Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая технология молочной отрасли. Учебное пособие
.pdf
5. ПРОИЗВОДСТВО ЗАКВАСОК
5.1. Роль молочнокислой микрофлоры в производстве
молочных продуктов
На протяжении довольно длительного периода считалось, что достаточно молоко пропастеризовать, охладить до требуемой температуры и заквасить, чтобы получить продукт требуемого качества. Однако практика работы предприятий показала, что в процессе производства кисломолочной продукции возникает немало затруднений, связанных с тем, что направление микробиологических процессов отклоняется от предполагаемого, в результате чего возникают пороки готовой
продукции.
Качество кисломолочных продуктов, сыров зависит в огромной
степени от применяемой при их производстве закваски. Для каждого
вида кисломолочных продуктов используется определенная закваска,
которая обеспечивает в продукте необходимый вкус, запах, консистенцию. Обязательным компонентом заквасочной микрофлоры для всех
ферментированных молочных продуктов являются молочнокислые
бактерии. С целью придания продуктам оригинальных органолептических свойств, повышения пищевой и биологической ценности, придания профилактических и лечебных свойств, защиты молочных продуктов от бактериальных повреждений, увеличения сроков хранения продуктов и т. д. в состав заквасочной микрофлоры включают отдельные
виды и штаммы немолочнокислых бактерий, в частности, бифидобактерии, пропионовокислые микроорганизмы, уксуснокислые бактерии.
Закваски играют важную роль в обеспечении эффективности производства ферментированных молочных продуктов, их конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.
Значимость заквасок в биотехнологии ферментированных молочных продуктов обусловлена тем, что при получении, хранении и обороте продукции происходят рост, размножение и жизнедеятельность заквасочной микрофлоры, приводящие:
– к модификации и преобразованию основных частей молока в со-
ставные компоненты получаемых продуктов, формирующих их специфические пищевые, функциональные и органолептические свойства
81
(например, сбраживание лактозы до молочной кислоты и других органических кислот, спиртов, альдегидов и кетонов, углекислого газа, преобразование лактата в пропионовую кислоту; модификация и гидролиз белков молока с образованием растворимых белков, широкого спектра пептидов, свободных аминокислот; преобразование молочного жира и т. д.);
– изменению физико-химических свойств продукта (снижению
рН, окислительно-восстановительного потенциала, парциального давления кислорода), оказывающих существенное влияние на рост, размножение и метаболизм незаквасочной микрофлоры (обычно представляющей опасность для качества продукции и/или здоровья и жизни человека), на интенсивность и направленность биохимических и физикохимических процессов;
– формированию специфической структуры и консистенции продуктов;
– подавлению роста, размножения и жизнедеятельности посторонних и опасных для продуктов и человека микроорганизмов в результате
конкуренции за доступные трофические соединения; образованию специфических и неспецифических веществ, обладающих антимикробным
действием.
Сегодня российский рынок бактериальных средств для ферментирования молочных продуктов – один из наиболее насыщенных в мире.
При этом предлагаемые отечественными и зарубежными фирмами бактериальные средства имеют разнообразный аксонометрический состав
(групповой, видовой, штаммовой), различаются принципами отбора и
подбора культур в состав заквасочной микрофлоры, физиолого-биохимическими и биотехнологическими свойствами отдельных культур, входящих в состав заквасочных комбинаций, физическим состоянием заквасок, количеством жизнеспособных клеток заквасочных микроорганизмов,
способами применения, назначением и т. д.
В зависимости от числа видов микроорганизмов, входящих в состав микрофлоры, бактериальные закваски (БЗ) и бактериальные концентраты (БК) подразделяют на два типа:
1) моновидные, состоящие из микроорганизмов одного вида;
2) поливидные, состоящие из двух и более видов микроорганиз-
мов.
В зависимости от температурных границ роста микроорганизмов,
входящих в состав микрофлоры, выделяют мезофильные (температурный интервал жизнедеятельности от 5 до 40 °С с оптимумом 25–30 °С),
термофильные (температурный интервал жизнедеятельности от 15 до
82
60 °С с оптимумом 40–50 °С) и смешанные. В состав мезофильных БЗ
и БК входят следующие группы микроорганизмов: лактококки, лейконостоки, молочнокислые палочки, бифидобактерии и другие мезофильные микроорганизмы. В состав термофильных БЗ и БК входят термофильные молочнокислые палочки и термофильный стрептококк. В состав смешанных БЗ и БК входят термофильные и мезофильные микроорганизмы.
В зависимости от физического состояния и способа производства
БЗ и БК выпускают: жидкие; сухие, получаемые сублимационной сушкой; сухие, получаемые распылительной сушкой; сухие, получаемые
сушкой адсорбентами; замороженные; на плотных средах. В зависимости от количества жизнеспособных клеток и способа получения выделяют:
– бактериальные закваски, при производстве которых не производится концентрирование микробных клеток, поэтому количество жизнеспособных клеток в них обычно составляет n·10
8
– n·1010 КОЕ/г (см3);
– бактериальные концентраты, при производстве которых обязательным этапом является концентрирование бактериальной биомассы;
содержат в 1 г бакконцентрата n·10
11
КОЕ/г (см3).
Важную роль бактериальные закваски, концентраты и препараты
(далее – бактериальные средства) играют в производстве кисломолочных продуктов с пробиотической микрофлорой.
При производстве кисломолочных напитков, кроме кефира и кумыса, применяются закваски чистых культур молочнокислых микроорганизмов. Для придания сгустку сметанообразной консистенции в некото-
рые закваски вводят сливочные стрептококки (25 °С). В состав некоторых
заквасок вводят ароматообразующие стрептококки (25–30 °С). Все эти
микроорганизмы могут повысить в продукте кислотность до 120 °Т.
Более сильными кислотообразователями являются молочнокислые палочки – болгарская и ацидофильная (40–45 °С). Кислотность мо-
лока повышается до 200–300 °Т. В состав некоторых заквасок также
входят дрожжи.
Детальное знание особенностей взаимоотношений между отдельными видами и штаммами микробов позволяет формировать ассоциации бактерий со специфическими особенностями их жизнедеятельности. Большинство промышленных бактериальных препаратов пред-
83
ставляют именно такие комплексы. Исключение составляют эволюционно сложившийся симбиоз дрожжей, молочно- и уксуснокислых бактерий – так называемые кефирные грибки.
5.2 . Подбор, приготовление и применение
бактериальных и ферментных препаратов.
Бактериофаги
Ряд молочных продуктов (диетические кисломолочные продукты;
сметана, творог, сыры, кислосливочное масло и др.) изготовляется с использованием определенных культур микроорганизмов. Составляется
закваска на чистых культурах микроорганизмов, которые, выделяя свои
ферменты, производят биохимические превращения компонентов молока. Такие процессы протекают и после лизиса бактериальных клеток,
когда высвобождаются внутриклеточные ферментные комплексы
(в сырах).
Подбором чистых культур для заквасок и проверкой их свойств занимаются специальные микробиологические лаборатории при научноисследовательских институтах. Они также проводят селекционную работу – выделяют новые штаммы, отбирают наиболее ценные и составляют из них комбинации (закваски). Отобранные штаммы хранят в специальных коллекциях, постоянно пополняемых новыми штаммами.
На предприятия закваски поступают в жидком или сухом виде.
Для сушки заквасок используют распылительный метод и сублимацию
(сушка в замороженном виде в глубоком вакууме). Наиболее прогрессивен метод сублимации, при котором сохраняемость живых клеток доходит до 90 % в течение многих месяцев и даже лет. Сохраняемость
активности сухих заквасок, полученных сушкой распылением, не превышает трех месяцев. Жидкие закваски в пробирках, мелких колбочках
в свежем состоянии имеют высокую активность, но транспортировка их
на далекие расстояния затруднена.
Ассортимент заквасок разнообразен применительно к особенностям технологии и биохимическим процессам формирования товарных
свойств молочных продуктов. Качественный состав заквасок все время
совершенствуется. Отбираются специальные штаммы для улучшения
84
вкуса, запаха, консистенции продукта в зависимости от продолжительности и условий хранения продукта, от скорости и глубины вызываемых ими биохимических процессов.
Приготовление заквасок в производстве. Для приготовления
производственной закваски отбирается молоко от заведомо здоровых
коров, свежее, с кислотностью в пределах 16–18 °Т, по чистоте – самого
высокого качества, с чистым приятным вкусом, без посторонних привкусов и запахов. Обычно для этой цели выбирается ферма, стабильно
дающая высококачественное молоко.
Заквасочные отделения на молочных предприятиях размещают
в отдельных изолированных помещениях. Стены, полы и потолки выполняют из гладких, легко моющихся и дезинфицируемых материалов.
На пути поступления воздуха в заквасочное отделение устанавливаются фильтрующие приспособления. Над входом в помещение устанавливают бактерицидные лампы, работающие, пока дверь в помещение
открыта. Для инактивации микрофлоры воздуха в заквасочной периодически на 0,5–1 ч включаются бактерицидные лампы или аэроионизаторы. Для культивирования кефирных «грибков» и получения производственной закваски необходимо выделять изолированное отделение,
чтобы не допустить загрязнения чистых культур дрожжами и уксуснокислыми бактериями, входящими в симбиоз «грибков».
Для изготовления закваски используют обезжиренное или цельное
молоко, пастеризованное или стерилизованное. Молоко пастеризуют
при 95 °С с выдержкой 30 мин. Пастеризацию осуществляют в том же
сосуде, в котором будут выращивать закваску. Стерилизацию проводят
в автоклаве при 120 °С в течение 15–20 мин.
В стерилизованном молоке молочнокислые бактерии закваски
размножаются быстрее, и закваска приобретает повышенную активность, так как в стерилизованном молоке содержится большое количество продуктов распада белков и лактозы, легко усвояемых бактериями.
Сначала приготовляют материнскую закваску на стерилизованном в автоклавах молоке. На начальном этапе реактивации сухой или жидкой
закваски внесенная доза должна составлять 0,5–1,5 млн активных клеток на 1 мл. Культивирование проводят при оптимальной температуре
для данного вида бактерий до момента образования сгустка. За 8–12 ч
в культивирования численность молочнокислых бактерий достигает 1–
3 млрд в 1 мл. Лабораторную закваску можно хранить при температуре
6–10 °С в течение недели.
85
Для получения вторичной и третичной (производственной) заквасок дозу инокуляции увеличивают до 20–50 млн активных клеток на
1 мл. Необходимый уровень концентрации бактерий в закваске достигается через 5–7 ч культивирования. За это время вырастает 5–8 новых
поколений молочнокислых бактерий и численность популяции становится практически равной популяции исходной закваски. Такая доза
инокуляции необходима для обеспечения бактериальной чистоты в период культивирования. Чтобы защитить вторичную и производственную закваску от поражения бактериофагом, меняют каждые 3–4 дня
партии чистых культур при изготовлении материнской закваски. Бактериальные концентраты содержат около 300 млрд активных клеток в 1 г
препарата, что достаточно для инокуляции 300 л молока.
Приготовление производственной закваски происходит в специальных заквасочниках с автоматическим регулированием температуры.
В заквасочнике осуществляется весь цикл приготовления закваски: тепловая обработка молока, выдержка, охлаждение, заквашивание, культивирование, охлаждение. Обеспечивается снижение вероятности заражения микрофлоры бактериофагом.
Качество закваски регулярно контролируется по скорости и
уровню кислотообразования, органолептическим показателям, видовому составу и отсутствию обсемененности посторонней микрофлорой.
Постоянно изыскиваются способы увеличить скорость размножения бактерий путем сокращения лаг-фазы и времени появления новых
поколений. Для этого используют внесение активаторов, ускоряющих
рост бактерий закваски и ингибирующих развитие посторонней микрофлоры, позволяющих уменьшить дозы внесения закваски, и другие
методы.
Применение ферментных препаратов. В настоящее время в про-
изводстве молочных продуктов используются ферменты. Биохимические процессы, активизируемые ферментными препаратами, при обычной температуре проходят значительно быстрее. Применение ферментных препаратов в молочной промышленности долгое время носило
ограниченный характер. Развитие биоинженерных технологий способствует более широкому использованию специально изготовленных энзимных препаратов для интенсификации технологических процессов
производства молочных продуктов. Традиционно в сыроделии используется сычужный фермент (химозин) или его заменители. Его раствор
86
вносится в специально подготовленное молоко, под действием фермента активизируется формирование белковой структуры сгустка, который обрабатывается до получения сырного зерна.
В формировании консистенции, вкуса и запаха сыров и творога
кроме химозина участвуют и другие ферменты, которые выделяются
клетками вносимой закваски. Методами генной инженерии создан микробный суперпродуцент химозина, что расширяет возможности обеспечения сыродельной промышленности молокосвертывающими препаратами.
Широко используется в молочной промышленности ферментный
препарат β-галактозидаза. Он расщепляет молекулу молочного сахара
на глюкозу и галактозу. Питьевое молоко с гидролизованным молочным сахаром изготовляется для людей, страдающих непереносимостью
лактозы. В концентратах молочной сыворотки, прошедших ферментативную обработку β-галактозидазой, количество растворенных молекул увеличивается в 1,5–1,6 раза. Соответственно возрастает и осмотическое давление в плазме сгущенной сыворотки, что увеличивает гарантийный срок хранения ее в течение нескольких месяцев при комнатной температуре или ниже (10–15 °С). Кроме того, повышается сладость сывороточных концентратов в 5–6 раз, приближаясь к сахарозе.
Это позволяет изготовлять из молочной сыворотки глюкозо-галактозные сиропы, которые употребляют вместо сахарозы при производстве
мороженого, сгущенных молочных консервов, кондитерских и хлебобулочных изделий. Так как фермент β-галактозидаза достаточно дорогой, то целесообразно его применять на конечном этапе производства в
виде иммобилизованного (нерастворимого) препарата, который можно
многократно использовать. Для этого фермент закрепляется на какомлибо инертном носителе в виде шариков. Их загружают в реактор-ферментер, через который прокачивается обрабатываемое молоко или сыворотка. Перспективно использование энзимов для ослабления адсорбционной связи липопротеиновой оболочки с жировым ядром жировых
шариков, что облегчит гомогенизацию и сбивание сливок в масло.
Введение специальных ферментных препаратов в сырную массу
создаст условия для программного управления процессами созревания
сыров и получения продукта с заданными свойствами.
Бактериофаги. При производстве и хранении заквасок большую
опасность представляют бактериофаги. Они представляют собой вирусы, размеры которых в 20–40 раз меньше, чем молочнокислых бактерий. Если закваска заражена бактериофагом, то через 2–4 ч после
87
заквашивания развитие микрофлоры прекращается или значительно замедляется, что видно по нарастанию кислотности. Бактериофаг адсорбируется (прикрепляется) с помощью отростка к поверхности бактериальной клетки и, выделяя фермент, разрыхляет ее оболочку. Фаг внедряется в бактериальную клетку и интенсивно размножается. В результате бактериальная клетка разрушается и образуются сотни новых клеток фага. Затем цикл повторяется. В результате бактериофаг снижает
активность молочнокислых бактерий, а при благоприятных условиях
полностью их уничтожает.
Среди молочнокислых культур есть штаммы с большей или мень-
шей сопротивляемостью фагу. Не во всех случаях попадание фаговой
ДНК в бактериальную клетку вызывает размножение фагов, тогда бактерия продолжает жить. Такие бактериальные клетки называют лизогенными, а соответствующие фаги – умеренными. Лизогенные бактерии сквашивают молоко с обычной скоростью и направленностью.
Большинство фагов молочнокислых стрептококков погибает при
нагревании до 90 °С и выдержке 30 мин. В воздухе фаги погибают при
распылении в нем раствора хлорной извести. Кроме того, они чувствительны к свету, особенно к ультрафиолетовым лучам. Источником заражения молочнокислых культур бактериофагом могут быть руки персонала, воздух помещений, оборудование. Наибольшую опасность
представляют остатки молочной сыворотки, где концентрируются
фаги.
88
6. САНИТАРНАЯ ОБРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ
И ТАРЫ
Качество молока и молочных продуктов и их эпидемиологическая
безопасность в значительной мере зависят от санитарного состояния
технологического о
борудования и тары. Причиной выпуска продукции
негарантированного качества нередко служит недостаточная мойка и
дезинфекция о
борудования и тары.
Мойка оборудования. Санитарная обработка оборудования на
предприятии – длительный и кропотливый процесс, на него затрачивается 25
всегда обеспечивает высокое качество санитарной обработки обору
–30 % рабочего времени. Ручная мойка очень трудоемка и не
дования. Наиболее эффективна и менее трудоемка автоматизированная
мойка и дезинфекция оборудования сразу после его использования.
В этом случае достигается лучшее использование моюще-дезинфицирующих
средств и высокое санитарно-гигиеническое состояние произ-
водства.
Предприятия мощностью 25–50 т. перерабатываемого молока
в смену целесообразно оснащать у
становками типа В20Ц2-У, а
мощно-стью свыше 100 т – В20ЦИ, В20ЦП. Установки располагаются
в специ-альном помещении. Мойка молокопроводов, резервуаров,
пастеризаци-онных аппаратов о
программам в автомати-ческом режиме и может дублир
существляется по заданным
оваться
ручным управлением дистанци-онно. Центральная моющая станция
автоматически осуществляет все операции мойки.
На некоторых предприятиях используются передвижные моечные
установки, устройства для выполнения отдельных моечных операций,
приборы для контроля моющих растворов и др. Для санитарной обработки расфасовочных автоматов и открытых емкостей применяют передвижную установку
РЗ-ФМД. Поверхность обрабатывается направленной сильной струей моющего раствора с помощью специального
гидропистолета. Время мойки сокращается в 2–3 раза.
Удельный вес ручных операций по мойке на предприятиях все еще
высок. Санитарную обр
аботку оборудования должен осуществлять
квалифицированный персонал по утвержденному графику, выполненная работа фиксируется в специальном журнале регистрации. Санитарную обработку оборудования проводят сразу после его использования,
а дезинфекцию – перед следующей загрузкой оборудования. Она также
89
повторяется, если после дезинфекции прошло 6 ч. Качество мойки и
дезинфекции контролирует лаборатория перед началом работы.
Обычно сначала проводят мойку, а потом дезинфекцию, но их можно
совмещать при наличии эффективных моюще-дезинфицирующих
средств.
Сначала оборудование ополаскивают холодной или теплой (не
выше 35 °С) водой для удаления остатков молока, загрязнений. Вода
должна быть прозрачной и бактериально чистой, отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Предельное содержание железа
не должно превышать 0,3 мг/л. Если вода содержит большое количество железа, то ее обычно пропускают через многоступенчатый каскад
на воздухе. Закисные растворимые соли железа превращаются в окисные нерастворимые и осаждаются на стенках каскада.
После ополаскивания оборудование моют раствором моющих
средств при температуре 50–70 °С с применением щеток и ершей для
полного удаления остатков молока и молочных продуктов, загрязнений.
На греющих поверхностях теплообменных аппаратов (пастеризаторов,
вакуум-аппаратов, стерилизаторов и др.) осаждаются остатки молока и
молочных продуктов («пригар»), имеющие сложную белково-жировую
структуру, сцементированную минеральными солями молока («молочный камень»), различные посторонние вещества. От всего этого необходимо освободиться при мойке. Затем аппарат ополаскивают горячей водой 60–70 °С до полного удаления остатков молочных продуктов и моющего раствора, после чего проводят дезинфекцию в зависимости от
вида оборудования и характера загрязнений: острым паром, горячей водой, раствором химических веществ (хлорной извести, гипохлорита
кальция или натрия, хлорамина) при температурах, оптимальных для
каждого реактива. Дезинфекция инактивирует бактерии, оставшиеся после мойки. После дезинфекции хлористыми препаратами оборудование
ополаскивают холодной водой до исчезновения запаха хлора.
Безразборную мойку осуществляют путем принудительной циркуляции моющих растворов и последующего ополаскивания водой. Но несмотря на преимущества безразборной мойки, периодически необходимо мыть и чистить вручную такое оборудование, как клапаны,
насосы, трубопроводы, пластинчатые теплообменники.
Применяемые моющие растворы должны удалять молочный белок и нерастворимые кальциевые соли, эмульгировать остатки жира и
вместе с тем не обладать токсичным действием и не вызывать коррозию
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]