Производство йогурта

В основе производства йогурта лежит молочнокислое брожение, т.е. процесс образования молочной кислоты из молочного сахара под воздействием молочнокислых бактерий.

Молоко является благодатной средой для развития микроорганизмов, особенно молочнокислых бактерий. В вымени здоровой коровы молоко практически стерильно, т.е. не содержит бактерий. Они попадают в молоко в процессе доения, охлаждения и хранения из воздуха, с вымени и кожаных покровов животного, с рук доярки, с доильной аппаратуры, посуды и т.д., и в неохлаждённом молоке быстро размножаются.

При молочнокислом брожении, вызванном молочнокислыми бактериями, лактоза (молочный сахар) сбраживается, т.е. распадается на ряд веществ с образованием в итоге молочной кислоты. Молоко скисает, а содержащийся в нём казеин коагулирует (свёртывается) с образованием сгустка. Это превращение происходит следующим образом.

Микроорганизмы выделяют ферменты, ничтожно малое количество которых способно превратить большие массы одних веществ в другие. Ферменты обладают избирательной способностью, т.е. каждый из них действует только на одно какое - либо вещество или группу веществ, характеризующихся теми или иными особенностями строения молекул и свойствами.

Под действиями фермента лактозы молекула дисахарида лактозы расщепляется на две молекулы моносахаридов - глюкозу и галактозу:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

лактоза глюкоза галактоза

В результате ферментных превращений из глюкозы и галактозы образуются по две молекулы пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота под действием фермента кодегидразы восстанавливается до молочной кислоты.

Таким образом, из одной молекулы молочного сахара образуется четыре молекулы молочной кислоты. Суммарное уравнение молочнокислого брожения можно представить в следующем виде:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О 4С₃Н₆О₃.

При благоприятной для развития молочнокислых бактерий температуре (30 - 45?С) молочнокислое брожение протекает интенсивнее. Чем выше температура молока, тем меньше требуется кислоты для его свёртывания.

Казеин находится в молоке в виде казеинкальцийфосфатного комплекса. Молочная кислота разрушает этот комплекс, в результате чего отделяется казеин, лишённый кальция, и молочнокислый кальций. Частицы казеина укрупняются и образуют сгусток; это происходит в изоэлектрической точке при рН =4,7, т.е. когда частицы становятся электронейтральными.

Молочнокислое брожение при производстве кисломолочных продуктов даже при благоприятных условиях постепенно приостанавливается, когда сброжена незначительная часть молочного сахара. Причина этого заключается в том, что продукт жизнедеятельности молочнокислых бактерий - молочная кислота - накапливаясь, губительно действует на эти бактерии, и жизнедеятельность их затормаживается и даже прекращается.

Так как накопление в молоке молочной кислоты, т.е. повышение его кислотности, связано с расходованием молочного сахара, между кислотностью молока или кисломолочных продуктов и количеством оставшегося несброженным молочного сахара существует обратная зависимость: чем выше кислотность, тем меньше осталось в нём молочного сахара.

Параллельно с молочнокислым брожением обычно протекают побочные процессы, в результате которых образуются летучие кислоты, спирты, углекислый газ и другие продукты.

Некоторые ароматобразующие бактерии разлагают молочный сахар с образованием ароматических веществ - диацетила и ацетоина, обуславливающих специфический аромат кисломолочных продуктов. Ароматобразующие бактерии цитроворусы и парацитроворусы могут образовывать диацетил и из лимонной кислоты, образующейся в молоке.

При спиртовом брожении также сбраживается молочный сахар. Вызывают спиртовое брожение дрожжи и некоторые бактерии. Дрожжи, сбраживающие лактозу, как правило, не сбраживают другие сахара, например сахарозу (свекловичный сахар); в то же время хлебные, пивные и винные дрожжи не сбраживают лактозу и не могут развиваться в молоке без сахарозы. Эти свойства дрожжей используют при изготовлении ацидофильно -дрожжевого молока или кумыса из коровьего молока.

Спиртовое брожение в общем виде может быть выражено следующим уравнением:

С₁₂Н₂₂О₁₁+ Н₂О = 4С₂Н₅ОН + 4СО₂

молочный этиловый углекислый

сахар спирт газ

Фактически спиртовое брожение протекает сложнее, с образованием промежуточных продуктов, в том числе пировиноградной кислоты. В конечной стадии брожения пировиноградная кислота под действием фермента карбоксилазы, находящейся в клетках дрожжей и ароматобразующих молочнокислых бактерий, расщепляется на уксусный альдегид и углекислый газ.

3.4 Стадии и описание биотехнологического процесса производства йогурта

3.4.1 Стадии и описание биотехнологического процесса производства йогурта резервуарным способом

Производство кисломолочных продуктов резервуарным способом осуществляется по следующей схеме:

а) приёмка, очистка и сепарирование молока;

б) приёмка и подготовка компонентов;

в) нормализация молока и приготовление смеси;

г) пастеризация

д) гомогенизация, охлаждение смеси,

е) заквашивание и сквашивание смеси;

ж) внесение наполнителей;

з) розлив, упаковка, маркировка, доохлаждение готового продукта;

и) хранение, транспортирование.

а) приёмка, очистка и сепарирование молока.

Молоко принимают по массе, качеству, установленному ОТК предприятия. Отобранное молоко нагревают до температуры 42 (±2) ?С, очищают на центробежном молокоочистителе и подают на сепарирование. При необходимости его охлаждают до 6?С и направляют в ёмкость для промежуточного хранения. На сепарирование подают молоко, подогретое до 42 (±2) ?С. Полученное обезжиренное молоко или сливки перекачивают в ёмкость для приготовления смеси.

б) приёмка и подготовка компонентов.

Параллельно с подготовкой молока ведут приёмку и подготовку компонентов.

Каждую партию сахара проверяют на соответствие действующему стандарту. Перед внесением в смесь сахар предварительно просеивают. Хранят в сухом помещении с относительной влажностью воздуха не более 75%.

Стабилизатор хранят не более 18 месяцев при t=20?С и относительной влажности воздуха 75%.

Фруктовые пасты хранят не более 1 года при температуре от 0 до 15?С, не допуская попадания прямых солнечных лучей. Плодово-ягодные наполнители хранят в сухих, чистых, хорошо вентилируемых помещениях с относительной влажностью воздуха не более 75%, температурой не более 20?С. В случае использования плодово-ягодных наполнителей, поступающих на завод в мелкой упаковке, а также при обнаружении в них молочнокислых бактерий, плесеней или дрожжей в количестве, превышающем нормативы, плодово-ягодные наполнители поступают в подготовительной ёмкости при t=60?С в течении от 5 до 10 минут, перемешивают, охлаждают до t=18?С.

в) нормализация молока и приготовление смеси.

Смесь готовят в соответствии с рецептурой, которую рассчитывают исходя из фактического состава сырья. Расчёт рецептуры смеси заключается в определении массы сырья, обеспечивающий требуемый состав готового продукта по массовой доле жира и сухих веществ.

Сахар и стабилизатор перед внесением в ёмкость для приготовления смеси смешивают в соотношении 1: 3 - 1: 5 до равномерного распределения.

Нормализованное по жиру или обезжиренное молоко в холодном виде или с температурой не более 40?С подают в ёмкость для приготовления смеси и вносят в него стабилизатор (при выработке фруктовых видов без сахара) или смесь стабилизатора с сахаром, тщательно её перемешивают и вносят оставшуюся по рецептуре часть сахара.

Подготовительную смесь нагревают до температуры 64?С и направляют на гомогенизацию.

г) пастеризация.

В молоке, доставляемом на заводы, содержится большое количество самых разнообразных микроорганизмов, среди которых могут быть и опасные для человека болезнетворные бактерии. В результате размножения и жизнедеятельности бактерий происходит порча молока, прежде всего-повышение кислотности. Поэтому возникает необходимость в уничтожении содержащейся в молоке микрофлоры и в замене её новой, "культурной", вносимой с закваской.

Уничтожение микрофлоры достигается пастеризацией молока. Пастеризацией называют тепловую обработку молока, т.е. нагревание его в интервале температур от 65?С до температуры несколько ниже точки кипения.

В промышленности установились следующие режимы пастеризации:

режим длительной (низкотемпературной) пастеризации - нагревание молока до 65?С с выдержкой в течение 30 мин.;

режим кратковременной пастеризации - нагревание молока до 72-76?С с выдержкой 15-20 сек.;

режим высокотемпературной пастеризации - нагревание до 85?С и выше без выдержки.

При сквашивании молока, пастеризованного при 85-87?С и выше, молочнокислое брожение протекает интенсивно, образуется плотный сгусток, хорошо удерживающий сыворотку.

При производстве кисломолочных продуктов в процессе пастеризации молоко обычно нагревают до 85-87?С с выдержкой 5-10 минут или 90-92? С с выдержкой 2-3 минуты.

д) гомогенизация.

Жир в молоке находится в виде мельчайших капелек (шариков). По своей плотности жир значительно отличается от плазмы (обезжиренной части молока). При хранении молока, а также длительном сквашивании без перемешивания на поверхности его выделяется слой сливок. Теряется однородность (гомогенность) молока, так как верхние слои его становятся значительно богаче жиром, чем нижние. Отстой сливок вызывает ряд неудобств в производстве. Возникает необходимость воспрепятствовать отстою сливок.

Скорость всплывания крупных жировых шариков в несколько раз больше скорости всплывания мелких. Уменьшением размеров шариков путем механического их раздробления можно резко снизить или практически предотвратить отстой сливок в молоке. Это и достигается гомогенизацией молока, при которой жировые шарики дробятся и размеры их уменьшаются. Мелкие жировые шарики при перемешивании равномерно распределяются по всей массе молока, и этим достигается его гомогенность, т.е. однородность, а также гомогенность выработанных из него кисломолочных продуктов.

Обычно молоко гомогенизируют при температуре пастеризации и давлении 17,5 МПа, так как при этом давлении обеспечивается наибольшая вязкость кисломолочных продуктов.

После пастеризации и гомогенизации смесь охлаждают до температуры 41 (±1) ?С.

е) заквашивание и сквашивание смеси.

Специально подобранные чистые культуры молочнокислых бактерий Lactobaciliius delrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus salvarius thermophilus поступают на завод в жидком или сухом виде в стерильно закупоренных флаконах. В лаборатории предприятия из них готовят лабораторную, а затем производственную закваску.

В пастеризованную и охлаждённую до t=41 (±1) ?С смесь вносят чистые культуры болгарской палочки и термофильного стрептококка в соотношении 1: 5 в количестве 3-5%. После внесения закваски смесь перемешивают 15 минут.

Сквашивание производят в резервуарах для кисломолочных напитков с охлаждаемой рубашкой, снабженных специальными мешалками. Процесс сквашивания проводят в течении от 3 до 4 часов при консистенции с титруемой кислотностью от 75 до 80?Т.

ж) внесение наполнителей.

При выработке продукта без наполнителей полученный сгусток перемешивают и направляют на розлив.

Для получения йогурта ароматного в сгусток вносят при перемешивании фруктовую пасту. Полученный продукт направляют на розлив. Для получения йогурта фруктового с помощью самовсасывающего насоса в перемешанный сгусток вносят соответствующий фруктово-ягодный наполнитель при включенной мешалке. Перемешивание заканчивается через 10-12 минут после подачи наполнителя. Полученный продукт направляют на розлив.

з) розлив, упаковка, маркировка, доохлаждение готового продукта.

Розлив является заключительной технологической операцией при производстве кисломолочных продуктов резервуарным способом.

Кисломолочные напитки разливают в мелкую тару, для изготовления которой используют полимерную плёнку, полистерольную ленту, алюминиевую фольгу и т.д. Фасуют продукт в пакеты из комбинированного материала пюр-пак (равносторонний), тетра-брик (форма кирпич), полистерольные стаканчики различной формы, пластиковые бутылки и т.д. Номинальная ёмкость тары может быть 100, 125, 150, 200, 250, 400, 500, 1000 см. куб.

На каждой единице товара должны быть нанесены: название предприятия, товарный знак и адрес, место изготовления, полное название продукции, состав, масса нетто, дата изготовления, срок годности, условия хранения, информационные данные о пищевой и энергетической ценности 100 гр. кисломолочного продукта, штрих-код продукции. Разлитый и упакованный продукт направляют в холодильную камеру на доохлаждение до t=4?С. После этого технологический процесс считается законченным и продукт готов к реализации.