранят в камере хранения готовой продукции.

Резервуарный  способ по сравнению с термостатным имеет преимущества: он позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации термостатных камер и сокращения площади холодильных камер. За счет этого увеличивается съем продукции с 1 м² производственной площади и снижается расход холода и тепла. Резервуарный способ производства кисломолочных продуктов позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию производственных процессов, снизить затраты труда более чем на 25% и повысить его производительность на 35-37%.

Общая технология производства кисломолочных напитков резервуарным способом.

Приемка и подготовка сырья. Молоко и другое сырье принимают по массе и качеству, установленному ОТК (лабораторией) предприятия по ГОСТу 1326488.

Нормализация. Отобранное по качеству молоко нормализуют по массовой доле жира. При этом нормализацию молока по жиру осуществляют с таким расчетом, чтобы массовая доля жира в готовом продукте была не меньше массовой доли жира, предусмотренной стандартом. Молоко по жиру нормализуют следующим образом:

- добавляют к цельному молоку обезжиренное молоко, пахту или их смесь. Сепарируют часть молока в сепараторах-сливкоотделителях или в сепараторах-нормализаторах с целью отбора сливок или обезжиренного молока при сепарировании.

- нормализацию смеси по  массовой доле сухих веществ, проводят путем добавления к смеси, нормализованной по массовой доле жира, сухого цельного или обезжиренного молока, или сгущенного молока в соответствии  с рецептурой.

Очистка, гомогенизация, пастеризация и охлаждение смеси. Нормализованную смесь, подогретую до температуры (40-45)°С очищают на центробежных молоко очистителях. Очищенную смесь гомогенизируют при давлении (110 кг/см²)  и температуре (от 65 до 70)°С.

Гомогенизация производится, чтобы получить однородную, не расслаивающуюся по жиру, консистенцию. Очищенную и гомогенизированную смесь пастеризуют при температуре (85-90)°С с выдержкой от 2 до 8 мин. Такой режим дает:

     а)  уничтожение вегетативных форм  микроорганизмов

     б) инактивацию  ферментов находящихся в нативном  состоянии  

  в) обеспечение условий для формирования необходимой консистенции готового продукта.

После пастеризации смесь охлаждают до температуры  заквашивания от 30 до 40 мин.

Заквашивание. Нормализованную смесь после  охлаждения заквашивают специально подобранными заквасками, приготовленными на чистых культурах. Закваску, активированную на пастеризованном молоке, вносят в смесь в количестве 3-5% от объема заквашиваемой смеси.

Сквашивание. Продолжительность  сквашивания, которая зависит от вида продукта и применяемой закваски, составляет 2-12 часов. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно прочного сгустка, а также по кислотности.

Перемешивание и охлаждение. По окончанию сквашивания  сначала подают ледяную воду в  течении 30-60 минут, а затем сгусток  перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют в целях охлаждения сгустка до заданной температуры.

Розлив, упаковка, маркирование. Перед началом разлива, напиток в резервуарах перемешивают от 2 до 5 мин. Упаковку и маркировку производят в соответствии с требованиями стандарта на этот продукт.

Маркировка напитка, упакованного в потребительскую тару, осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 51074-97 с указанием следующих информационных данных:

- наименование продукта;

- наименование, местонахождение (адрес) изготовителя;

- товарный знак изготовителя;

- масса нетто;

- состав продукта;

- условия хранения;

- срок годности;

- обозначение нормативного или технического документа;

- информация о сертификации.

С целью улучшения  консистенции готового продукта упакованный  продукт рекомендуется задерживать  в холодильной камере перед реализацией. По достижения напитком требуемого показателя условной вязкости и температуры (4±2)°С, технологический процесс считается законченным и продукт готов к реализации.

Транспортирование готового продукта производится автомобильным  транспортом в соответствии с  правилами перевозок скоропортящихся грузов, действующими на данном виде транспорта.

Срок годности кисломолочных  напитков имеющих температуру 4±2°С,  упакованных в потребительскую  тару с герметической укупоркой  не более 20 суток с момента окончания  технологического процесса в соответствии с действующими санитарными правилами для особо скоропортящихся продуктов.

1.1.1 Характеристика продуктов,  выпускаемых на проектируемом  предприятии

В рамках данного проекта  предлагается следующий ассортимент  кисломолочных продуктов с бифидобактериями и бифидогенными добавками:

- напиток «Бифилайф»;

- напиток «Биойогурт»;

- напиток «Ацидолакт»;

- напиток «Биобактон» с лактулозой ;

- сметана «Южная».

Кисломолочные продукты вырабатываются из пастеризованного, нормализованного молока, заквашенного различными видами молочнокислых бактерий.

Диетические и лечебные свойства кисломолочных напитков обуславливается  благотворным воздействием на организм человека микроорганизмов и веществ, образующихся в результате биохимических процессов, которые протекают при сквашивании молока. Усвояемость кисломолочных напитков выше усвояемости молока. Воздействие напитков на секреторную деятельность желудка и кишечника способствует интенсивному выделению ферментов железами пищеварительного тракта. В результате этого ускоряется переваривание пищи.

Усвояемость кисломолочных  напитков улучшается также в результате частичного распада белков на более  простые вещества, в частности  аминокислоты.

Существует тесная взаимосвязь  между здоровьем человека и составом его кишечной микрофлоры. Участие желудочно-кишечного тракта в общем метаболизме организма человека определяется присутствием микробных ассоциаций, от количественного и качественного состава которых в значительной мере зависит спектр синтезируемых биологически активных соединений. Последние поступают из кишечника в кровяное русло и включаются в общий обмен веществ макроорганизма.

При нормальном физиологическом состоянии  взаимоотношения макроорганизма и  микрофлоры носят симбиотический характер, сложившийся и закрепившийся  в процессе длительного эволюционного развития. Организм и его микрофлора – взаиморегулируемая система, причем взаимосвязь их настолько велика, что часто трудно определить, что является первичным – изменения, наступающие в организме хозяина, или его микрофлора.

Как известно распределение микрофлоры в организме неравномерно. Количество микробов в постоянно заселенных частях тела неодинаково. Наиболее обильна и разнообразна микрофлора толстой кишки.

Соотношение между различными группами кишечных микроорганизмов отличается определенным постоянством. Стабильность определенных микробных ассоциаций в кишечнике имеет важное значение для жизнедеятельности человека.

Микрофлора толстой кишки не только самая многочисленная и разнообразная  по видовому составу, она несет основные физиологические функции, полезные для организма хозяина.

Бифидобактерии выполняют ряд  полезных для организма функций. Ранее их рассматривали как основную флору толстой кишки младенцев, вскармливаемых молоком матери.

Кишечная микрофлора взрослого  человека более разнообразна. Она представлена в значительных количествах как аэробными, так и анаэробными формами бактерий. Однако преобладающей группой микроорганизмов по-прежнему остаются бифидобактерии.

Физиологическая роль бифидобактерий обусловлена защитной и синтетической функциями, а также участием в конечном звене пищеварительного процесса. Положительное действие бифидобактерии на организм человека связывают также с их ферментативными, витаминообразующими и антагонистическими свойствами. Ферментируя сахара, эти микроорганизмы создают в кишечнике кислую среду, которая улучшает всасывание в кровь кальция, железа, а также витамина Д, т.е. обладают антирахитическим и анемическим действием.

Именно бифидофлоре принадлежит  ведущая роль в нормализации микробиоценоза кишечника, улучшении процесса всасывания и гидролиза жиров, метаболизма протеинов и аминов, а также желчных кислот. Поддержании неспецифической защиты организма.

Защитная функция бифидобактерий во многом обусловлена взаимодействием  со слизистой оболочкой кишечника. Бифидобактерии прикрепляются к эпителию слизистой оболочки, создавая механическую преграду внедрению возбудителей кишечных инфекций.

Бифидобактерии не восстанавливают  нитраты в нитриты и ингибируют рост многих нитрат-редуцирующих бактерий в кишечнике. Эти микроорганизмы разрушают канцерогенные вещества, образуемые некоторыми представителями кишечной микрофлоры при азотном обмене, выполняя таким образом роль «второй печени».

Установлена тесная  связь между  составом кишечной микрофлоры и иммунологическими системами организма. Так, у практически здоровых людей при дефиците бифидобактерий наблюдается ослабление неспецифического иммунитета по уровню лизоцима. Бифидофлора не только активизирует системы хозяина, но и непосредственно подавляет развитие в кишечнике многих видов инфицирующих микроорганизмов.

Из сказанного выше следует, что  бифидофлора играет большую роль в жизнедеятельности человека, поддержании  его здоровья на оптимальном уровне. Доминирующее положение бифидобактерий у здоровых людей, наличие у них антагонистических, витаминосинтезирующих и других полезных свойств позволяет сделать вывод, что снижение количества этих микроорганизмов в составе кишечной микрофлоры является одним из патологических проявлений, признаком, определяющим состояние дисбактериоза. Изменения в составе микрофлоры человека могут происходить под влиянием различных неблагоприятных факторов.

При дисбактериозе, помимо количественных и качественных сдвигов в составе  кишечной микрофлоры, отмечается угнетение  ее физиологических функций. В первую очередь это проявляется снижением антагонистической активности. Уменьшение количества бифидофлоры приводит к тяжелым функциональным  расстройствам организма.

Одним из способов восстановления микробиоценоза является применение препаратов из живых клеток бифидобактерий. Такие препараты обладают выраженным антагонистическим действием против многих патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

В связи с вышесказанным, актуальным представляется выработка  продуктов питания, содержащих  бифидобактерии и вещества стимулирующие их жизнедеятельность.

Напиток «Бифилайф».

Напиток «Бифилайф» вырабатывают из нормализованного по жиру молока путем  сквашивания закваской на основе чистых культур ацидофильной палочки  и молочнокислого стрептококка с  добавлением препарата бифидобактерий. «Бифилайф» вырабатывают с массовой долей жира 3,2%.

Биологическая ценность напитка «Бифилайф» обусловлена  наличием в его составе наряду с бифидобактериями культур ацидофильных микроорганизмов, которые являются активными продуцентами витаминов, антибиотиков, оказывают ярко выраженное антагонистическое действие на патогенную и гнилостную микрофлору.

Консистенция напитка  должна быть однородной и слегка тянущейся, характерной для продуктов с  ацидофильной микрофлорой. Вкус и запах чистые кисломолочные, с легким привкусом и запахом бифидумбактерина. Цвет – молочно-белый, слегка кремовый. Кислотность готового продукта должна составлять (75–120)⁰Т.

Особенности выработки  напитка «Бифилайф».

Охлаждение до температуры  заквашивания. Пастеризованная смесь охлаждается до 40-44 ^оС.

Заквашивание и сквашивание. Смесь заквашивают чистыми культурами Lbm.acidophilum и Str.thermophilus. Продолжительность заквашивания при температуре 40-44 ^оС 4-5 часа образования сгустка кислотностью 75-85 ^оТ.

Перемешивание, охлаждение. По окончанию заквашивания сначала подают воду в течение 30-60 мин, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры. Охлажденный сгусток подают на разлив.

Разлив, упаковывание, маркирование. Перед началом розлива кисломолочные  продукты и напитки перемешивают в течение 3-5 мин.

Хранение, транспортирование. Упакованные кисломолочные напитки  должны выпускаться с предприятия  в транспортной таре – проволочных  ящиках, а также контейнерах или  другой транспортной таре. Кисломолочные  напитки транспортируют в авторефрижераторах или машинах с изотермическим кузовом.

Напиток «Биойогурт».

Напиток «Биойогурт»  вырабатывают путем сквашивания  нормализованного молока закваской  на основе чистых культур болгарской палочки и молочнокислого стрептококка с добавлением плодово-ягодного наполнителя. Продукт обогащен биомассой бифидобактерий.

Консистенция продукта однородная, равномерная по всему  объему. Вкус и запах чисто кисломолочные, сладкие, с привкусом наполнителя. Цвет характерный для внесения наполнителя, равномерный по всей массе.

Биойогурт вырабатывают с массовой долей жира 2,5%. Кислотность продукта (80 – 140)⁰Т; массовая доля общего сахара для продукта с массовой долей жира 1,5 – 8,5%, для продукта с массовой долей жира 2,5% - 11%. В соответствии с рецептурой  продукт может вырабатываться с фруктово-ягодными наполнителями, а также добавлением сока сухой свеклы, что способствует повышению содержания в готовом продукте витаминов группы В, микроэлементов.

Физико-химические показатели йогурта приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Физико-химические показатели йогурта

Для повышения жирности в молоко при приготовлении йогурта  добавляют сливки, для повышения  содержания сухих обезжиренных веществ – сухое цельное или обезжиренное молоко.

Особенности выработки  кисломолочного напитка «Биойогурт».

Охлаждение до температуры  заквашивания. Пастеризованная смесь  охлаждается до 40-42 ^оС.

Заквашивание и сквашивание. Смесь заквашивают чистыми культурами Lbm.bulgaricum и Str.termophilus. Продолжительность заквашивания при температуре 40-42 ^оС 3-4 часа образования сгустка кислотностью 75-85 ^оТ.

Перемешивание, охлаждение. По окончанию заквашивания сначала  подают воду в течение 30-60 мин, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры.

Внесение наполнителей. При необходимости в частично (до 25-30 ^оС) или полностью (8^оС) охлажденный сгусток вносят наполнители, перемешивают сгусток и подают на разлив.

Разлив, упаковывание, маркирование. Перед началом розлива кисломолочные продукты и напитки перемешивают в течение 3-5 мин.

Хранение, транспортирование. Упакованные кисломолочные напитки  должны выпускаться с предприятия  в транспортной таре – проволочных  ящиках, а также контейнерах или  другой транспортной таре. Полистероловые стаканчики упаковывают в термоусадочную пленку с последующей укладкой их на поддоны. Кисломолочные напитки транспортируют в авторефрижераторах или машинах с изотермическим кузовом.

Напиток «Ацидолакт».

Напиток «Ацидолакт»  вырабатывают из нормализованного по жиру молока путем сквашивания закваской на основе чистых культур ацидофильной палочки. «Ацидолакт» вырабатывают с массовой долей жира 2,5%.

Биологическая ценность напитка «Ацидолакт» обусловлена наличием в его составе культур ацидофильных микроорганизмов, которые являются активными продуцентами витаминов, антибиотиков, оказывают ярко выраженное антагонистическое действие на патогенную и гнилостную микрофлору.

Консистенция напитка должна быть однородной и слегка тянущейся, характерной  для продуктов с ацидофильной микрофлорой. Вкус и запах чистые кисломолочные. Цвет – молочно-белый. Кислотность готового продукта должна составлять (75–120)⁰Т.

Особенности выработки напитка «Ацидолакт».

Охлаждение до температуры заквашивания. Пастеризованная смесь охлаждается  до 40-42 ^оС.

Заквашивание и сквашивание. Смесь  заквашивают чистыми культурами Lbm.acidophilum. Продолжительность заквашивания при температуре 40-42 ^оС 4-5 часа образования сгустка кислотностью 75-80 ^оТ.

Перемешивание, охлаждение. По окончанию  заквашивания сначала подают воду, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры. Охлажденный сгусток подают на разлив.

Разлив, упаковывание, маркирование. Перед началом розлива кисломолочные  продукты и напитки перемешивают в течение 3-5 мин.

Напиток «Биобактон»

Напиток «Биобактон»  вырабатывают из пастеризованного и нормализованного по жиру молока с добавлением или без добавления витаминов или вкусовых и ароматических добавок, БАД,  сквашенного чистыми культурами молочнокислых ацидофильных палочек БАД «Биобактон» и предназначенный для непосредственного употребления в пищу. «Биобактон» вырабатывают с массовой долей жира 2,5%.

Консистенция напитка должна быть однородной и слегка тянущейся, характерной  для продуктов с ацидофильной микрофлорой. Вкус и запах чистые кисломолочные. Цвет – молочно-белый, слегка кремовый. Кислотность готового продукта должна составлять (70–75)⁰Т.

Особенности выработки напитка  «Биобактон».

Охлаждение до температуры заквашивания. Пастеризованная смесь охлаждается  до 43-45 ^оС.

Заквашивание и сквашивание. Смесь  заквашивают чистыми культурами Lbm.acidophilum. Продолжительность заквашивания при температуре 43-45 ^оС 4-5 часа образования сгустка кислотностью 70-75 ^оТ.

Перемешивание, охлаждение. По окончанию  заквашивания сначала подают воду в  течение 30-60 мин, а затем сгусток  перемешивают и добавляют ингредиенты по рецептуре. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры. Охлажденный сгусток подают на разлив.

Разлив, упаковывание. Перед началом  розлива кисломолочные продукты и напитки перемешивают в течение 3-5 мин. Продукт фасуется в полистероловые стаканчики 400 и 200 см³.

Сметана «Южная»

Сметана «Южная» вырабатывается из сливок с массой долей жира 8,4% с добавлением сухого обезжиренного молока. Для сквашивания нормализованной смеси используют симбиотические закваски мезофильных и термофильных молочнокислых стрептококков с бифидобактериями «Бифилакт А», «Бифилакт Б» или их смесь в соотношении 1:1.

Консистенция сметаны однородная, в меру густая. Допускаются слегка вязкая, недостаточно густая консистенция, наличие единичных пузырьков  воздуха, незначительная крупитчатость. Вкус и запах продукта кисломолочные с выраженным привкусом пастеризации, допускается слабовыраженный привкус бифидумбактерина. Цвет белый с кремовым оттенком. Кислотность продукта (80-120)⁰Т.

Особенности выработки сметаны  «Южная»

Пастеризованные сливки подвергают гомогенизации при температуре 60-65⁰С и рабочем давлении 10-15 МПа. Далее сливки нормализуют по массовой доле жира и сухих веществ путем внесения расчетного количества сухого обезжиренного молока, предварительно растворенного в небольшом количестве сливок при температуре 40-60⁰С.

Нормализованные сливки заквашивают заквасками на основе симбиотических бактериальных препаратов «Бифилакт  Д», «Бифилакт А» или их смеси  в соотношении 1:1.

Сквашивание сливок проводят при температуре 30-35⁰С в течение 6-8 часов до кислотности кисломолочного сгустка 80⁰Т. По завершении сквашивания проводят созревание сметаны при медленном охлаждении до температуры хранения 4-8⁰С в течении 10-12 часов. При созревании формируется консистенция сметаны. Процесс созревания может осуществляться в потребительской таре. Продолжительность хранения сметаны при температуре не более 8⁰С составляет 72 часа.

1.2 Характеристика сырья  для производства кисломолочных  продуктов 

1.2.1 Молоко как сырье  для выработки молочных продуктов

Молоко – это биологическая  жидкость, выделяемая молочной железой млекопитающих и предназначенная для поддержания жизни  и роста новорожденного. Молоко синтезируется клетками эпителиальной ткани молочной железы из питательных веществ, поступающих в молочную железу с кровью.

С точки зрения коллоидной химии, молоко представляет собой полидисперсную систему. Дисперсные фазы молока находятся в ионно –молекулярном (минеральные соли , лактоза), коллоидном (белки ,фосфат кальция) и грубодисперсном (жир) состоянии. Водная фаза молока является дисперсной средой.