Современные технологии продуктов животного происхождения. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Лабораторная работа № 7. ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМОСТАТНЫХ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы: изучение особенностей технологии кисломолочных продуктов, выработанных термостатным способом.

Приборы, материалы и реактивы: сливки с массовой до-

лей жира 10 и 20 % объемом по 0,25 дм3, стаканы из термостойкого стекла вместимостью0,6 дм3, колбы мерные на 100 см3 (4 шт.), пипетки на 10 см3, пипетки градуированные на 1 см3, пипетки на 10,77 см3, часы песочные, баня водяная, жиромеры сливочные, спирт изоамиловый, кислота серная (ρ = 1810-1820 кг/м3), термометр, рН-метр, спиртовой раствор фенолфталеина с массовой долей 1,0 %, водный раствор гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм3, раствор сульфата кобальта с массовой долей 2,5 %, чашки Петри, спиртовые растворы концентрацией 68; 70; 72; 75; 80 %, предметные и покровные стекла, микроскоп.

Краткие теоретические сведения

Всоответствии с ТР ТС033/2013 «О безопасности молока

имолочных продуктов» сметана - кисломолочный продукт, произведенный путем сквашивания сливок с добавлением или без добавления молочных продуктов с использованием заквасочных микроорганизмов (лактококков или смеси лактококков и термо-

фильных молочнокислых стрептококков), в котором массовая доля молочного жира составляет не менее 10 %.

Сметана – русский национальный продукт и долгие годы вырабатывалась только в нашей стране. В других странах она выпускается под названием «русские сливки», «кислые сливки», «сливки для салатов».

Сметана является одним из популярных молочных продуктов. Благодаря изменениям, происходящим с белковой частью в процессе сквашивания, сметана усваивается организмом быстрее и легче, чем сливки соответствующей жирности. В ней содержатся все витамины, присутствующие в молоке, причем жирорастворимых А и Е в несколько раз больше.

51

Сметана имеет чистый кисломолочный вкус с выраженным привкусом и запахом, свойственными пастеризованному продукту. Консистенция ее однородная, в меру густая, без крупинок жира и белка. Цвет белый с кремовым оттенком.

Технология сметаны состоит из операций нормализации сливок, пастеризации и гомогенизации их, охлаждения до температуры заквашивания, сквашивания, охлаждения и созревания. Большинство операций – общие для всех видов сметаны, но существуют различия в условиях обработки сливок, сквашивания, применяемых заквасок и др.

Для получения сметаны стандартной жирности сливки нормализуют по массовой доле жира с учетом нормы вносимой закваски и вида молока(цельное или обезжиренное). Если при выработке сметаны используют добавки и наполнители, массовую долю жира в нормализованных сливках устанавливают с учетом их массы и жирности.

Сметану вырабатывают только из пастеризованных сливок, чтобы обеспечить высокие ее санитарно-гигиенические свойства и стойкость при хранении. Пастеризация необходима не только для уничтожения всей вегетативной микрофлоры, но и разрушения иммунных тел, которые будут мешать развитию молочнокислых бактерий закваски. Пастеризация также преследует цель полной инактивации ферментов, таких, как липаза, пероксидаза, галактаза и протеаза, которые при хранении сметаны будут вызывать глубокие изменения компонентов продукта и быструю его порчу. Кроме того, пастеризация сырья играет большую роль в улучшении консистенции сметаны и ее синеретических свойств. Происходит денатурация сывороточных белков (на 40-60 %), что повышает гидратационные свойства казеина. Он активнее связывает воду и больше набухает при сквашивании. Денатурирован-

ные сывороточные белки коагулируют вместе с казеином при сквашивании и участвуют в образовании более прочного сгустка с замедленным отделением сыворотки.

Оптимальным режимом пастеризации сливок при выработке сметаны являются температура 92-95 °С с выдержкой 15-20 с, обеспечивающим эффективность пастеризации 99,99 %. Для бактериально загрязненных сливок применяют более жесткие режи-

52

мы пастеризации - температура не ниже93-96 °С и выдержка

10-20 мин.

При высокотемпературной пастеризации(92-96 °С) происходит усиленное образование реактивноспособных сульфгидрильных групп (-SH), понижающих окислительно-восстановительный потенциал плазмы, связывающих тяжелые металлы и играющих роль антиокислителей. Образуется ряд летучих веществ, в том числе сероводород, которые придают сливкам ореховый, выраженный привкус пастеризации, который высоко ценится потребителями. При высокой температуре пастеризации также создаются оптимальные условия для эффективного развития молочнокислых бактерий закваски: снижается окислительновосстановительный потенциал с частичным разложением белка, с образованием более простых пептидов, свободных аминокислот и других продуктов – стимуляторов роста бактерий.

При пастеризации происходит частичная денатурация оболочечного вещества жировых шариков, что способствует разрушению скоплений жировых шариков. При температуре пастеризации выше 95 °С коалесцированные жировые шарики образуют капли жира размером до 15 мкм.

Для получения однородной и густой сметаны, прочно удерживающей влагу, сливки перед заквашиванием необходимо гомогенизировать. В негомогенизированных сливках жировые шарики распределяются беспорядочно в белковой структуре геля, в гомогенизированных – равномерно. При гомогенизации происходит диспергирование не только жировых шариков, но и белковых частиц. Дробление жировых шариков сопровождается значительными изменениями в структуре и составе их оболочек, резко увеличивается (в 4-5 раз) суммарная поверхность шариков, происходит дополнительное связывание воды вновь образованными оболочками жировых шариков. Все это приводит к повышению вязкости гомогенизированных сливок. Чрезмерное дробление жировых шариков при гомогенизации может привести к образованию ими больших скоплений - гроздьев (до 10-20). Их образованию способствуют снижение электрозаряженности и выделение свободного жира при дроблении шариков. Жидкий жир играет здесь роль цемента при слипании жировых шариков в кучкигроздья. Наибольшее кучеобразование наблюдается при низких

53

температурах гомогенизации (20-30 °С) и высоком давлении, особенно для сливок повышенной жирности. Существует закономерность: чем больше скоплений жировых шариков, тем ниже стабильность белков. Чрезмерная вязкость сливок, образование большого числа жировых кучек обусловливают получение рыхлой, хлопьевидной, «шероховатой» консистенции с комочками жира, утрату глянцевитости.

Оптимальными режимами гомогенизации сливок в производстве сметаны 25 и 30 %-ной жирности являются температура 70 °С и давление 10 МПа, сметаны 10; 15 и 20 %-ной жирности – 14-18 МПа. Чем выше концентрация жира в сметане, тем ниже давление оптимального режима гомогенизации. Выбор температуры гомогенизации ниже и выше70 °С обусловливает возрастание количества и размеров скоплений жировых шариков, что ухудшает консистенцию сметаны. Сметана, изготовленная при оптимальных режимах гомогенизации сливок, имеет наиболее высокие показатели плотности, пластичности, структурномеханических свойств, сгусток прочно удерживает влагу.

В производстве сметаны сливки рекомендуется гомогенизировать после пастеризации, хотя имеется опасность повторного обсеменения сливок в процессе гомогенизации. Но здесь необходимо соблюдать строгий санитарно-гигиенический контроль за гомогенизатором и молокопроводами. Такая последовательность операций обусловлена тем, что в процессе гомогенизации снижается стабильность белковой фазы, поэтому при последующей пастеризации могут образоваться хлопья белка в сливках и крупитчатая консистенция в сметане.

При гомогенизации значительно повышается дисперсность жировых шариков, происходят глубокие конформационные изменения оболочек жировых шариков, уменьшается количество свободного жира в сливках, содержание которого повышается при термической обработке. Поэтому пастеризация гомогенизированных сливок может вызвать образование большого числа коалесцированных жировых шариков в виде капель жира, а вместе с тем появление жировых комочков в сметане. Гомогенизация способствует также активизации ферментов сливок, в том числе и липазы, сопровождаемой образованием свободных жирных кислот и появлением салистого привкуса. Поэтому до гомогениза-

54

После пастеризации и гомогенизации сливки охлаждают до температуры заквашивания: 18-22 °С летом, 22-23 °С зимой - и направляют в резервуары для заквашивания. Повышение температуры сквашивания сметаны до25-27 °С интенсифицирует процесс, но поверхность продукта может потерять глянцевитость, значительно изменяются процессы отвердевания жировой дисперсии, играющие важную роль в получении более плотной и густой сметаны.

Сметану вырабатывают термостатным и резервуарным способами по традиционной схеме и с предварительным созреванием сливок перед сквашиванием (рисунок).

Термостатные технологии известны на протяжениине скольких веков. Это традиционный, но позабытый многими современными производителями способ изготовления кисломолочной продукции. Его особенностью является то, что нормализованное молоко, содержащее закваску, разливают в тару. Далее упакованный продукт отправляют в термостатные камеры, в которых происходит сквашивание. Готовую сметану охлаждают до температуры (4±2) ºС, закрывают плотной фольгой и отправляют на реализацию.

При термостатном способе производства образуется ненарушенный плотный сгусток даже в весеннее время, когда наблюдается дефицит белка в сырье. Сметана, полученная термостатным способом, больше похожа на продукт домашнего изготовления. Его недостатками являются потребность в существенных трудовых затратах, а также необходимость наличия термостатного оборудования.

К недостаткам резервуарного способа производства относится формирование нарушенного сгустка в готовом продукте. Достоинствами является то, что для его организации требуются небольшие затраты ручного труда и отсутствует необходимость в приобретении и обслуживании термостатных камер.

Количество вносимой закваски (от 0,5 до 5,0 %), качественный ее состав и активность значительно влияют на продолжительность сквашивания и качество сметаны. Для производства сметаны применяют многоштаммовые закваски, приготовленные

55

на чистых культурах гомо- и гетероферментативных мезофиль-

ных молочнокислых лактококков - Lac. lactis, Lac. cremoris, Lac. diacetilactis, Lac. subsp. diacetilactis. Чем выше активность заква-

ски и энергия ее кислотообразования, тем меньше продолжительность сквашивания и плотнее сгусток, выше его тиксотропные показатели, вкусовые качества и стойкость сметаны при хранении.

В зависимости от способа производства сметаны в состав заквасочных культур подбираются штаммы с различными свойствами. При резервуарном способе сгусток подвергается значительным механическим нагрузкам (перемешивание в резервуаре, перекачивание насосом, розлив в мелкую упаковку). Для повышения тиксотропных свойств сгустка(восстановления после механической нагрузки) используют закваски, содержащие штаммы с высокой степенью продуцирования экзополисахаридов(ЭПС). Включение в состав заквасочных культур штаммов термофильного стрептококка с повышенным уровнем ЭПС-активности позволяет получить кисломолочные продукты с вязкой консистенцией. Следует учитывать, что максимальную ЭПС-активность термофильный стрептококк проявляет не при оптимальной, а при пониженной температуре развития. Соответственно сквашивание молока при 32–34 °С позволит получить более вязкую консистенцию.

При производстве сметаны с ненарушенным сгустком (термостатный способ) использование штаммов с высокой ЭПСактивностью приведет к получению нетоварного вида продукта – длинной тянущейся за ложкой«нити». При выработке термостатной продукции стоит непростая задача подбора заквасочных культур, обеспечивающих короткую структуру и плотный -сгу сток.

Сквашивание сливок продолжается 9-16 ч в зависимости от активности закваски и температуры сквашивания. Сгусток образуется в результате коагуляции казеина. При сквашивании происходит отвердевание высокоплавких глицеридов в жировых шариках, вследствие чего уменьшается отрицательный заряд жировых глобул и образуются кучки.

56

Рис. Технологическая схема производства сметаны: а – термостатный способ; б – резервуар57

ный способ

Жировые шарики и их кучки входят в состав белковых стром и формируют связывающие мостики между ними, способствуя этим образованию более плотного сгустка. Наибольшей плотности сгусток достигает в изоэлектрической точке белков плазмы и оболочек жировых шариков, то есть при pH 4,6-4,7. При удалении от изоэлектрической точки(pH ниже 4,6-4,7), что наблюдается при переквашивании сметаны, белки приобретают противоположный заряд и происходит их растворение, разрушение скоплений жировых шариков, нарушение гелевой структуры и разжижение сгустка. Поэтому необходимо сквашивание заканчивать при достижении кислотности60-75 °Т с учетом того, что доквашивание произойдет при медленном охлаждении сметаны до температуры ее физического созревания.

С понижением температуры замедляется развитие молочнокислых лактококков, а ароматобразующая микрофлора, напротив, усиливает свою жизнедеятельность и в продукте накапливаются ароматические вещества. В процессе созревания при температуре 2-8 ºС сметана приобретает необходимую кислотность (85-100 °Т), а также более густую консистенцию. Это обусловлено преимущественно отвердеванием глицеридов жировой дисперсии и некоторых компонентов оболочек жировых шариков, а также в некоторой степени набуханием белков. Отвердевшие жировые шарики образуют«мостики» в белковой структуре и упрочняют ее.

Порядок выполнения работы

1.Провести оценку качества сливок, используемых в качестве сырья для выработки сметаны(кислотность, термоустойчивость по алкогольной пробе, массовая доля жира).

2.Каждой бригаде в соответствии с заданием преподавателя пропастеризовать сливки с массовой долей жира10 или 20 % при температуре t = 92-95 ºC с выдержкой 10-20 с.

3.Пастеризованные сливки следует охладить до температуры (65±5) ºС и провести их гомогенизацию на лабораторном гомогенизаторе.

58

4.Затем проводят охлаждение до 22-23 ºС и вносят закваску мезофильных молочнокислых микроорганизмов. Сквашивание осуществляют в термостате при температуре 22 ºС в течение

9- 16 ч.

5.По достижении сгустком кислотности 60-75 ºТ его охлаждают до 2-8 ºС и выдерживают при этой температуре до нарастания кислотности до85-100 ºТ. В образцах, выработанных резервуарным способом, белковый сгусток необходимо тщательно размешать перед охлаждением.

6.В готовом продукте необходимо определить массовую долю жира, кислотность, органолептические показатели; сделать микроскопический препарат и установить микроструктуру сметаны. Составить отчет о проделанной работе (таблица).

59

Контрольные вопросы

1.В чем заключаются отличия между термостатным и резервуарным способами производства кисломолочных продуктов?

2.Назовите и охарактеризуйте назначение и режимы технологических операций, применяемых в производстве сметаны.

3.Какие закваски применяют при выработке сметаны? В чем заключаются отличия заквасочной микрофлоры, используемой при термостатном и резервуарном способах производства?

4.Каким образом режимы пастеризации, гомогенизации, сквашивания и созревания оказывают влияние на качество сметаны?

5.Какие требования по органолептическим, физикохимическим и микробиологическим показателям предъявляют к сметане в соответствии с ТР ТС 033/2013?

6.Каким образом в производственных условиях определяют окончание процесса сквашивания?

7.В чем заключаются отличия в микроскопических препаратах белковых сгустков, полученных термостатным и резервуарным способами?

60