Технология производства сметаны термостатным способом

Общая бактериальная обсемененность - индикатор условий содержания животных, получения, хранения и транспортирования молока-сырья. С этим показателем в прямой зависимости находятся количество и спектр микробных ферментов, приводящих к нежелательным биохимическим процессам, в результате которых образуются вещества, ухудшающие технологические свойства молока: пептиды, амины, карбоновые кислоты (масляная, капроновая, пиро-виноградная, молочная и т.д.). Чем выше бактериальная обсемененность молока, тем выше титр бактериофагов. Кислотность сборного молока 21 °Т может свидетельствовать о довольно высоком уровне его обсемененности (более 106КОЕ/см3) и низкой термоустойчивости. Принимая такое молоко на переработку, необходимо учитывать, что его показатели находятся на грани риска получения нестандартного продукта. Это молоко не должно храниться сырым, так как в нем развивается психротрофная микрофлора, вырабатывающая протео-, липолитические ферменты, которые расщепляют молочные белки, жир и приводят к появлению таких пороков, как горечь, тухлый запах и вкус. При хранении молока развиваются также термоустойчивые колиформные бактерии. Сливки, полученные из молока повышенной кислотности, обладают пониженной термоустойчивостью, и применение более жестких режимов их пастеризации может привести к появлению пороков консистенции в сметане: неоднородная, крупитчатая, жидкая, с отделением сыворотки. Продукт, выработанный из молока повышенной кислотности, обладает более низкой хранимоспособностью.

На консистенцию и вкус сметаны оказывает состав молока-сырья. Чем больше СОМО в исходном молоке, тем стабильнее и однороднее эмульсия жира в сметане, выше влагоудерживающая способность, быстрее происходит нарастание кислотности, процесс сквашивания заканчивается раньше. Химический состав молока-сырья (а также состояние белковой фазы молока, соотношение казеин-сывороточный белок) зависит от таких факторов, как состав кормов, сезон года, период лактации, особенности экологии, условия природно-экономической зоны, порода скота и многих других, которые переработчик практически не имеет возможности изменить. Лучшее молоко, как правило, получают с июля по ноябрь при четвертой-шестой лактации коров. Снижение качества сметаны отмечается с февраля по апрель. В этот период уменьшается среднее содержание сухих веществ молока, что связано с массовыми отелами коров и недостаточной пищевой ценностью кормов. В весенний период на фоне снижения активности закваски часто отмечается такое явление, как «сладкое» сквашивание сливок, т.е. появление сгустка при низких значениях кислотности с нехарактерным запахом, горечью, творожистой консистенцией. Это явление может быть обусловлено обсеменением молока споровой микрофлорой, выдерживающей термообработку, попадающей с недоброкачественным кормом или при несоблюдении санитарно-гигиенических требований к условиям содержания скота и получения молока. При появлении указанного порока рекомендуется проверять качество молока по бродильной пробе.

В зависимости от рациона кормления и прочих факторов меняется и состав молочного жира. Зимой при стойловом содержании скота в молочном  жире увеличивается количество тугоплавких насыщенных жирных кислот и меньше легкоплавких ненасыщенных, что также сказывается на консистенции сметаны.

Таким образом, для получения продукта высокого качества необходим более строгий подход к отбору сырья. Молоко (сливки) должно иметь чистый, свежий вкус, без посторонних привкусов и запахов, однородную консистенцию без механических загрязнений и наличия хлопьев белка. Бактериальная обсемененность молока должна быть не ниже I  класса (КМАФАнМ — не более 5•105 КОЕ/см3), количество соматических клеток не должно превышать 5-105 в 1 см3, предельная кислотность молока - 20 °Т, предельная кислотность сливок жирностью от 10 до 20% - 18 °Т, 16 °Т - жирностью от 27 до 36 %, 13 °Т - жирностью от 37 до 40% (кислотность плазмы сливок - не более 24 °Т) термоустойчивость должна соответствовать I-III классу по алкогольной пробе. Для получения продукта более густой, плотной консистенции рекомендуется направлять на производство сметаны молоко с массовой долей белка не менее 3,0 %, плотностью - не менее 1027 кг/м3. Хотя при производстве сметаны допускается использование сухого молока с целью повышения массовой доли белка в исходных сливках, следует учитывать, что это может приводить к появлению или усилению крупитчатости в сметане. В сметане жирностью 10, 15 % массовая доля СОМО должна быть не менее 7,2 %, жирностью 20, 25 % -от 6,5 до 7,2 %, жирностью 30 % - от 5,8 до 6,3 % СОМО.

Для изготовления продукта применяют следующее сырье:

- молоко натуральное коровье  – сырье не ниже второго  сорта по ГОСТ Р 52054;

- молоко цельное сухое с индексом  растворимости не более 0,3 см3 сырого осадка по ГОСТ 4495;

- молоко обезжиренное сухое  с индексом растворимости не  более 0,4 см3 сырого осадка по ГОСТ 10970;

- сливки сухие высшего сорта  по ГОСТ 1349;

- закваска лактококков для сметаны  по действующим техническим условиям, утвержденным в установленном порядке;

- закваска лактококков и термофильных  молочнокислых стрептококков для  сметаны по действующим техническим  условиям, утвержденным в установленном  порядке;

- концентраты бактериальные лактококков  для сметаны по действующим техническим условиям, утвержденным в установленном порядке;

- концентраты бактериальные лактококков  и термофильных молочнокислых  стрептококков для сметаны по  действующим техническим условиям, утвержденным в установленном  порядке;

- концентраты бактериальные термофильных молочнокислых стрептококков по действующим техническим условиям, утвержденным в установленном порядке. Сырье, применяемое для изготовления продукта, по показателям безопасности должно соответствовать требованиям СанПиН 2.3.2.1078, СанПиН 2.3.2.1280.

3. Технологическая схема.

При термостатном способе производства сметаны сливки после заквашивания в емкости немедленно фасуют в потребительскую тару и сквашивают в термостатной камере, а затем направляют в холодильник. Этот способ применяется в основном при выработке низкожирных видов сметаны и в те периоды года, когда на переработку поступает сырье с низким содержанием СОМО и белка, например, весной.

Схематическая последовательность технологического процесса производства сметаны представлена на рис.1

В ней применяются такие обозначения: №1— резервуар для сливок; №2 — насос; №3 — уравнительный резервуар; №4 — пластинчатый пастеризационно-охладительный аппарат; №5 — гомогенизатор; №6 — выдерживатель; №7 — резервуар для выработки кисломолочной смеси; №8 — фасовочный аппарат; №9 и №10 — соответственно термостатная (для сквашивания) и холодильная камеры.

Сметану получают из нормализованных пастеризованных сливок путем сквашивания их закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых бактерий, и созревания при низких температурах.

Сметану вырабатывают резервуарным и термостатным способами. Общая схема производства сметаны выглядит так.

1. Приёмка молока. Молоко должно  соответствовать ГОСТу 52092-2003.

В процессе транспортирования и хранения охлажденных молока или сливок в той или иной степени происходит липолиз молочного жира. Особенно он характерен для стародойного и анормального молока. Все факторы, способствующие разрушению жировых шариков (подсос воздуха при перекачивании, подсбивание при транспортировке, турбулентное движение при перекачивании и перемешивании), усиливают липолиз. При длительном хранении молока или сливок при низких температурах происходят структурные изменения жира и белка, снижается содержание витаминов, ослабевают гидрофобные связи и распадаются ассоциаты казеина. Фосфор, кальций, 3-казеин, нативные протеазы переходят из мицелл казеина в плазму молока или сливок. Кроме того, глицериды молочного жира частично отвердевают, оболочки жировых шариков разрушаются, часть оболочечного вещества переходит в плазму, снижается электрический заряд жировых шариков, вследствие чего они объединяются в агломераты. В результате ухудшаются технологические свойства молока, снижается качество кисломолочного сгустка, ухудшаются его структурно-механические характеристики, увеличиваются потери жира. Сметана, выработанная из молока или сливок, в которых протекали липолитические процессы, приобретает дефекты вкуса и запаха. Для их предупреждения необходимо строгое соблюдение правил машинной дойки, условий хранения и транспортирования молочного сырья.

Принятое молоко рекомендуется сразу подвергать очистке и затем пастеризации в случае, если кислотность молока 19-20 °Т или есть необходимость хранения его более 6 ч. Молоко кислотностью 18 °Т не рекомендуется хранить более 6 ч при температуре 4 °С.

При его длительном хранении перед сепарированием происходят изменения фазового состояния жира. Это может привести к вытапливанию последнего при повышенных температурах сепарирования и пастеризации, а также ухудшению эффективности сепарирования.

2. Охлаждение молока до 4°С. Осуществляется  для предотвращения развития микрофлоры и порчи молока.

3. Резервирование молока не более 8 часов. Необходимо для непрерывной  работы предприятия.

4. Подогрев до 40-45 °С. Осуществляется  для уменьшения вязкости молока, а также для перевода тугоплавкой  фракции жира в жидкое состояние, что в последствии улучшает процесс очистки и отделения сливок.

5. Очистка молока.

6. Сепарирование молока. Происходит  разделение цельного молока на  обезжиренное молоко (обрат) и сливки  с заданной долей жира.

7. Нормализация сливок. Осуществляется при необходимости для корректировки по жирности в готовом продукте.

8. Подогрев сливок до 60-65 °С. Необходимо  для уменьшения вязкости и  увеличения пластичности оболочек  жировых шариков.

8. Гомогенизация. Производится для  дробления жировых шариков, при  этом образуется гомогенная смесь, что способствует улучшению консистенции и предотвращает отстой фракций.

Температура и давление гомогенизации выбираются в зависимости от жирности сливок. Чем она выше, тем ниже температура и давление гомогенизации. Последний показатель снижают при переработке сливок пониженной термоустойчивости. Двухступенчатую гомогенизацию рекомендуется использовать для сливок жирностью 20—30 %. При этом рассеиваются неустойчивые конгломераты жировых шариков, образующиеся после гомогенизации на первой ступени. Большое число скоплений жировых шариков приводит к снижению стабильности сливок, потере глянцевитости и гомогенности, отделению сыворотки в готовом продукте. Двухступенчатая гомогенизация способствует повышению однородности и стабильности сливок. Стабильность жировой эмульсии можно повысить, увеличивая содержание поверхностно-активных веществ в исходных сливках путем добавления сухой пахты или изменением режимов гомогенизации. На размеры скоплений жировых шариков после гомогенизации влияет температура. Наибольшее число их скоплений - в зоне низких (50 °С) и высоких (80°С и более) температур гомогенизации. Наилучшие показатели гомогенизации — достижение в 96 % жировых шариков диаметра до 1 —1,5 мкм.

Рекомендуемыми режимами гомогенизации сливок при производстве сметаны жирностью 10-15 % являются: давление — 12—15 МПа, температура -70-90°С; соответственно 20 % - 10-12 МПа (при двухступенчатой гомогенизации - 9-12 МПа на первой ступени и 5—6 МПа на второй ступени) и 60-70 °С; 25 и 30 % -10 МПа (при двухступенчатой гомогенизации - 8-11 МПа на первой ступени и 3-5 МПа на второй ступени) и 60-70 °С. Гомогенизацию проводят до пастеризации или при температуре пастеризации, так как это обеспечивает лучшие микробиологические показатели.

В то же время в отдельных случаях сливки целесообразнее гомогенизировать после пастеризации, поскольку в процессе гомогенизации снижается стабильность белковой фазы, и поэтому последующая пастеризация может вызвать появление хлопьев белка в сливках пониженной термоустойчивости и крупитчатую консистенцию в сметане. Кроме того, при гомогенизации уменьшается количество свободного жира в сливках, содержание которого повышается при термической обработке. При этом для обеспечения надлежащих санитарно-гигиенических показателей сметаны требуется усилить контроль за качеством мойки и дезинфекции молокопроводов, гомогенизатора, другого оборудования.

9. Пастеризация 90-95 °С. Преследует  несколько целей:

а) уничтожение вегетативных форм микроорганизмов;

б) инактивация ферментов находящихся в нативном состоянии;

в) обеспечение условий для формирования необходимой консистенции готового продукта.

В процессе пастеризации разрушаются ферменты и погибают микроорганизмы, вызывающие порчу продукта. Кроме того, в процессе тепловой обработки в зависимости от выбранных режимов в той или иной степени изменяются физико-химические свойства сливок: кислотность, вязкость, окислительно-восстановительный потенциал, способность к отстою жира. Титруемая кислотность уменьшается приблизительно на 1 °Т, что связано с выделением из сливок углекислого газа.

Режим пастеризации выбирают с учетом кислотности сливок и их термоустойчивости. Применение более жесткого режима (94±2) °С предпочтительнее, так как он обеспечивает минимальное количество остаточной микрофлоры. Этот режим применяется также для сливок с высоким содержанием жира, поскольку они обладаю более низкой теплопроводностью, и для достижения необходимой эффективности процесса требуются более высокая температура и длительная выдержка. Для сырья с высокой степенью механической загрязненности и бактериальной обсемененности также требуется применение более жестких режимов пастеризации. При воздействии высоких температур ослабляется кормовой привкус, появляющийся привкус пастеризации его затушевывает.