1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Бактериальные препараты для молочных продуктов
Существует целый ряд молочных продуктов, технология которых предусматривает культивирование определенного типа микроорганизмов: кисломолочные продукты, сыры, сметаны, кислосливочное масло и другие
Во время своего развития микроорганизмы, используя свои ферменты, активно воздействуют на окружающую молочную плазму, вызывая в ней биохимические преобразования. Такие изменения молочных компонентов продолжаются и после расщепления бактериальных клеток, когда высвобождаются внутриклеточные ферментные комплексы.
Молочные продукты, подвергающиеся такому микробиальному воздействию, принято называть ферментированными.
В производстве ферментированных продуктов применяют специально подобранные и выращенные в стерильных условиях чистые культуры. В состав чистых культур включают виды и штамм микроорганизмов, которые обладают целым рядом полезных технологических свойств. Отобранные штаммы хранят в специальных коллекциях. В нужный момент их снимают с хранения и используют для приготовления бактериальных заквасок или концентратов.
Микроорганизмы вносят в асептических условиях в специально подобранную и подготовленную питательную среду. Выращенная масса бактерий вместе с питательным бульоном концентрируется на специальных центрифугах.
После тщательной проверки качества, биомассу можно фасовать в асептических условиях и направлять на молочные предприятия в замороженном или жидком виде.
Для доставки на большие расстояния биомассу молочнокислых бактерий высушивают. Чаще всего концентрированная масса микроорганизмов подвергается сублимационной сушке или смешивается с обеззараженным продуктом, хорошо впитывающим влагу, например крахмалом. Сухие бактериальные препараты транспортируют при положительных температурах, они сохраняют свою активность в течение нескольких месяцев.
Специальными приемами подготовки питательных сред и целенаправленного выращивания отобранных штаммов бактерий добиваются увеличения количества активных клеток до сотен миллиардов в 1 см3 готового препарата. Таким образом получают бакконцентрат, биохимические процессы концентрирования определенных соединений, получение чистых продуктов без побочных примесей.
Ряд других превращений проходят в природных условиях эффективнее и быстрее, чем на фабриках и заводах. Воспроизводство аналогичных процессов в промышленных масштабах относится к биотехнологии, одному из самых важных направлений ускорения научно-технического прогресса. Одна из ветвей биотехнологии – промышленная микробиология включает в себя производство и использование бактериальных препаратов. Современные методы прикладной микробиологии позволяют отбирать из природных источников штаммы микроорганизмов, обладающих широким спектром полезных для различных технологических целей свойств.
Детальное познание особенностей взаимоотношений между отдельными видами и штаммами микробов позволяет формировать ассоциации бактерий со специфическими способностями.
Большинство промышленных бактериальных препаратов и представляет такие комплексы. Исключение составляет эволюционно сложившийся естественный симбиоз дрожжей, молочнокислых и уксуснокислых бактерий – так называемые кефирные грибки.
Попытки создания такого симбиоза искусственным путем пока не увенчались успехом. Свойства отдельных штаммов микроорганизмов, а также их комплексов оцениваются по целому ряду показателей.
Сюда, в частности, относится способность к гидролизу пептидных и других связей, ответственных за стабильность белковых надмолекулярных структур (протеолитическая активность); наличие бета-галактозидазы и способность к гидролизу лактозы на моносахара; образование диацетила, ацетона и других веществ, ответственных за формирование аромата готового продукта; продуцирование летучих жирных кислот; скорость и глубина гликолитического распада лактозы до молочной кислоты; способность к продуцированию диоксида углерода и других газов; сорбция кислорода при метаболических реакциях.
Выбор отдельных видов и штаммов микроорганизмов для включения их в состав промышленного бактериального препарата проводится с учетом особенностей технологии ферментированных молочных продуктов.
При формировании состава закваски для твердых сыров учитывается также их способность не вызывать появления признаков горечи, масштабы и скорости образования углекислого газа, возможность стабильного формирования типичного для каждого вида сыра вкусового букета.
Для производства советского и швейцарского сыров в состав заквасок включают культуры пропионовых бактерий, ответственных за проявление характерного приятного привкуса.
Важнейшим признаком молочнокислых бактерий, подбираемых для выработки сметаны и кислосливочного масла, служит их способность продуцировать диацетил, ацетальдегид и другие вещества, ответственные за типичный вкус и запах этих ферментированных продуктов.
Формируя закваски, предназначенные для производства кисломолочных продуктов и творога, основное внимание обращают на способность бактерий к кислотообразованию и формированию характерных вкуса и запаха.
Для получения заквасок, используемых в производстве рассольных сыров, предпочтение отдается солеустойчивым видам и штаммам молочнокислых бактерий, так как созревание сыров проходит при высоких концентрациях хлорида натрия в сырной массе.
При формировании бактериальных препаратов, предназначенных для ферментации любых молочных продуктов, принимают меры, нацеленные на повышение устойчивости к разрушению бактериофагом.
Эти меры включают отбор штаммов, резистентных к фаготипам, имеющих распространение на предприятиях, выпускающих ферментированные молочные продукты, а также использование замены штаммов, включаемых в состав производственных бактериальных препаратов.
1.2 Ассортимент выпускаемой кисломолочной продукции
В настоящее время ассортимент кисломолочной продукции очень велик: кефир, биокефир, бифидок, ряженка, йогурт, биойогурт, снежок, простокваша, варенец, ацидофильные напитки, айран, кумыс.
Общим в производстве всех кисломолочных напитков является сквашивание подготовленного молока заквасками и при необходимости созревание. Специфика производства отдельных продуктов различается лишь температурными режимами некоторых операций, применением заквасок разного состава и внесением наполнителем.
Долгое время все кисломолочные продукты вырабатывались термостатным методом, при котором заквашенное молоко разливают в мелкую тару и сквашивают при оптимальных температурах 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.
Качество кисломолочных напитков в значительной мере зависит от качества применяемой закваски. Она должна иметь плотный однородный сгусток, приятный вкус и запах, оптимальную кислотность не выше 80 ?Т.
Производство кисломолочных продуктов основано на сложных биохимических процессах, протекающих при сквашивании, пастеризованного, или топленого молока, сливок заквасками, в состав которых входят чистые культуры молочнокислых бактерий, дрожжей, уксуснокислых бактерий и их комбинаций и естественной симбиотической закваской (кефирной грибками).
Кисломолочные продукты обладают лечебно-профилактическими свойствами. В результате жизнедеятельности заквасочной микрофлоры продукта образуются такие вещества, как молочная кислота, спирт, углекислый газ, антибиотики, витамины, которые благоприятно воздействуют на организм человека, нормализуют деятельность желудочно-кишечного тракта, препятствуют развитию патогенной микрофлоры, повышают иммунитет.
Ассортимент кисломолочной продукции непрерывно расширяется за счет внедрения в производство новых компонентов и технологических процессов с целью обеспечения требования к качеству продукции.
Основным показателем качества пищевых продуктов, как известно, являются их безопасность для здоровья человека, питательная ценность и стабильность при хранении. Качество молочной продукции формируется под влиянием комплекса факторов при строгом соблюдении производительности декларируемых показателей состава и потребительских свойств продукта.
В процессе сквашивания протекают сложные микробиологические и физико-химические процессы, в результате которых формируются специфический вкус, запах, консистенция и внешний вид готового продукта.
Ассортимент кисломолочных продуктов достаточно велик и многие из них производятся в промышленном масштабе. В товароведении кисломолочные напитки целесообразно классифицировать по характеру сгустка и общим органолептическим показателям на три группы: продукты смешанного брожения, простокваши и ацидофильные продукты.
Каждая из этих трех групп подразделяется на три подгруппы: кисломолочные напитки без пищевых наполнителей и вкусовых добавок; кисломолочные напитки с пищевыми компонентами и вкусовыми добавками; кисломолочные продукты детского и диетического питания.
Простокваша – это кисломолочный продукт с ненарушенным сгустком. Ее вырабатывают из молока с добавлением или без добавления вкусовых и ароматических веществ. В качестве ароматических и вкусовых веществ применяют сахар, мед, ванилин, корицу, плодово-ягодные кремы или варенье.
Обыкновенная простокваша – изготавливается сквашиванием пастеризованного молока чистыми культурами мезофильного стрептококка.
Мечниковская простокваша – изготавливается сквашиванием пастеризованного молока, термофильным стрептококком и болгарской палочкой. Готовый продукт имеет более выраженный кисломолочный вкус по сравнению с обыкновенной простоквашей.
Ацидофильная простокваша – получается сквашиванием молока чистыми культурами молочнокислого стрептококка с добавлением ацидофильной палочки.
Ряженка или простокваша украинская – вырабатывается путем сквашивания топленой смеси молока и сливок с добавлением или без добавления болгарской палочки.
Варенец – изготавливают сквашиванием стерилизованного или топленого молока с добавлением или без добавления болгарской палочки.
Южная простокваша – получается сквашиванием молока и болгарской палочки с добавлением дрожжей, сбраживающих лактозу.
Йогурт – от других кисломолочных продуктов он отличается повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока. Его готовят из молока или молочной смеси с добавлением сухого молока, сахара, плодово-ягодных сиропов. Вырабатывается йогурт 1,5%, 3,2% и 6%-ной жирности.
Ацидофильные молочные продукты получают сквашиванием молока чистыми культурами ацидофильной палочки. К таким продуктам относят следующие: ацидофильное дрожжевое молоко – вырабатывают из цельного или обезжиренного молока с добавлением или без добавления сахара, которое сквашивают чистыми культурами ацидофильной палочки и дрожжей.
Ацидофиллин – готовят из цельного или обезжиренного молока с добавлением или без добавления сахара, сквашиваемого чистыми культурами ацидофильной палочки и кефирной закваски.
Кефир – кисломолочный напиток, получаемый смешанным брожением. Для производства кефира используют естественную симбиотическую закваску – на кефирных грибках.
Кумыс – национальный кисломолочный продукт, изготавливаемый сквашиванием коровьего молока чистыми культурами болгарской и ацидофильной молочнокислых палочек и дрожжей.
1.3 Кисломолочные продукты функционального назначения
Концепция здорового (позитивного, функционального) питания была сформулирована в начале 80-х гг. в Японии, где приобрели большую популярность так называемые функциональные продукты (сокращенное название термина «физиологически функциональные пищевые продукты»), т. е. продукты питания, содержащие ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека, повышают его сопротивляемость заболеваниям, способны улучшить многие физиологические процессы в организме человека, позволяя ему долгое время сохранять активный образ жизни [29].
Эти продукты предназначены широкому кругу потребителей и имеют вид обычной пищи. Они могут и должны потребляться регулярно в составе нормального рациона питания.
В соответствии с ГОСТ Р 52349 – 2005 функциональный пищевой продукт определяется как «пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов» [12].
Российские исследователи оценивают три основных качества функциональных продуктов: пищевая ценность, вкусовые качества и физиологическое воздействие; причём, последнее формируется введёнными в состав продукта функциональными ингредиентами.
К числу физиологически функциональных пищевых ингредиентов относятся пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, пробиотики (препараты живых микроорганизмов), пребиотики (олигосахариды как субстрат для полезных бактерий), симбиотики при условии их безопасности и с учетом установленных норм ежедневного потребления в составе пищевых продуктов, полезных для сохранения и улучшения здоровья.
В настоящее время выпускаются четыре группы продуктов функционального питания: зерновые завтраки, молочные продукты, жировые эмульсионные продукты и растительные масла, безалкогольные напитки.
Среди выпускаемых промышленностью продуктов функционального питания значительный объем занимают кисломолочные продукты.
Кисломолочные напитки – ценный источник таких функциональных ингредиентов, как кальций и рибофлавин. Их функциональные свойства могут быть повышены добавлением витаминов A, D, Е, ?-каротина и минеральных веществ (магния), а также пищевых волокон (пектина) и бифидобактерий. Функциональные молочные продукты могут быть эффективны при предупреждении сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний, остеопороза, рака и других заболеваний [10].
Минеральные вещества активизируют деятельность ферментов и нервно-мышечную деятельность, участвуют в строении костной ткани, способствуют росту организма.
Пробиотики – препараты и продукты питания, в состав которых входят вещества микробного и немикробного происхождения, оказывающие при естественном способе введения (с пищей) благоприятные эффекты на физиологические функции и биохимические реакции организма человека через оптимизацию его микроэкологического статуса (кишечную микрофлору) [29].
Пробиотическими эффектами обладают, в частности, различные виды бифидо- и лактобактерий.
Пробиотики помогают восстановить и поддерживать нормальную микрофлору организма, обладают многофакторным регулирующим и стимулирующим воздействием, они являются для организма источником незаменимых аминокислот, в том числе триптофана, снижают уровень холестерина в крови.
Пребиотики – пищевые добавки немикробного происхождения, неперевариваемые в кишечнике человека и способные оказывать благоприятный эффект на его организм через селективную стимуляцию роста и активности микрофлоры (бифидогенные факторы) [29].
К бифидогенным факторам относятся различные олигосахариды (углеводы, содержащие от 2 до 10 остатков моносахаридов) из медового сиропа, хлопковых семян, различных зерен.
Максимальный физиологический эффект достигается при комбинации пробиотиков и пребиотиков.
Одной из основных категорий функциональных продуктов являются кисломолочные продукты, содержащие бифидобактерии. Лакто- и особенно бифидобактерии способствуют нормализации микробиоценоза кишечника и повышению иммунного статуса организма человека.
«Бифидок» – экологически чистый продукт. Для его производства применяется: молоко коровье, грибки кефирные, биомасса бифидобактерий в порошке. Бифидок является ценным, легко усвояемым питательным продуктом, содержащим белки, жиры и углеводы, полный набор незаменимых аминокислот, комплекс витаминов, ферментов и биологически активных веществ, способствующих быстрому перевариванию и усвоению пищи. По сравнению с обычным молоком в нем увеличивается содержание витаминов группы В, витаминов С, К, РР, фолиевой кислоты, а белок коровьего молока находится в створоженном состоянии [47].
«Бифилайф» является лечебно-профилактическим кисломолочным бифидосодержащим продуктом. Основу напитка составляют не моноштаммы, а симбиотическая культура элитных производственных штаммов синантропных бифидобактерий [47].
Более высокими антибиотическими свойствами обладают кисломолочные напитки, приготовленные с использованием комбинированной закваски чистых культур бифидобактерии, болгарской палочки и кефирной грибковой. Компоненты закваски культивируют раздельно при оптимальных температурах развития. С использованием комбинированной закваски создан новый национальный продукт «Тараг обогащенный» для детского и диетического питания [31].
Основа «Бифилюкса» – молоко, сквашенное бактериальным концентратом лакто- и бифидобактерий. «Бифилюкс» предназначен для нормализации состава и повышения биологической активности микрофлоры пищеварительного тракта, применяется для профилактики дисбактериозов и пищевой аллергии. Это хорошее вспомогательное средство при лечении таких серьезных заболеваний, как диабет и туберкулез [49].
Кисломолочный продукт «Иммунолакт» предназначен для укрепления иммунитета. Особенно полезен детям в возрасте от 3 до 14 лет. Его следует употреблять особенно в осенне-зимний период, когда высок риск простудных и иных острых респираторных заболеваний [36].
Микробиологический состав нового пробиотического кисломолочного продукта «BioMatrix» максимально приближен к физиологической норме здорового человека. Данный продукт предназначен для быстрой нормализации состава микрофлоры пищеварительного тракта людей, чей образ жизни связан с повышенными физическими, психоэмоциональными нагрузками или частыми стрессами.
Активизировать защитные силы организма, нормализовать обмен веществ и функции пищеварительной системы позволяет правильное, здоровое питание, являющееся в данном случае мощным профилактическим средством [16].
2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ
ЗАО «Молкомбинат «Адыгейский» находится в городе Майкопе Республики Адыгея. Предприятие специализируется на производстве цельномолочной продукции, сыра «Адыгейский», масла животного, творожных изделий.
Основные производственные цеха расположены в главном корпусе предприятия: цех приемки молока, аппаратный цех, участок приготовления кисломолочной продукции, участок выработки сметаны, участок приготовления производственных заквасок, выработки масла, производственная лаборатория, участок мойки оборотной тары, творожный цех.
Мощность предприятия в смену составляет:
- цельномолочной продукции – 20 т,
- масло животное – 2 т,
- сметана – 5 т,
- сыр «Адыгейский» - 0,5 т,
- творог – 1 т.
Численность персонала сотрудников комбината составляет 140 человек.
Ассортимент вырабатываемой продукции:
- молоко пастеризованное 3,2% и 2,5% жирности, вырабатываемое по ТУ 9222 – 320 – 00008084,
- кефир 2,5 % м.д.ж. по ОСТ 4929 – 84,
- ряженка 2,5% м.д.ж. по ОСТ 10-02-02-2-86,
- сметана весовая и фасованная 20% м.д.ж. ТУ 9222-180-00419785-99,
- творог весовой и фасованный 9% и 18% жирности ТУ 9222 -001-05283534-2003,
- масло сливочное ГОСТ 37-91.
Комбинат реализует свою продукцию через розничную торговлю (сеть магазинов «Централь»), корпоративные каналы (предприятия, детские сады, столовые), дистрибьюторов (четыре представителя в розничной торговле), оптовые продажи.
Перспективы развития предприятия предполагают расширение ассортимента выпускаемой продукции, введение новой упаковки, расширение оптовых продаж.
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Выбор, обоснование и описание технологической схемы
Производство кисломолочных напитков осуществляется резервуарным или термостатным способом и состоит из ряда одинаковых для всех видов напитков технологических операций.
Для резервуарного способа такими операциями являются: приемка и подготовка сырья, нормализация, очистка, гомогенизация, пастеризация, охлаждение до температуры заквашивания, сквашивание, перемешивание, охлаждение, созревание, розлив, упаковывание, маркирование, хранение, транспортирование.
Для термостатного способа характерны такие технологические операции, как приемка и подготовка сырья, нормализация, очистка, гомогенизация, пастеризация, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, розлив заквашенной смеси в потребительскую тару, упаковывание, маркирование, сквашивание, охлаждение, созревание хранение, транспортирование [5].
При термостатном способе молоко после заквашивания сразу же разливают в бутылки, банки или пакеты и помещают в термостаты для сквашивания и созревания. Готовый продукт направляют в холодильные камеры. Термостатным способом можно готовить все жидкие кисломолочные продукты.
При резервуарном способе приготовления продуктов после внесения закваски в молоко процесс сквашивания, созревания (кефира, кумыса) и охлаждения осуществляется в одних и тех же емкостях большой вместимости, и только готовый охлажденный продукт разливают в бутылки или пакеты.
Резервуарный способ позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации громоздких термостатных и хладостатных камер, осуществлять более полную механизацию и автоматизацию технологического процесса, сократить затраты ручного труда.
Производство термостатным способом предусматривает те же технологические операции в той же последовательности, включая заквашивание молока. После окончания сквашивания продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения, а кефир – для созревания. Однако, кисломолочные напитки, выработанные термостатным способом, имеют густую плотную консистенцию (сгусток), а при резервуарном способе получения этот сгусток нарушен [44].
Анализируя все кисломолочные продукты можно прийти к выводу, что они взаимосвязаны между собой.
Резервуарный способ более экономичен. Он исключает наличие больших площадей под термостатные и холодильные камеры, снижается доля ручного труда, большая возможность автоматизировать и механизировать процесс. При резервуарном способе увеличивается объем продукции с 1 м2 площади, сокращаются расходы на выработку готового продукта.
Но при резервуарном способе процесс гомогенизации является обязательным, что подразумевает большие энергозатраты. Гомогенизация обязательна в виду того, что сквашивание производится в больших количествах и необходимо предотвратить отстой жира. Кроме того, гомогенизация позволяет несколько увеличить вязкость готового продукта, что важно, так как при данном способе производства продукт имеет нарушенную консистенцию из-за перекачивания сгустка насосами на розлив.
Отобранное молоко нормализуют по жиру. Нормализация молока проводится в целях регулирования химического состава молока (массовой доли, жира, сухих веществ, углеводов, витаминов, минеральных веществ) до значений, соответствующих стандартам и техническим условиям.
Нормализацию по жиру осуществляют путем сепарирования части молока в целях отбора сливок. Нормализацию осуществляют с помощью сепаратора-нормализатора, производительностью 3 м3/ч, который не только нормализует молоко, но и очищает его от механических примесей [9].
Очищенное нормализованное молоко пастеризуют при температуре 85±2 оС с выдержкой 5…10 мин. Пастеризацию сочетают с гомогенизацией при давлении 17,5 МПа. Для этого молоко подогревают в секции рекуперации пастеризационно-охладительной установки до 55…60 оС [21].
В целях расширения ассортимента продукции предусматривается производство в ЗАО Молкомбинат «Адыгейский» нового кисломолочного напитка – йогурт.
