Проект цеха биотехнологического производства кисломолочных напитков функционального назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Северо-Кавказский государственный

Технический университет

Кафедра прикладной биотехнологии

Курсовой проект

Тема: "Проект цеха биотехнологического производства кисломолочных напитков функционального назначения"

Содержание

Введение

1. Обоснование выбранных способов производства кисломолочных напитков функционального назначения

1.1 Резервуарный способ

1.2 Термостатный способ

1.3 Характеристика вырабатываемых в проектируемом цехе кисломолочных напитков функционального назначения

1.3.1 Напиток "Биойогурт"

1.3.2 Напиток "Бифилайф"

1.3.3 Напиток "Биобактон"

1.3.4 Напиток "Айран"

1.3.5 Напиток "Бифилюкс"

2. Характеристика сырья и культивируемых биообъектов для производства напитков функционального назначения

2.1 Молоко как сырье для выработки молочных продуктов

2.2 Требования к молоку цельному заготовляемому (ГОСТ 13264-88)

2.3 Микроорганизмы, используемые при производстве кисломолочных продуктов

2.4 Наполнители

3. Биологические и физико-химические основы получения целевых продуктов

4. Материальный расчет производства

4.1 Бифилайф с массовой долей жира 2,5 %

4.2 Биойогурт с массовой долей жира 2,5 %

4.3 "Биобактон" с лактулозой с массовой долей жира 2,5%

4.4 Напиток "Айран" с массовой долей жира 2,5%

4.5 Напиток "Бифилюкс" с массовой долей жира 2,5%

5. Расчет и подбор оборудования в линию

5.1 Определение типов оборудования, необходимых для технологического процесса

5.2 Расчёт и подбор оборудования

6. Компоновочное обеспечение проекта

6.1 Расчёт площади основного производства

6.2 Расчёт площадей вспомогательных помещений

6.3 Определение необходимого количества строительных квадратов

Заключение

Литература

Введение

Кисломолочные продукты относятся к числу наиболее потребляемых всеми социально - возрастными группами населения. Ассортимент их весьма широк, а диетическая ценность обусловлена, прежде всего, химическим составом молока, который характеризуется наличием основных питательных веществ в сбалансированном соотношении и легко усвояемой форме. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов закваски в продуктах накапливается комплекс биологически активных веществ, благоприятно влияющих на организм человека (ферменты, аминокислоты, витамины, антибиотические вещества). Общеизвестны такие проявления диетических свойств кисломолочных продуктов, как улучшение обмена веществ, возбуждение аппетита, стимулирование секреции желудочного сока и т. п.

Улучшить диетические свойства кисломолочных продуктов можно путём направленной коррекции их жирнокислотного, аминокислотного и минерального составов, обогащения микронутриентами, использования в составе закваски специально подобранных культур лакто- и бифидобактерий, а также других микроорганизмов.

В последние годы резко возросло внимание к проблемам питания со стороны представителей медицинской науки и практики. Это обусловлено пониманием тех негативных последствий для здоровья, которые связаны с нарушением структуры питания и пищевого статуса населения России, с одной стороны, и успехами ряда фундаментальных наук (например, биохимии, клеточной биологии, нутрициологии), позволивших выявить роль отдельных макро- и микронутриентов, непищевых минорных биологически активных компонентов пищи в функционировании органов и систем человека, снижении риска развития ряда алиментарно зависимых заболеваний - с другой.

Вместе с тем изменилось и представление человека о пище. В сознании людей укрепилась формула "Здоровье - через питание". Современный человек понимает, что пища необходима не только для того, чтобы обеспечить его питательными веществами и энергией, но может также оказывать направленное действие на организм, повышая устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, снижая риск сердечно - сосудистых, онкологических и других заболеваний, способствуя в конечном итоге продлению активного периода жизнедеятельности человека и продолжительности его жизни в целом.

Результаты широкомасштабных эпидемиологических исследований состояния фактического питания и здоровья населения различных регионов России свидетельствуют об устойчивом нарушении пищевого статуса, проявляющемся в дефиците животных белков, полиненасыщенных жирных кислот, большинства витаминов, ряда минеральных веществ и микроэлементов, а также пищевых волокон. При этом, по мнению ведущих учёных, наиболее значимым по степени негативного влияния на здоровье населения является дефицит микронутриентов - витаминов, микроэлементов, отдельных полиненасыщенных жирных кислот, вызывающий нарушение функционирования систем антиоксидантной защиты организма, развитие иммунодефицитных состояний и, как следствие, резкое снижение сопротивляемости организма воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды.

Учитывая тот факт, что энергозатраты современного человека значительно снизились в силу ряда объективных причин, снизилась и потребность в энергии, получаемой человеком с пищей. То есть покрыть имеющийся дефицит в определённых нутриентах с обычным рационом питания, даже при его адекватности, не представляется возможным. Это стало побудительным мотивом к созданию и развитию производства новой группы продуктов питания, определяемых как продукты здорового питания, или продукты функционального питания. Такие продукты, кроме реализации пластической и энергетической функций, обладают выраженным физиологическим эффектом. 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 счёт наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов". К числу физиологически функциональных пищевых ингредиентов относятся пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, полиненасыщенные жирные кислоты, пробиотики, пребиотики, синбиотики при условии их безопасности и с учётом установленных норм ежедневного потребления в составе пищевых продуктов, полезных для сохранения и улучшения здоровья.

Среди выпускаемых промышленностью продуктов функционального питания значительный объём занимают продукты на молочной основе. Повышение функциональности продуктов можно добиться за счёт их поликомпонентности, модификации состава жирового и углеводного компонентов, улучшения белкового состава и т.д.[1], [2].

1. Обоснование выбранных способов производства кисломолочных напитков функционального назначения

Для производства кисломолочных напитков используют цельное и обезжиренное молоко, сахар, плодово-ягодные сиропы, а также джемы и другие ингредиенты.

Все виды кисломолочных напитков вырабатываются путем сквашивания подготовленного исходного сырья заквасками определенных чистых культур. После чего полученный сгусток охлаждают.

При выработке кисломолочных напитков используют термостатный или резервуарный способы производства.

1.1 Резервуарный способ

Технологический процесс производства кисломолочных напитков резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: подготовки сырья, нормализации, пастеризации, гомогенизации, охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных емкостях, охлаждения сгустка, созревания сгустка и фасовки.

Исходное молоко нормализуется до требуемой массовой доли жира. Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторах-нормализаторах или смешением.

При нормализации сырья смешением массу продуктов определяют по формулам материального баланса или по рецептуре.

Нормализованное сырье подвергается тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы молока и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Наилучшими для развития микроорганизмов закваски параметрами пастеризации являются температуры близкие к 100 °С. При этих условиях происходит денатурация сывороточных белков, которые участвуют в построении структурной сетки сгустка, повышаются гидратационные свойства казеина и его способность к образованию более плотного сгустка, хорошо удерживающего сыворотку. Поэтому при производстве всех кисломолочных напитков исходное молоко пастеризуется при температуре 85 87 °С с выдержкой 5 10 мин или при 90 92 °С с выдержкой 2 4 мин.

Тепловая обработка молока обычно сочетается с гомогенизацией. В результате гомогенизации при температуре 55 60 °С и давлении 17,5 МПа улучшается консистенция кисломолочных продуктов и предупреждается отделение сыворотки.

После пастеризации и гомогенизации молоко охлаждается до температуры заквашивания. При использовании закваски, приготовленной на термофильных бактериях, охлаждение проводят до 50 55 °С, мезофильных - 30 35 °С и кефирной закваски - 18 25 °С.

В охлажденное до температуры заквашивания молоко должна быть немедленно внесена закваска, соответствующая виду продукта. Наиболее рационально вносить закваску в молоко в потоке. Для этого закваска через дозатор подается непрерывно в молокопровод и в смесителе смешивается с молоком.

Сквашивание молока проводят при температуре заквашивания. В процессе сквашивания происходит размножение микроорганизмов закваски, нарастает кислотность, коагулирует казеин и образуется сгусток. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно плотного сгустка и достижению определенной кислотности.

По окончании сквашивания сгусток охлаждается. Кисломолочные продукты, вырабатываемые без созревания, немедленно направляются на розлив и фасовку.

Кисломолочные напитки фасуются в термосвариваемые пакеты или в пластиковые стаканчики для фасовки жидких молочных продуктов.

Резервуарный способ по сравнению с термостатным обладает рядом преимуществ: он позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации термостатных камер и сокращения площади холодильных камер. За счет этого увеличивается съем продукции с 1 м ² производственной площади и снижается расход холода и тепла. Резервуарный способ производства кисломолочных напитков позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию производственных процессов, снизить затраты труда более чем на 25 % и повысить его производительность на 35 37 % [3, 4, 5].

Общая технология производства кисломолочных напитков резервуарным способом.

Приемка и подготовка сырья

Молоко и другое сырье принимают по массе и качеству, установленному ОТК (лабораторией) предприятия.

Нормализация

Отобранное по качеству молоко нормализуют по массовой доле жира. При этом нормализацию молока по жиру осуществляют с таким расчетом, чтобы массовая доля жира в готовом продукте была не меньше массовой доли жира, предусмотренной стандартом. Молоко по жиру нормализуют следующим образом: добавляют к цельному молоку обезжиренное молоко, пахту или их смесь. Часть молока сепарируют в сепараторах-сливкоотделителях или в сепараторах-нормализаторах с целью отбора сливок или обезжиренного молока. Температуру сепарирования и центробежной очистки молока устанавливают на уровне 40 45 °С с целью снижения его вязкости и повышения эффективности выделения жировых шариков, а также частиц механических загрязнений. Превышение Указанной температуры нежелательно, т.к. может привести к вытапливанию части жира из жировых шариков и значительным его потерям с обезжиренным молоком и сепараторной слизью.

Нормализацию смеси по массовой доле сухих веществ, проводят путем добавления к смеси, нормализованной по массовой доле жира, сухого цельного или обезжиренного молока, или сгущенного молока в соответствии с рецептурой.

Гомогенизация смеси

Нормализованную смесь, подогретую до температуры 40 45 °С, очищают на центробежных молокоочистителях. Затем очищенную смесь гомогенизируют при давлении 12 - 15 МПа и температуре 65 70 °С. Гомогенизация производится с целью получения однородной не расслаивающейся по жиру консистенции. Данная операция необходима для равномерного распределения жировых шариков по объему молока, что способствует стабилизации сгустка кисломолочного напитка.

Пастеризация

Пастеризация молока является важнейшей технологической операцией, обеспечивающей санитарно-гигиеническую безопасность и качество готовой продукции. Очищенную и гомогенизированную смесь пастеризуют при температуре 85 90 °С с выдержкой от 2 до 8 мин. Такой режим дает:

а) уничтожение вегетативных форм микроорганизмов;

б) инактивацию ферментов находящихся в нативном состоянии;

в) обеспечение условий для формирования необходимой консистенции готового продукта.

Охлаждение

После пастеризации смесь охлаждают до температуры заквашивания.

Заквашивание

Нормализованную смесь после охлаждения заквашивают специально подобранными заквасками, приготовленными на чистых культурах. Закваску, активированную на стерилизованном молоке, вносят в смесь в количестве 3 5% от объема заквашиваемой смеси.

Сквашивание

Продолжительность сквашивания зависит от вида продукта и применяемой закваски и составляет от 2 до 12 часов. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно прочного сгустка, а также по кислотности. Во время процесса сквашивания протекает молочнокислое брожение, формируются консистенция, вкус и запах кисломолочных продуктов. В результате ферментации лактозы молочнокислыми микроорганизмами накапливаются витамины группы B и другие биологически активные вещества.

Перемешивание и охлаждение

По окончанию сквашивания сначала подают ледяную воду в течение 30 60 минут, а затем сгусток перемешивают. Его продолжительность зависит от консистенции сгустка. По достижении однородной консистенции перемешивание прекращают. Дальнейшее перемешивание осуществляют в целях охлаждения сгустка до заданной температуры.

Розлив, упаковка, маркировка

Перед началом розлива напиток в резервуарах перемешивают от 2 до 5 мин. Упаковку и маркировку производят в соответствии с требованиями стандарта на продукт. Маркировка напитка, упакованного в потребительскую тару, осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 5107497 с указанием следующих информационных данных:

- наименование продукта;

- наименование, местонахождение (адрес) изготовителя;

- товарный знак изготовителя;

- масса нетто;

- состав продукта;

- условия хранения;

- срок годности;

- обозначение нормативного или технического документа, в соответствии с которым изготовлен и может быть идентифицирован продукт;

- информация о сертификации.

С целью улучшения консистенции упакованный продукт рекомендуется задерживать в холодильной камере перед реализацией. По достижении напитком требуемого показателя условной вязкости и температуры 4 2 °С, технологический процесс считается законченным и продукт готов к реализации.

Транспортирование готового продукта производится автомобильным транспортом в соответствии с правилами перевозок скоропортящихся грузов, действующими на данном виде транспорта.

Срок годности кисломолочных напитков имеющих температуру 4 ± 2 °С, упакованных в потребительскую тару с герметической укупоркой, не более 20 суток с момента окончания технологического процесса в соответствии с действующими санитарными правилами для особо скоропортящихся продуктов [5, 6].

1.2 Термостатный способ

Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатным способом состоит из тех же технологических операций, что и при производстве резервуарным способом, осуществляемых в последовательности: подготовка сырья, нормализация, пастеризация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания. В отличие от резервуарного способа молоко сразу после внесения закваски подается для фасовки молочных продуктов в тару, в которой и происходит сквашивание. Тару устанавливают в ящики и корзины и направляют в термостатную камеру, где поддерживается температура, благоприятная для развития микрофлоры закваски. Окончание сквашивания определяется по кислотности и плотности сгустка, затем продукт направляется в холодильную камеру для охлаждения, а некоторые кисломолочные напитки, например, "Бифидок" - и для созревания.

Охлаждение можно осуществлять в тех же камерах, что и сквашивание. Для этого после окончания сквашивания воздух в камере охлаждается. В этом случае устраняется необходимость перевозки сквашенного продукта из термостатной камеры в холодильную. Продукт хранят в камере хранения готовой продукции [4, 5].

1.3 Характеристика вырабатываемых в проектируемом цехе кисломолочных напитков функционального назначения

В рамках данного проекта предлагается следующий ассортимент кисломолочных напитков функционального назначения:

- напиток "Биойогурт" с массовой долей жира 2,5 %;

- напиток "Бифилайф" с массовой долей жира 2,5 %;

- напиток "Биобактон" с лактулозой с массовой долей жира 2,5 %;

- напиток "Айран" с массовой долей жира 2,5 %;

- напиток "Бифилюкс" с массовой долей жира 2,5 %.

Кисломолочные напитки вырабатываются из пастеризованного, нормализованного молока, заквашенного различными видами молочнокислых бактерий.

Диетические и лечебные свойства кисломолочных напитков обусловливаются благотворным воздействием на организм человека микроорганизмов и веществ, образующихся в результате биохимических процессов, протекающих при сквашивании молока. Усвояемость кисломолочных напитков выше усвояемости молока. Воздействие напитков на секреторную деятельность желудка и кишечника способствует интенсивному выделению ферментов железами пищеварительного тракта. В результате этого ускоряется переваривание пищи. Усвояемость кисломолочных напитков улучшается также в результате частичного распада белков на более простые вещества, в частности аминокислоты.

Существует тесная взаимосвязь между здоровьем человека и составом его кишечной микрофлоры. Участие желудочно-кишечного тракта в общем метаболизме организма человека определяется присутствием микробных ассоциаций, от количественного и качественного состава которых в значительной мере зависит спектр синтезируемых биологически активных соединений. Последние поступают из кишечника в кровяное русло и включаются в общий обмен веществ макроорганизма.

При нормальном физиологическом состоянии взаимоотношения макроорганизма и микрофлоры носят симбиотический характер, сложившийся и закрепившийся в процессе длительного эволюционного развития. Организм и его микрофлора - взаиморегулируемая система, причем взаимосвязь их настолько велика, что часто трудно определить, что является первичным - изменения, наступающие в организме хозяина, или его микрофлора.

Как известно распределение микрофлоры в организме неравномерно. Количество микробов в постоянно заселенных частях тела неодинаково. Наиболее обильна и разнообразна микрофлора толстой кишки. Соотношение между различными группами кишечных микроорганизмов отличается определенным постоянством. Стабильность определенных микробных ассоциаций в кишечнике имеет важное значение для жизнедеятельности человека.

Микрофлора толстой кишки не только самая многочисленная и разнообразная по видовому составу, она ещё несет ряд физиологических функций, полезных для организма хозяина [2, 7].

Бифидобактерии оказывают положительное влияние на организм человека. Ранее их рассматривали как основную флору толстой кишки младенцев, вскармливаемых молоком матери.

Кишечная микрофлора взрослого человека более разнообразна. Она представлена в значительных количествах как аэробными, так и анаэробными формами бактерий. Однако преобладающей группой микроорганизмов по-прежнему остаются бифидобактерии.

Физиологическая роль бифидобактерий обусловлена защитной и синтетической функциями, а также участием в конечном звене пищеварительного процесса. Положительное действие бифидобактерии на организм человека связывают также с их ферментативными, витаминообразующими и антагонистическими свойствами. Ферментируя сахара, эти микроорганизмы создают в кишечнике кислую среду, что улучшает всасывание в кровь кальция, железа, а также витамина D, т.е. обладают антирахитическим и антианемическим действием.

Именно бифидофлоре принадлежит ведущая роль в нормализации микробиоценоза кишечника, улучшении процесса всасывания и гидролиза жиров, метаболизма протеинов, аминов, желчных кислот, а также в поддержании неспецифической защиты организма.

Защитная функция бифидобактерий во многом обусловлена взаимодействием со слизистой оболочкой кишечника. Бифидобактерии прикрепляются к эпителию слизистой оболочки, создавая механическую преграду внедрению возбудителей кишечных инфекций.

Бифидобактерии не восстанавливают нитраты в нитриты и ингибируют рост многих нитрат-редуцирующих бактерий в кишечнике. Эти микроорганизмы разрушают канцерогенные вещества, образуемые некоторыми представителями кишечной микрофлоры при азотном обмене, выполняя, таким образом, роль "второй печени". Установлена тесная связь между составом кишечной микрофлоры и иммунологическими системами организма. Так, у практически здоровых людей при дефиците бифидобактерий наблюдается ослабление неспецифического иммунитета по уровню лизоцима. Бифидофлора не только активизирует иммунную систему хозяина, но и непосредственно подавляет развитие в кишечнике многих видов инфицирующих микроорганизмов.

Из сказанного выше следует, что бифидофлора играет важную роль в жизнедеятельности человека и поддержании его здоровья на оптимальном уровне. Доминирующее положение бифидобактерий у здоровых людей, наличие у них антагонистических, витаминосинтезирующих и других полезных свойств позволяет сделать вывод, что снижение количества этих микроорганизмов в составе кишечной микрофлоры является одним из патологических проявлений, признаком, определяющим состояние дисбактериоза. Изменения в составе микрофлоры человека могут происходить под влиянием различных неблагоприятных факторов. При дисбактериозе, помимо количественных и качественных сдвигов в составе кишечной микрофлоры, отмечается угнетение ее физиологических функций. В первую очередь это проявляется снижением антагонистической активности. Уменьшение количества бифидофлоры приводит к тяжелым функциональным расстройствам организма [7, 8, 9].

Одним из способов восстановления микробиоценоза является применение препаратов из живых клеток бифидобактерий. Такие препараты обладают выраженным антагонистическим действием против многих патогенных и условно-патогенных микроорганизмов [9].

В связи с вышесказанным, актуальной представляется выработка функциональных продуктов питания, в первую очередь, кисломолочных напитков, содержащих бифидобактерии и вещества, стимулирующие их жизнедеятельность.

1.3.1 Напиток "Биойогурт"

Напиток "Биойогурт" вырабатывают путем сквашивания нормализованного молока закваской на основе чистых культур болгарской палочки и молочнокислого стрептококка с добавлением плодово-ягодного наполнителя. Продукт обогащен биомассой бифидобактерий.

Консистенция продукта однородная, равномерная по всему объему. Запах и вкус кисломолочные, сладкий, с привкусом наполнителя. Цвет характерный для внесенного наполнителя, равномерный по всей массе.

Биойогурт вырабатывают с массовой долей жира 2,5 %. Кислотность продукта (80 - 140) °Т; массовая доля общего сахара для продукта с массовой долей жира 1,5 - 8,5 %, для продукта с массовой долей жира 2,5 % - 11 %. В соответствии с рецептурой продукт может вырабатываться с фруктово-ягодными наполнителями, а также добавлением сока сухой свеклы, что способствует повышению содержания в готовом продукте витаминов группы B и микроэлементов.

Для повышения жирности в молоко при приготовлении йогурта добавляют сливки, для повышения содержания сухих обезжиренных веществ - сухое цельное или обезжиренное молоко.

Физико-химические показатели йогурта приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Физико-химические показатели йогурта

Показатели	Йогурт жирный
Содержание, %, не менее жира сахарозы сухих веществ Кислотность, °Т, не выше	6 - 16 80 - 140

Особенности выработки кисломолочного напитка "Биойогурт"

Охлаждение до температуры заквашивания

Пастеризованная смесь охлаждается до 40 - 42 °С.

Заквашивание и сквашивание

Смесь заквашивают чистыми культурами Lbm.bulgaricum и Str.thermophilus. Продолжительность заквашивания при температуре 40 - 42 °С 3 - 4 часа до образования сгустка кислотностью 75 - 85 °Т.

Перемешивание, охлаждение

По окончанию заквашивания сначала подают воду в течение 30 - 60 мин, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении однородной консистенции перемешивание прекращают. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры.

Внесение наполнителей

При необходимости в частично (до 25 - 30 °С) или полностью (8 °С) охлажденный сгусток вносят наполнители, перемешивают и подают на розлив.

Розлив, упаковка, маркировка

Перед началом розлива кисломолочные продукты и напитки перемешивают в течение 3 - 5 мин.

Хранение, транспортирование

Упакованные кисломолочные напитки должны выпускаться с предприятия в транспортной таре - проволочных ящиках, контейнерах или другой транспортной таре. Полистироловые стаканчики упаковывают в термоусадочную пленку с последующей укладкой их на поддоны. Кисломолочные напитки транспортируют в авторефрижераторах или машинах с изотермическим кузовом [10, 11, 12, 13].

1.3.2 Напиток "Бифилайф"

Напиток "Бифилайф" вырабатывают согласно ТУ 9222-002-42954877-98 из нормализованного по жиру молока путем сквашивания симбиотической закваской синатропных бифидобактерий полного видового состава (B. bifidum 791, B. lonqum B379, D. breve 79-119, B. infantis 73-15, B. adolescentis Г 75-13), а также закваской на основе чистых культур ацидофильной палочки и молочнокислого стрептококка. "Бифилайф" производится с массовой долей жира 2,5 %.

В отличие от других биопродуктов, обогащенных одним или двумя штаммами бифидобактерий, кисломолочный продукт "Бифилайф" ферментирован пятью штаммами. Активность группы видов бифидобактерий в кишечнике будет выше, чем активность каждого отдельного вида. Общее количество бифидобактерий в кисломолочном продукте "Бифилайф" составляет 10⁸ КОЕ/смі.

Нормализованную смесь для продукта пастеризуют при температуре (952)°С с выдержкой от 2 до 40 мин. Температура заквашивания нормализованной смеси (392) °С. Время сквашивания продукта составляет примерно 5 - 6 часов. Для приготовления производственной закваски используют биомассу бифидобактерий, выросшую на питательной среде в течение 24 часов при температуре 37 - 38 °С. Производственная закваска готовится не более 18 ч при температуре 38 - 39 °С.

Биологическая ценность напитка "Бифилайф" обусловлена наличием в его составе наряду с бифидобактериями культур ацидофильных микроорганизмов, которые являются активными продуцентами витаминов, антибиотиков, оказывают ярко выраженное антагонистическое действие на патогенную и гнилостную микрофлору.

Регулярное употребление продукта в пищу помогает нормализации микрофлоры кишечника, улучшению обменных процессов, поддержанию иммунитета и функционального состояния организма человека.

Консистенция напитка должна быть однородной и слегка тянущейся, характерной для продуктов с ацидофильной микрофлорой. Вкус и запах чистые кисломолочные, с легким привкусом и запахом бифидумбактерина. Цвет - молочно-белый, слегка кремовый. Кислотность готового продукта должна составлять (75-120) °Т.

По органолептическим показателям продукт должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.2. Физико-химические и микробиологические показатели представлены в таблицах 1.3 и 1.4.

Особенности выработки напитка "Бифилайф"

Охлаждение до температуры заквашивания

Пастеризованная смесь охлаждается до 40 44 °С.

Заквашивание и сквашивание

Смесь заквашивают чистыми культурами Lbm.acidophilus и Str.thermophilus. Продолжительность сквашивания при температуре (38 ± 1) °С 5 6 часов до образования сгустка кислотностью 65 70 °Т (рН 4,4 - 4,5).

Перемешивание, охлаждение

По окончанию сквашивания сначала в рубашку емкостного аппарата подают воду в течение (45 ± 15) мин, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении однородной консистенции перемешивание прекращают. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры.

Таблица 1.2 - Органолептические показатели

Наименование показателя	Характеристика продукта
Внешний вид и консистенция	Однородная, с нарушенным сгустком. Допускается незначительное отделение сыворотки (не более 3 % от объема продукта). Для продукта с наполнителем допускается наличие кусочков фруктов или ягод.
Вкус и запах	Кисломолочный или кисло-сладкий со слабым привкусом уксусной кислоты. Для продукта с наполнителем - с соответствующим вкусом и ароматом внесенного наполнителя.
Цвет	Молочно-белый, слегка кремовый или обусловленный цветом внесенного наполнителя, равномерный по всей массе.

Таблица 1.3 - Физико-химические показатели

Наименование показателя	Норма для продукта
	"Бифилайф"	"Бифилайф" ароматизированный
Массовая доля жира, % не менее	1,0	2,5	3,2	1,0	2,5	3,2
Кислотность, °Т	75 90	75 90	75 90	80 95	80 95	80 95
Массовая доля сахарозы, % не менее (при выработке с сахаром)	-	-	-	2,5	2,5	2,5
Температура при выпуске с предприятия, °С не выше	6	6	6	6	6	6
Фосфатаза	Отсутствует

Таблица 1.4 - Микробиологические показатели

Наименования показателя	Норма
Бактерии группы кишечных палочек в 0,1 смі	Не допускаются
Патогенные микроорганизмы, в т. ч. сальмонеллы в 25 смі продукта	Не допускаются
Количество бифидобактерий в 1 смі продукта на конец срока годности, не менее	106
Staphylococcus aureus в 1,0 смі продукта	Не допускаются
Количество дрожжей и плесневых грибов в 1 смі продукта, КОЕ/смі, не более	10
Микроскопический препарат	Грамположительные тонкие зернистые палочки, прямые и изогнутые в скоплениях и поодиночке, диплококки и цепочки кокков.

Розлив, упаковка, маркировка

Перед началом розлива кисломолочные продукты и напитки перемешивают в течение 3 5 мин.

Хранение, транспортирование

Упакованные кисломолочные напитки должны выпускаться с предприятия в транспортной таре - проволочных ящиках, контейнерах или другой транспортной таре доохлаждённые в холодильной камере до температуры не более 6 °С. Пакеты "Тетра - Пак" упаковывают в термоусадочную пленку с последующей укладкой их на поддоны. Кисломолочные напитки транспортируют в авторефрижераторах или машинах с изотермическим кузовом [12, 13, 14, 15].

1.3.3 Напиток "Биобактон"

Напиток "Биобактон" вырабатывают из пастеризованного и нормализованного по жиру молока с добавлением или без добавления витаминов или вкусовых и ароматических добавок, БАД, сквашенного чистыми культурами молочнокислых ацидофильных палочек БАД "Биобактон" и предназначенный для непосредственного употребления в пищу. "Биобактон" вырабатывают с массовой долей жира 2,5 %.

Консистенция напитка должна быть однородной и слегка тянущейся, характерной для продуктов с ацидофильной микрофлорой. Вкус и запах чистые, кисломолочные. Цвет - молочно-белый, слегка кремовый. Кислотность готового продукта должна составлять (70-75) °Т.

Особенности выработки напитка "Биобактон"

Охлаждение до температуры заквашивания

Пастеризованная смесь охлаждается до 43 - 45 °С.

Заквашивание и сквашивание

Смесь заквашивают чистыми культурами Lbm.acidophilum. Продолжительность сквашивания при температуре 43 - 45 °С 4 - 5 часов до образования сгустка кислотностью 70 - 75 °Т.

Перемешивание, охлаждение

По окончанию заквашивания сначала подают воду в течение 30 - 60 мин, а затем сгусток перемешивают и добавляют ингредиенты по рецептуре. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции перемешивание прекращают. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры. Охлажденный сгусток подают на розлив.

Розлив, упаковка

Перед началом розлива кисломолочные продукты и напитки перемешивают в течение 3 - 5 мин. Продукт фасуется в полистироловые стаканчики 400 и 200 смі [14, 16].

1.3.4 Напиток "Айран"

Вырабатывается из пастеризованного молока, сквашиванием чистыми культурами термофильного стрептококка и болгарской палочки с добавлением поваренной соли. Кислотность напитка "Айран" не должна превышать 185 - 195 °Т.

Особенности выработки напитка "Айран"

Охлаждение до температуры заквашивания. Пастеризованная смесь охлаждается до 35 - 45 °С.

Заквашивание

Заквашивание чистыми культурами Lbm.bulgaricum и Str.thermophilus при 35 - 45 °С, закваска вносится в количестве 5 %.

Сквашивание

Смесь перемешивается и сквашивается до кислотности 185 - 195 °Т. Согласно рецептуре вносится соль, затем смесь перемешивают до однородной консистенции.

Розлив, упаковка, маркировка

Смешивание сгустка с пастеризованной водой, разлив при постепенном перемешивании.

Охлаждение и созревание

По окончанию розлива продукт отправляют в холодильную камеру, где он постепенно охлаждается до температуры (3±2) °С и созревает 24 часа. Продолжительность хранения напитков составляет не более 36 часов при температуре не выше 6 °С, в том числе на предприятии-изготовителе не более 18 часов [12, 13, 17].

1.3.5 Напиток "Бифилюкс"

Состав микрофлоры концентрата: Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium видов bifidum, и/или В. longum, и/или В.adolescentis, и/или В. breve и/или infantis.

Продукт должен соответствовать требованиям настоящих технических условий, СанПиН 2.3.2.1078, вырабатываться по техническому регламенту и рецептурам, разработанным изготовителем, при соблюдении СанПиН 2.3.4.551.

Консистенция должна быть однородной, с нарушенным или ненарушенным сгустком. Допускается незначительное отделение сыворотки (не более 3 % от объема продукта). Вкус и запах кисломолочные или кисло-сладкие со слабым привкусом уксусной кислоты. Для продукта фруктового - с соответствующим вкусом внесенного фруктового наполнителя. Цвет - молочно-белый или обусловленный цветом внесенного наполнителя, равномерный по массе.

По физико-химическим показателям продукт должен соответствовать следующим требованиям:

- массовая доля жира должна быть от 0 % до 3,2 %;

- кислотность продукта (в ^оТ) должна быть от 75 до 95 для продукта без наполнителей и от 85 до 105 для продукта с фруктово-ягодными вкусами и (или) с сахаром;

- массовая доля сахарозы должна быть не менее 5 % для продукта с фруктово-ягодными вкусами и с сахаром;

- температура при выпуске с предприятия не должна быть выше 6 °С;

- наличие фосфатазы для всех видов продукта не допускается;

- массовая доля лактулозы от 0,175 % и более (по требованию заказчика).

Для производства продукта применяют следующие сырье и материалы:

- молоко коровье по ГОСТ Р 52054, заготовляемое не ниже 1-го сорта кислотностью не более 18 ^°Т и плотностью не менее 1,028 г/смі:

- молоко обезжиренное по действующей технической документации, утвержденной в установленном порядке, кислотностью не более 20 °Т, плотностью не менее 1,030 г/смі;

- сливки из коровьего молока по действующей технической документации, утвержденной в установленном порядке, с массовой долей жира не более 30 % и кислотностью не более 16 °Т;

- пахта по действующей технической документации, утвержденной в установленном порядке, кислотностью не более 19 °Т, плотностью не менее 1,027 г/смі, полученная при производстве сладкосливочного масла;

- молоко цельное сухое по ГОСТ 4495;

- молоко сухое обезжиренное по ГОСТ 10970.

Особенности выработки напитка "Бифилюкс"

В стерилизованное при температуре (121±2) °С в течение (13±2) мин и охлажденное до температуры (37±1) °С молоко вносят концентрат из расчета 1 единица активности (Е.А.) на 1 дм ³. При активизации большего объема концентрата количество молока должно быть увеличено из расчета 1 дмі на каждую 1 Е.А.

Затем концентрат тщательно перемешивают и выдерживают в течение 3,0 ч при температуре (37±1) °С. Через 1 и 2 ч после начала активизации молоко обязательно еще раз перемешивают для равномерного распределения бактериальных клеток по всей массе молока.

Для приготовления продукта "Бифилюкс", активизированный концентрат сразу после активизации вносят в подготовленное молоко (гомогенизация при давлении (15±2,5) МПа и температуре 45 - 85 °С, пастеризация при температуре (92±2) °С, с выдержкой 2 - 8 мин) при включенной мешалке, из расчета 1 дмі концентрата на 500 кг смеси. Перемешивание заканчивают через 15 мин после заквашивания.

После перемешивания смеси ее оставляют в покое для сквашивания при температуре (38±1) °С; Продолжительность сквашивания составляет примерно 9 - 12 часов.

В случае невозможности использования концентрата сразу после активизации его необходимо немедленно охладить до температуры (2 - 4) °С и использовать в течение 24 ч после активизации [12, 13, 18].

2. Характеристика сырья и культивируемых биообъектов для производства напитков функционального назначения

Сырьём для производства кисломолочных напитков функционального назначения является молоко и его отдельные компоненты, а также различные микроорганизмы.

2.1 Молоко как сырье для выработки молочных продуктов

Молоко - это биологическая жидкость, выделяемая молочной железой млекопитающих и предназначенная для поддержания жизни и роста новорожденного. Молоко синтезируется клетками эпителиальной ткани молочной железы из питательных веществ, поступающих в молочную железу с кровью.

С точки зрения коллоидной химии, молоко представляет собой полидисперсную систему. Дисперсные фазы молока находятся в ионно-молекулярном (минеральные соли, лактоза), коллоидном (белки, фосфат кальция) и грубодисперсном (жир) состоянии. Водная фаза молока является дисперсионной средой. Дисперсный состав молока представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Дисперсный состав молока

Компонент молока	Размер молекулы или частицы, нм	Содержание в молоке, %
Вода	3	90,10
Жир	200-10000	4,20
Казеин	40-300	2,30
-лактоальбумин	5-20	0,30
-лактоглобулин	25-50	0,08
Молочный сахар	1,0-1,5	3,02

Сырьем в молочной промышленности являются цельное молоко и его отдельные компоненты, в частности, жир, белок, казеин, лактоза. Различают истинные компоненты молока, и неистинные (посторонние, чужеродные) - антибиотики, гербициды, инсектициды, радиоизотопы и др.

При переработке молока происходит ряд изменений состава и свойств составляющих его компонентов. Поэтому в процессе производства необходимо учитывать количество отдельных компонентов молока, а также характер их трансформаций под воздействием технологических факторов.

В зависимости от назначения молоко оценивают по различным показателям. Если его используют как непосредственный продукт питания, то главными являются санитарно-гигиенические и экономические показатели. В случае применения молока в качестве сырья для молочной и пищевой промышленности, наряду с вышеуказанными показателями, большое значение приобретают его физико-химические свойства.

Молоко состоит из воды и сухого остатка, включающего жир, фосфатиды, стерины и азотистые вещества, белки, молочный сахар, минеральные соли, а также микроэлементы, газы, витамины, ферменты, гормоны.

Вода. Вода играет важную роль в биохимических процессах. Она является растворителем органических и неорганических веществ. В молоке содержится 87 - 88 % воды, которая находится как в свободном, так и в связанном состоянии. Свободная вода не связана с составляющими компонентами молока и легко удаляется при его сгущении, сушке или замораживании. При выработке молочных продуктов свободная вода участвует во всех биологических процессах. При 100 °С она переходит в парообразное состояние.

Связанная вода - это вода, удерживаемая молекулярными силами компонентов молока (белками, фосфолипидами, полисахаридами), находящаяся в коллоидном состоянии. В молоке содержится 2 - 3,5 % связанной воды. Она замерзает при температуре ниже 0 °С, не растворяет солей и сахаров, не удаляется при сушке и недоступна микроорганизмам. Особую форму связанной воды представляет кристаллизационная вода, связанная с лактозой.

Сухие вещества. Сухие вещества - это вещества, которые остаются в молоке после высушивания при 103 - 105 °С до постоянной массы. Массовая доля сухих веществ в молоке составляет 12 - 13 % и зависит от его состава. В наибольшей степени на количество сухих веществ в молоке влияет содержание жира.

Массовая доля сухого обезжиренного остатка колеблется от 8 до 10 %. В питательном отношении сухой остаток является самой ценной частью молока. Количество сухого обезжиренного остатка (СОМО) рассчитывают, вычитывая из количества сухих веществ молока процентное содержание жира. По величине СОМО судят о натуральности молока.

Молочный жир. В молоке жир находится в виде эмульсии или суспензии и имеет форму мелких шариков. Число и размер жировых шариков зависят от породы скота, периода лактации, корма и условий содержания. Диаметр жировых шариков колеблется от 0,5 до 10 мкм.

По химическому составу молочный жир представляет собой сложный эфир глицерина и жирных кислот. Из молочного жира выделено до 20 жирных кислот.

Температура плавления молочного жира, при которой он переходит в жидкое состояние, колеблется от 28 до 36 °С, температура затвердевания - от 18 до 23 °С. Колебания температур плавления и затвердевания обусловливаются количеством и свойствами насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав молочного жира. В жире молока растворены витамины А, D, Е.

Кроме молочного жира в молоке находятся липоиды - фосфатиды и стерины. Основной из фосфатидов, лецитин, входит в состав оболочек жировых шариков. Фосфатиды содержат фосфор, необходимый для регулирования обмена веществ в организме. К стеринам относится холестерин и эргостерин, из последнего под действием ультрафиолетовых лучей образуется витамин D.

Белки молока. Количество белков в молоке колеблется от 3,05 до 3,85 %. В их состав входит около 82 % казеина, 12 % альбумина, 6 % глобулина. Их соотношение в молоке изменяется в зависимости от периода лактации, кормления животных и других факторов.

Казеин - белый аморфный порошок, без запаха и вкуса, плотностью 1,26 - 1,3 кг/мі. В состав его молекулы входит азот, углерод, кислород, сера и фосфор. В молоке казеин находится в виде растворимой кальциевой соли. Казеин растворим в спирте и эфире, очень незначительно растворим в воде и хорошо растворим в растворах некоторых солей. Под действием кислот, солей и ферментов казеин свертывается и выпадает в осадок. Коагуляцией казеина обусловлено свертывание молока под действием молочной кислоты, образующейся в результате молочнокислого брожения. При производстве сыров и творога казеин осаждают сычужным ферментом.

Альбумин находится в молоке в растворенном состоянии и выпадает в осадок при нагревании до 70 °С. Выпавший в осадок альбумин, денатурирует и вновь не растворяется. В состав молекулы альбумина входят углерод, водород, азот, кислород и сера. В его молекуле нет фосфора. Для альбумина характерно большое содержание такой аминокислоты, как триптофан (около 7 %), которую не содержит в таком количестве ни один белок.

Глобулин находится в молоке в растворенном состоянии. Он свертывается при нагревании до 72 - 75 °С в слабокислой среде. По химическому составу глобулин близок к альбумину, в его молекулу входят углерод, водород, азот, кислород и сера.

Как альбумин, так и глобулин - белки плазмы крови. Они являются носителями иммунных свойств. Их количество увеличивается в молозиве.

Молочный сахар. Молочный сахар или лактоза, содержится только в молоке. Он менее сладкий, чем свекловичный сахар. В молоке лактоза находится в растворенном состоянии. Она является главным источником питания молочнокислых бактерий, которые сбраживают молочный сахар до молочной кислоты. Молочная кислота отщепляет от казеина кальций в результате чего последний выпадает в осадок. Этот процесс используют при производстве творога, простокваши, сметаны и других продуктов.

Длительное нагревание молока при высокой температуре (100 °С и выше) приводит к изменению цвета, что обусловлено взаимодействием белков с молочным сахаром. Это является результатом процесса меланоидинообразования.

Минеральные соли. В молоке содержатся 0,6 - 0,8 % солей кальция, магния, калия, железа, лимонной и фосфорной кислот. Они имеют большое значение в питании организма. При их недостатке или излишке структура коллоидной системы нарушается, что вызывает выпадение белков в осадок.

Микроэлементы. Микроэлементы в молоке содержатся в очень малых количествах. К ним относятся медь, марганец, йод, алюминий, хром, цинк, кобальт, мышьяк, титан, серебро, гелий и пр. Несмотря на малое количество, роль микроэлементов в питании организма велика.

Витамины. Витамины участвуют в обмене веществ и являются катализаторами биохимических процессов. Отсутствие или недостаток витаминов в питании приводит к нарушению обмена веществ в организме. В молоке содержатся витамины группы B, A, D, С, РР, фолиевая кислота, холин и др.

Витамин A - красно-желтого цвета, жирорастворимый. Он образуется из каротина, находящегося в зеленых кормах, поэтому содержание его в молоке летом больше (0,01 - 0,05 мг %), чем зимой. Каротин и витамин А легко разрушаются кислородом воздуха, поэтому хранить и нагревать молоко следует в закрытой системе без доступа воздуха. Витамин А необходим для обеспечения зрения, роста, а также нормального состояния кожных и слизистых покровов. Суточная потребность человека в витамине А1 - 2 мг.

Витамины группы В водорастворимые. При переработке молока на творог и масло основная часть витамина В переходит в обезжиренное молоко, пахту и сыворотку. Витамин В стоек к нагреванию и сравнительно мало изменяется на воздухе. Он синтезируется молочнокислыми бактериями, поэтому его количество в кисломолочных продуктах больше, чем в молоке.

Витамин В₂ является фактором роста. При его недостатке замедляется рост и развиваются заболевания глаз. Он находится в растворенном состоянии в сыворотке молока, окрашивая ее в зеленоватый цвет.

Витамин В₁₂ способствует образованию красных кровяных шариков. Его отсутствие приводит к малокровию. При нагревании этот витамин не разрушается.

Витамин РР входит в состав ферментов дегидраз, которые принимают участие в окислительно-восстановительных процессах организма. Он устойчив к действию высоких температур, кислорода и света. Технологическая обработка молока не влияет на его количество.

Витамин С (аскорбиновая кислота) - водорастворимый. Это кристаллическое соединение, легко растворимое в воде, Витамин С быстро разрушается под воздействием солнечного света, кислорода воздуха, тяжелых металлов, при долгом хранение молока и при нагревании в присутствии воздуха. Витамин С улучшает всасывание железа, способствует инактивированию токсинов. При его недостатке развивается заболевание цинга, появляется кровоточивость десен и подверженность катарам. Для профилактики и лечения рекомендуется ежедневно принимать до 1 г витамина С. Молочная промышленность выпускает молоко и молочные напитки, обогащенные витамином С.

Витамин D жирорастворимый. Он предохраняет организм от заболевания рахитом. Большая потребность в этом витамине у детей. Он устойчив к нагреванию и действию кислорода воздуха, начинает разрушаться при 150 °С.

Витамин Е жирорастворимый. Он устойчив к действию температуры, воздуха, света, кислот и щелочей. Он участвует в реакциях промежуточного обмена.

Фолиевая кислота водорастворимая. Ее недостаток ведет к заболеваниям, связанным с нарушением процессов всасывания в кишечнике.

Холин - водорастворимый витамин. Его недостаток вызывает заболевания печени.

Витамин Н (биотин) - водорастворимый витамин, участвующий в обменных процессах организма.

Ферменты молока. Помимо витаминов в молоке находятся ферменты, способствующие ускорению биологических процессов. Большинство ферментов (внутриклеточных) входит в состав клеток организмов. Внеклеточные переходят из клеток в кровь и различные жидкости, где и проявляют свое действие. К числу внеклеточных ферментов относится пепсин, трипсин, сычужный фермент.

Каждый из ферментов при определенных условиях ускоряет только один процесс. Ферменты чувствительны к действию высоких температур и при пастеризации молока разрушаются, при низких температурах они теряют свою активность. Для их активной деятельности наиболее благоприятной является температура 15 - 40 °С.

В молоке содержатся следующие ферменты: лактаза, амилаза, липаза, фосфатаза, пероксидаза, редуктаза.

Лактаза расщепляет молочный сахар на глюкозу и галактозу. В молоке она образуется при размножении молочнокислых бактерий.

Амилаза расщепляет полисахариды до мальтозы. В молоко она попадает из молочной железы.

Липаза расщепляет молочный жир до глицерина и жирных кислот. Этот фермент в молоке образуется в результате жизнедеятельности гнилостных микроорганизмов и плесеней, развивающихся в молоке.

Фосфатаза вызывает гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. Наличие ее в пастеризованном молоке свидетельствует о несоблюдении режима пастеризации (фосфатаза разрушается при 60 °С в течение 15 минут).

Пероксидаза участвует в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в организме.

Различные бактерии, особенно пептонизирующие, выделяют большое количество редуктазы. Редуктаза способна обесцвечивать метиленовую синь. На этом свойстве основана редуктазная проба молока. По скорости обесцвечивания окрашенного метиленовой синью молока судят о степени загрязнения его микроорганизмами.

Гормоны. Гормоны - это биологически активные вещества, выделяемые в кровь и тканевую жидкость железами внутренней секреции и оказывающие регулирующее воздействие на функции организма, в том силе на образование и выделение молока. Гормоны поступают в молоко из крови в процессе его секреции.

Пигменты. Молоко содержит природные окрашенные вещества пигменты каротиноиды, хлорофилл, рибофлавин и др. Содержание пигментов в молоке зависит от времени года, кормового рациона, породы животных. Цвет молока (белый или желтоватый) зависит от содержания в нем пигментов.

Газы. Общее количество газов, растворенных в свежем молоке, составляет около 12,5 мг в 100 г молока. Газы попадают в молоко из крови, воздуха во время доения, перекачивания молока, транспортировки по трубопроводам и других видов механической обработки. От общего количества газов 50 - 70 % приходится на долю углекислого газа, около 10 % на долю кислорода и 30 % - азота. Иногда в свежевыдоенном молоке содержится небольшое количество аммиака.

Сразу после доения содержание газов в молоке значительное, затем при его хранении в открытых емкостях количество газов постепенно уменьшается и устанавливается на определенном уровне в зависимости от температуры и давления воздуха. Определять кислотность и плотность свежевыдоенного молока рекомендуется не ранее чем через 2 часа после выдаивания, так как его структура должна стабилизироваться и часть газов улетучиться.