Основным сырьем для кисломолочных товаров является молоко.
Молоко – это продукт нормальной секреции молочной железы коровы. Состав молока непостоянен и зависит от породы и возраста коровы, условий кормления и содержания, уровня продуктивности и способа доения, периода лактации и других факторов.
С технологической и экономической точки зрения молоко можно разделить на воду и сухое вещество, в которое входит молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток.
Белки молока – это высокомолекулярные соединения, состоящие из a-аминокислот, связанных характерной для белков пептидной связью. Белки молока делят на две основные группы – казеины и сывороточные белки.
Казеин в сухом виде – белый порошок без вкуса и запаха. В молоке казеин находится в коллоидном растворе в виде растворимой кальциевой соли. Под действием кислот, кислых солей и ферментов он свертывается и выпадает в осадок.
Основные сывороточные белки – альбумин и глобулин. С точки зрения физиологии питания они более полноценны, чем казеин, т. к. содержит больше незаменимых кислот и серы.
Молочный жир в чистом виде представляет собой сложный эфир трехатомного спирта глицерина, предельных и непредельных жирных кислот. Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков размером от 0,5 до 10 мкм, окруженных лецитиново-белковой оболочкой. Он малоустойчив к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот. Под влиянием этих факторов он гидролизуется, осаливается, окисляется и прогорает [9].
Кроме нейтральных жиров в молоке содержатся жироподобные вещества: фосфатиды (фосфолипиды) и стерины. Основные фосфатиды – лецитин и кефалин, а стерины – холестерин и эргостерин.
Молочный сахар (лактоза) играет важную роль в физиологии питания, т. к. является практически единственным углеводом, который получает новорожденное млекопитающее с пищей. Он является не только источником энергии, но и регулирует кальциевый обмен. Усвояемость молочного сахара составляет 99%.
Минеральные вещества (соли молока) содержатся в молоке в количестве 0,7–0,8%. Большую часть составляют средние и кислые соли фосфорной кислоты. Из солей органических солей присутствуют главным образом соли казеиновой и лимонной кислот.
Витамины. В молоке содержатся все жизненно необходимые витамины, но некоторые – в недостаточных количествах. Содержание витаминов зависит от сезона года, породы животных, качества кормов, условий хранения и обработки молока.
Жирорастворимые витамины А, D, Е, К и b-каротин устойчивы к нагреванию и начинают разрушаться при температуре свыше 1200С (витамин А), но не устойчивы к действию воздуха, ультрафиолетовых лучей и кислот. Водорастворимые витамины, за исключением витаминов С и В12, устойчивы к нагреванию. Они хуже выдерживают нагревание в щелочной среде. Витамин РР практически полностью сохраняется после тепловой обработки и в процессе хранения молока. В наибольше степени разрушается при пастеризации и хранении витамин С.
Ферменты молока образуются в молочной железе животного или выделяются микроорганизмами. Важную роль играют такие ферменты молока, как лактаза, фосфатаза, редуктаза, пероксидаза, липаза, протеаза, амилаза.
Ферменты молока могут играть как положительную, так и отрицательную роль, их активность зависит от температуры, величины рН, концентрации сущих веществ молока, количества самого фермента и других факторов.
Иммунные тела, гормоны обладают бактерицидными свойствами. Они образуются в организме животного, на непродолжительное время подавляют развитие микроорганизмов.
Красящие вещества (пигменты) имеют двоякую природу: животного и растительного происхождения. Пигменты растительного происхождения попадают в молоко из кормов.
Газы содержатся в молоке в небольшом количестве – 50–80 мл в 1 л, в т.ч. 50–70% углекислоты, 10 – кислорода и 30% азота. При тепловой обработке молока часть газов улетучивается. [9]
Вода – основная составная часть молока. Количество ее определяет физическое состояние продукта, физико-химические и биологические процессы в нем. От активности воды, ее энергии связи зависит интенсивность биохимических и микробиологических процессов, а также сохраняемость молочных продуктов.
Молоко характеризуется следующими основными физико-химическими показателями: общей (титруемой) и активной кислотностью, плотностью, вязкостью, поверхностным натяжением, осмотическим давлением, температурой замерзания, электропроводностью, диэлектрической постоянной, температурой кипения, светопреломлением. По изменению физико-химических свойств можно судить о качестве молока.
Титруемая кислотность является важнейшим показателем свежести молока. Она показывает концентрацию составных частей молока, имеющих кислотных характер. Она выражается в градусах Тернера и для свежевыдоенного молока составляет 16–180Т. Основными компонентами молока, обуславливающими титруемую кислотность, являются кислые фосфорнокислые соли кальция, натрия, калия, лимоннокислые соли, углекислота, белки.
Активная кислотность (рН) определяется концентрацией водородных ионов, является одним из показателей качества молока. Для свежего молока рН находится в пределах 6,4–6,7, т.е. молоко имеет слабокислую реакцию.
Плотность молока – это отношение массы молока при температуре 200С к массе того же объема воды при температуре 40С. Плотность сборного коровьего молока находится в пределах 1,027–1,032 г./см3. На нее влияют все составные части, но в первую очередь – белки, соли и жир.
Осмотическое давление молока составляет около 0,74 Мпа. Оно благоприятно для развития микроорганизмов. Оно тесно связано с температурой замерзания. Температура замерзания, как и осмотическое давление, молока у здоровых коров практически не изменяется. Поэтому по криоскопической температуре можно достоверно судить о разбавлении водой молока. Криоскопическая температура молока ниже нуля и составляет в среднем от -0,54 до -0,550С.
Вязкость молока почти в два раза больше вязкости воды и при 200С составляет 1,67–2,18 сП для разных видов молока. Наиболее существенное влияние на показатель вязкости оказывают количество и дисперсность молочного жира и состояние белков.
Поверхностное натяжение молока приблизительно на 1/3 ниже поверхностного натяжения воды. Оно зависит прежде всего от содержания жира и белков. Белковые вещества снижают поверхностное натяжение и способствуют образованию пены.
Оптические свойства (светопреломление) молока выражаются коэффициентом рефракции, который составляет 1,348.
Диэлектрическая постоянная молока и молочных продуктов определяется качеством и энергией связи влаги. Для воды она составляет 81, для молочного жира – 3,1–3,2. По диэлектрической постоянной контролируют содержание влаги в масле и сухих молочных продуктах.
Температура кипения молока 100,20С.
Молоко подвергается различным воздействиям, но прежде всего – механическому и термическому.
Механическое воздействие происходит как в процессе получения и обработки молока, так и при транспортировке. При встряхивании, перемешивании частично разрушается адсорбционный слой жировых шариков, вследствие чего они могут объединяться в зерна, комочки масла. Происходят также дезагрегация казеиновых мицелл и пенообразование.
Тепловая обработка (нагревание и охлаждение) является обязательной технологической операцией при производстве молочных продуктов.
Кратковременное замораживание молока – обратимый процесс. При длительном хранении молока в замороженном состоянии в результате вымораживания чистой воды увеличивается концентрация электролитов в незамерзшей части, что приводит к разряду коллоидных частиц молока и выпадению их в осадок. После замораживания-оттаивания возможны водянистость и сладковатый вкус молока как результат появления воды, не связанной с белками, лактозой и другими веществами.
Нагревание молока приводит к более глубоким изменениям, чем охлаждение и перемешивание. При нагревании теряются газы и летучие вещества. При температуре 550С начинают разрушаться ферменты, при 700С свертываются альбумин, казеин изменяется лишь на границе соприкосновения с воздухом. В результате нагревания разлагается лимонная кислота, кислые соли кальция переходят в средние. Сильные изменения претерпевают сывороточные белки, ферменты и часть витаминов; изменяется вкус молока. Казеин и истинно нерастворимые составные части молока изменяются незначительно.
При длительном нагревании и стерилизации происходит потемнение продукта, что является результатом взаимодействия казеинатов с лактозой. Образующиеся при этом меланоидины – вещества комплексной природы, интенсивность образования которых зависит от температуры и продолжительности нагревания, рН и концентрации сухих веществ.
При переработке молока образуется так называемое вторичное молочное сырье – обезжиренное молоко, пахта, сыворотка. Их нельзя считать отходами производства, т. к. они содержат полноценные белки, молочный жир, сахар, витамины, минеральные соли и молочную кислоту и могут быть использованы для выработки продуктов питания для человека и кормов для сельскохозяйственных животных. В последнее время структура потребления молочных продуктов изменилась в пользу обезжиренного и полуобезжиренного молока, возросло производство сыров как концентрированных продуктов длительного хранения.
Общим в пространстве всех кисломолочный напитков является сквашивание подготовленного молока заквасками и при необходимости созревания. Специфика производства отдельных продуктов различается лишь температурными режимами некоторых операций, применением заквасок разного состава и внесением наполнителей.
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. [25]
Долгое время все кисломолочные напитки вырабатывались термостатным методом, при котором заквашенное молоко разливают в мелкую тару и сквашивают при оптимальных температурных для каждого продукта в термостатной камере. После образования сгустка продукт направляют в холодильную камеру, где он охлаждается и при необходимости выдерживается некоторое время для созревания.
В соответствии с резервуарным методом сквашивание, а при необходимости и созревание продукта проводится в резервуарах с перемешиваем.
Для производства диетических кисломолочных напитков направляется молоко не ниже второго сорта, кисломолочностью не выше 19 Т.
Нормализированное молоко пастеризуют при температурах 15–87° с выдержкой 5–10 мин или 90–92°С с выдержкой 2–3 с для более полного уничтожения микрофлоры, разрушения ферментов, лучшего развития микрофлоры закваски, улучшения консистенции продукта. В этих условиях происходит денатурация сывороточных белков, вследствие чего повышается гидратационные свойства казеина и его способность к образованию более плотного сгустка, хорошо удерживающего сыворотку. Этому способствует участие денатурованных сывороточных белков в образовании структуры молочного сгустка.
Затем молоко охлаждается до оптимальной температуры сквашивания и в него немедленно вносят закваску, чтобы предотвратить развитие посторонней микрофлоры.
При выработке кисломолочных продуктов применяют молочнокислые стрептококки, мезофильные с оптимальной температурой развития 30–35°С и термофильные с оптимальной температурой развития 40–45 С.
Молоко сквашивается при температуре заквашивания до образования нежного, достаточно плотного сгустка, без признаков отделения сыворотки и до кислотности, несколько нежнее, чем в готовом продукте.
По окончании сквашивания продукт немедленно охлаждается. При термостатном способе его направляют в холодильную камеру, где он охлаждается до 6–8°С.
Перемещать продукт следует осторожно, чтобы не допустить нарушения нежного сгустка. Сгусток, полученный резервуарным способом, при легком перемешивании охлаждают в той же самой емкости подачей ледяной воды в рубашку резервуара.
Кефир после охлаждения подвергают созреванию в холодильных камерах (при термостатном способе) или в резервуарах.
Созревание – это улучшения потребительских свойств продукта. Созревание может носить биохимический характер, в кислой среде активизирует дрожжи, происходит спиртовое брожение с накоплением спирта, диоксида и др., придающих этим напиткам специфические свойства.
Созревание длится в зависимости от вида продукта от 12 ч до 3 суток при температуре 8–10°СМ. После созревания продукта в резервуарах, его разливают и отправляют на хранение в холодильные камеры.
У кефира очень хрупкая структура, и при выработке его резервуарным способом получают продукт жидкой неоднородной, хлопьевидной консистенции, с отстоем сыворотки. Для получения кефира достаточно вязкой консистенции в весенний период, когда плотность молока уменьшается, необходимо исходное молоко обогащать белком.
Кроме того, на вязкость продукта оказывает влияние температура сквашивания молока и способ внесения закваски. Рекомендуется вносить закваску после подачи первых порций молока с температурой на 5 – 7°С ниже температуры заквашивания, а затем после перемешивания молока с закваской вводить оставшиеся количество молока с температурой на 1 – 2°С выше температуры заквашивания.
В настоящее время во ВНИМИ разработан способ приготовления закваски и продукта, обеспечивающий получение кефира высокого и стабильного качества. Этот способ признан изобретение в ряде европейских стран. Кефирные грибки и технологический опыт их культивирования, а так же процесс производства продукта составляет основу предлагаемого по лицензии «ноу-хау».
Для варьирования различного содержания белка в продукте влиянию можно включить УФ установку. В зависимости от вкусов потребителя можно вырабатывать продукт с различной консистенцией – от продукта напитка до продукта с более прочной консистенцией. Во ВНИМИ разработан для рецептур кефира с добавками натуральных фруктов.
При соблюдении технологических параметров производства и хранения продукции срок хранения кефира может составлять 28 дней.
Используя разработки ВНИМИ и при его поддержке в ряде стран (Японии, Канаде, Венгрии и т.д.) освоено производство кефира.
Кефир расфасовывают в стандартные молочные бутылки по 0,25, 0,5 л, 1 л, в тетрапаки. Каждая единица расфасовки должна иметь этикетку, бандероль с указанием наименования предприятия и его подчиненности, наименование продукта, массы нетто, даты выпуска, цены, номера стандарта.
Каждая партия особо скоропортящейся продукции должна быть замаркирована предприятием-изготовителем с указанием на ярлыках или упаковке температуры и окончания срока хранения. Если продукцию поставляют в нерасфасованном виде, ярлыки следует направлять в магазин и при реализации продукции выкладывать их на прилавок.
Основными условиями, соблюдение которых обеспечивает надлежащее хранение, являются: определенная температура и относительная влажность воздуха, соответствующие освещение и вентиляция; соблюдение товарного соседства; закрепление постоянных мест за товаром; обеспечение материальной ответственности; выполнение санитарно-гигиенических мероприятий предупреждающих убыль и порчу товаров.
Хранить кефир необходимо при температуре не выше 80С. Сроки хранения и реализации до 30 сут (без охлаждения не реализуют). На упаковке кефира ацидофилина проставляют число или день конечного срока реализации, а не его выработки.
Практическая часть