Линия производства кисломолочных напитков резервуарным способом

Общая схема производства

При производстве кисломолочных напитков применяются два способа: термостатный и резервуарный. При термостатном способе производства кисломолочных напитков сквашивание молока и созревание напитков производится в бутылках в термостатных и хладостатных камерах.

При резервуарном способе производства заквашивание, сквашивание молока и созревание напитков происходит в одной емкости (молочных резервуарах). Общая схема производства кисломолочных напитков термостатом и резервуарным способами приведена на рисунке 1.

Приемка и подготовка сырья

Резервуарный способ Термостатный способ

Сквашивание молока в резервуарах Розлив в бутылки

Охлаждение в резервуарах или потоке Сквашивание в термостатной камере

Созревание Охлаждение в холодной камере

Розлив в бутылки и пакеты Созревание

Хранение, транспортирование, реализация

Рисунок 1. Технологическая схема производства кисломолочных напитков резервуарным и термостатным способами.

Для получения кисломолочных напитков используют молоко цельное и обезжиренное, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия, пахту и другое молочное сырье, а также солодовый экстракт, сахар, плодово-ягодные сиропы, джемы, корицу и др. (5,7)

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 (кефир, кумыс), фасовки.

Для производства кисломолочных напитков используется молоко не ниже второго сорта кислотностью не выше 19 °Т, которое предварительно подвергают очистке. Обезжиренное молоко, пахта, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия и плодовоягодные наполнители должны быть доброкачественными без посторонних привкусов и запахов и пороков консистенции.

Кисломолочные напитки вырабатывают с различной массовой долей жира: 6; 4; 3,2; 2,5 1,5; 1%. Поэтому исходное молоко соответственно нормализуется до требуемой массовой доли жира. Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторах-нормализаторах или смешением. Нежирные продукты вырабатываются из обезжиренного молока.

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

Нормализованное сырье подвергается тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы в молоке и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Наилучшие условия для развития микроорганизмов создаются, если молоко пастеризуется при температурах, близких 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, кроме ряженки и варенца, исходное сырье пастеризуется при температуре 85-87 °С с выдержкой 5-10 мин или при 90 - 92 °С с выдержкой 2-3 мин, ряженки и варенца - 95-98 °С с выдержкой 2-3 ч. Кроме того, при выработке варенца используется и стерилизация молока.

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, молоко охлаждается 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 микрофлоры закваски, нарастает кислотность, коагулирует казеин и образуется сгусток. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно плотного сгустка и достижению определенной кислотности.

По окончании сквашивания продукт немедленно охлаждается. Кисломолочные продукты, вырабатываемые без созревания, немедленно направляются на охлаждение.

Кефир, вырабатываемый с созреванием, после сквашивания охлаждается до 14-16 °С и при этой температуре созревает. Продолжительность созревания кефира не менее 10-12 ч. Во время созревания активизируются дрожжи, происходит процесс спиртового брожения, в результате чего в продукте накапливаются спирт, углекислота и другие вещества, придающие этому продукту специфические свойства. Технологическая линия производства кисломолочных напитков резервуарным способом представлена на рис.2.

Рисунок 2. Схема технологической линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом:

1-емкость для сырого молока; 2 - насосы; 3 - балансировочный бачок: 4-пластинчатая пастеризационно-охладительная установка; 5 - пульт управления; 6 - возвратный клапан; 7 - сепаратор-нормализатор; 8 - гомогенизатор; 9 - емкость для выдерживания молока; 10 - емкость для кисломолочных напитков; 11 - смеситель; 12 - заквасочник

Молоко из емкости для сырого молока подается в балансировочный бачок, откуда направляется в рекуперативную секцию пастеризационно-охладительной установки, где подогревается до 55-57 °С.

Для пастеризации молока используются пастеризационно-охладительные установки для кисломолочных продуктов, в которых можно проводить пастеризацию с необходимой выдержкой и последующим охлаждением до температуры сквашивания. Подогретое молоко направляется сначала в сепаратор-нормализатор, а затем - на гомогенизатор.

Для гомогенизации предназначены гомогенизаторы клапанного типа. Из гомогенизатора молоко сначала поступает в секцию пастеризации, далее через пульт управления - в емкость для выдерживания и возвращается в рекуперативную секцию и. в секцию охлаждения пастеризационно-охладительной установки, где охлаждается до температуры заквашивания. Если по выходе из секции пастеризации молоко не достигло заданной температуры, то оно с помощью возвратного клапана направляется в балансировочный бачок для повторной пастеризации. Охлажденное молоко поступает в емкость для производства кисломолочных напитков, перемешиваясь в смесителе с закваской.

Сквашивание молока проводят в специальных двустенных вертикальных емкостях, оборудованных мешалками с автоматическим устройством.

Мешалка устроена таким образом, чтобы не взбалтывала кефир и не резала бы его на пласты и кубики, а равномерно и одновременно перемешивала всю массу кефира. Частичное перемешивание или разрезка сгустка приводит к отделению сыворотки, а взбалтывание мешалкой - к пенообразованию, что в свою очередь вызывает отделение сыворотки.

Автоматическое устройство обеспечивает протекание сквашивания по определенному циклу: перемешивание - покой - перемешивание, а также служит для включения системы охлаждения. Охлаждение осуществляют холодной водой или рассолом, циркулирующим по кольцевому зазору между внутренней и средней емкостями. Средняя емкость снабжена теплоизоляцией, облицованной защитным кожухом.

Для выработки кисломолочных продуктов используются емкости вместимостью 2000, 4000, 6000 и 10000 л.

Заквашенное молоко сквашивается в емкости до требуемой кислотности. Полученный сгусток охлаждается в той же емкости, при этом через каждые 30-40 мин включается мешалка для размешивания сгустка и более быстрого его охлаждения. Если требуется созревание, то сгусток охлаждается до температуры созревания и оставляется в емкости на созревание.

Охлаждение продукта можно проводить в потоке. Для этого молоко заквашивается в емкости, а по достижении заданной кислотности продукт подается на пластинчатый охладитель, где охлаждается в потоке до требуемой температуры и поступает в промежуточную емкость, откуда направляется на фасовку.

Кисломолочные напитки фасуются в термосвариваемые пакеты или в стеклянную тару на автоматах для фасовки жидких молочных продуктов. (4,9)

Термостатный способ

Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатным способом состоит из тех же технологических операций, что и при производстве резервуарным способом, осуществляемых в такой последовательности: подготовка сырья, нормализация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, фасование, сквашивание в термостатных камерах, охлаждение сгустка, созревание сгустка (кефир, кумыс).

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков термостатным способом представлена на рисунке 3.

Приёмку и подготовку сырья, нормализацию, тепловую обработку, гомогенизацию нормализованной смеси и её охлаждение до температуры заквашивания выполняют так же, как и при резервуарном способе производства. Далее нормализованную смесь заквашивают в ёмкости. После заквашивания смесь фасуют в потребительскую тару и направляют в термостатную камеру, где поддерживается температура, благоприятная для развития микрофлоры закваски. Об окончании сквашивания судят по кислотности и плотности сгустка. После окончания сквашивания продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения, а кефир - и для созревания.

Резервуарный способ производства кисломолочных напитков по сравнению с термостатным имеет ряд преимуществ. Во-первых, этот способ позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации громоздких термостатных камер. При этом увеличивается съём продукции с 1м 2 производственной площади и снижает расход теплоты и холода. Во-вторых, он позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию технологического процесса, сократить затраты ручного труда на 25% и повысить производительность труда на 35 %.

Рисунок 3. Схема технологической линии производства кисломолочных напитков термостатным способом:

1-ёмкость для сырого молока; 2-насос; 3-балансировочный бачок; 4 - пастеризационно-охладительная установка; 5-пульт управления; 6-возвратный клапан; 7-сепаратор-нормализатор; 8-гомогенизатор; 9-ёмкость для выдерживания молока; 10-ёмкость для заквашивания молока; 11-машина для фасования молока; 12-термостатная камера; 13-холодильная камера; 14-камера хранения готовой продукции. (4,10)

К кисломолочным напиткам относятся различные виды простокваши (простокваша обыкновенная и мечниковская, варенец, ряженка, йогурт и др.), кефир, кумыс, ацидофильные напитки. Кроме того, вырабатывают кисломолочные напитки из пахты и сыворотки.

Для получения кисломолочных напитков используют молоко цельное и обезжиренное, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия, пахту и другое молочное сырье, а также плодово-ягодные и овощные наполнители, пищевые ароматизаторы, красители, подсластители, стабилизаторы структуры.

Существуют два способа производства кисломолочных напитков – резервуарный и термостатный.

Резервуарный способ. Технологический процесс производства напитков резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: подготовки сырья, нормализации, гомогенизации, пастеризации и охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных емкостях, охлаждения сгустка, созревания сгустка (кефир, кумыс), фасования.

Для производства кисломолочных напитков используется молоко не ниже второго сорта, кислотностью не более 19 °Т, плотностью не менее 1027 кг/м 3 . Сухое молоко предварительно восстанавливают. Обезжиренное молоко, пахта, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия, плодово-ягодные и овощные наполнители должны быть доброкачественными, без посторонних привкусов и запахов и пороков консистенции.

Кисломолочные напитки вырабатывают с различной массовой долей жира, поэтому исходное молоко нормализуют до требуемой массовой доли жира. Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторах-нормализаторах или смешением. Некоторые продукты вырабатываются из обезжиренного молока. При нормализации сырья смешением массу продуктов для смешения находят по формулам материального баланса или по рецептуре.

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом представлена на рис. .

Нормализованную смесь подвергают тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы в молоке и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Нормализованную смесь пастеризуют при температуре (92±2) °С с выдержкой 2–8 мин или при температуре 85–87 °С с выдержкой 10–15 мин. Для производства ряженки смесь пастеризуют при 95–98 °С с выдержкой (60±20) мин. Высокие температуры пастеризации вызывают денатурацию сывороточных белков, при этом повышаются гидратационные свойства казеина. Это способствует образованию более плотного сгустка, который хорошо удерживает влагу, а это в свою очередь препятствует отделению сыворотки при хранении кисломолочных напитков.

Тепловая обработка смеси обычно сочетается с гомогенизацией при температуре 60–65 °С и давлении 15–17,5 МПа.

После пастеризации и гомогенизации смесь охлаждается до температуры заквашивания, после чего она поступает в емкость для заквашивания. В охлажденную смесь вносят закваску, масса которой обычно составляет 5 % от массы заквашиваемой смеси. Используют закваски прямого внесения.

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

По окончании сквашивания продукт немедленно охлаждается.

Кефир, вырабатываемый с созреванием, после сквашивания охлаждается до 14–16 °С и при этой температуре созревает. Продолжительность созревания кефира не менее 10–12 ч. Во время созревания активизируются дрожжи, происходит процесс спиртового брожения, в результате чего в продукте образуется спирт, углекислота и другие вещества, придающие этому продукту специфические свойства. В производстве фруктового кефира наполнители вносят после созревания перед фасованием.

Кисломолочные напитки фасуют в термосвариваемые пакеты, коробки, стаканчики и др.

Термостатный способ. Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатным способом состоит из тех же технологических операций, что и при производстве резервуарным способом, осуществляемых в такой последовательности: подготовка сырья, нормализация, пастеризация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, фасования, сквашивание в термостатных камерах, охлаждение сгустка, созревание сгустка (кефир, кумыс).

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков термостатным способом представлена на рис. .

Приемку и подготовку сырья, нормализацию, тепловую обработку, гомогенизацию нормализованной смеси и ее охлаждение до температуры заквашивания выполняют так же, как и при резервуарном способе производства. Далее нормализованную смесь заквашивают в емкости. После заквашивания смесь фасуют в потребительскую тару 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 кефир – и для созревания.

Резервуарный способ производства кисломолочных напитков по сравнению с термостатным имеет ряд преимуществ, Во-первых, этот способ позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации громоздких термостатных камер. При этом увеличивается съем продукции с 1 м 2 производственной площади и снижается расход тепла и холода. Во-вторых, он позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию технологического процесса, сократить затраты ручного труда на 25 % и повысить производительность труда на 35 %.

Особенности технологи отдельных видов кисломолочных напитков приведены ниже.

К кисломолочным напиткам относятся: простокваша различных видов, кефир, ацидофильные и другие напитки, в том числе лечебно-профилак-тического назначения.

Простокваша вырабатывается следующих видов: обыкновенная, мечниковская, варенец, ряженка, сливочная, цитрусовая, йогурт.

Простокваша обыкновенная вырабатывается из пастеризованного молока путем сквашивания его чистыми культурами мезофильных кокков.

Простокваша мечниковская вырабатывается из пастеризованного молока путем сквашивания чистыми культурами термофильного стрептококка и болгарской палочки.

Биопростокваша вырабатывается с использованием бифидобактерий. Массовая доля жира в продукте составляет 2,5 или 3,2 %, pH 4,4±0,2. Количество жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий – не менее 10 7 КОЕ/см 3 , бифидобактерий – не менее 10 6 КОЕ/см 3 .

Предлагается три режима тепловой обработки смеси: 87±2 °С с выдержкой 12±3 мин; 92±2 °С с выдержкой 4±1 мин; 102±2 °С без выдержки.

В качестве закваски используют культуры прямого внесения, которые не требуют предварительной подготовки (например, активизации). В состав закваски подобраны штаммы ацидофильных палочек, бифидобактерий, термофильных и мезофильных молочнокислых стрептококков.

Сквашивают продукт при обычном способе в течение 12–14 ч, а при ускоренном – 6–8 ч до кислотности от 75 до 85 °Т (pH 4,5-4,4).

Фасуют продукт в потребительскую тару: пакеты из различных материалов, стаканчики из полистирола и другие виды тары различной вместимости.

Срок годности продукта герметически упакованного при температуре 4±2 °С составляет 7 суток..

Варенец вырабатывается из стерилизованного молока путем сквашивания чистыми культурами термофильного стрептококка с использованием или без использования болгарской палочки.

Ряженка вырабатывается из топленого молока путем сквашивания чистыми культурами термофильного стрептококка с добавлением или без добавления болгарской палочки.

Нормализованную молочную смесь гомогенизируют при давлении 15±2,5 МПа и температуре от 45 до 85 °С, затем пастеризуют при температуре 97±2 °С и выдерживают при этой температуре от 3 до 4 ч до выраженного светло-кремового цвета. После пастеризации смесь охлаждают до температуры заквашивания 38±1 °С и заквашивают бактериальным концентратом. Для лучшего распределения бакконцентрата его внесение производят при включенной мешалке и перемешивают 15 мин. Продолжительность сквашивания составляет 9–12 ч. По окончании сквашивания продукт охлаждают 45±15 мин. Затем сгусток перемешивают от 15 до 40 мин. По достижении однородной консистенции сгустка мешалку останавливают на 1,0–1,5 ч. Дальнейшее перемешивание ведут периодически, включая мешалку на 2–10 мин через каждый час.

Доохлаждение продукта до температуры 6 °С происходит в холодильной камере или на пластинчатом охладителе с последующим его розливом.

При выработке фруктового продукта в перемешанный и охлажденный до температуры 23±2 °С сгусток вносят ароматизаторы и/или наполнители при непрерывном перемешивании.

При выработке продукта с использованием стабилизатора, и обладающего в связи с этим более густой консистенцией, стабилизатор вносят в подготовленное молоко до пастеризации.

Перед началом розлива продукт перемешивают 2–5 мин. Допускается фасовать частично охлажденный до температуры 20±2°С и перемешанный в течение 20 мин продукт с последующим его доохлаждением в холодильной камере.

Простокваша сливочная вырабатывается резервуарным способом из сливок с массовой долей жира 10 % путем сквашивания закваской, приготовленной на чистых культурах мезофильных кокков. В технологии простокваши предусматривается использование бифидогенной пищевой добавки – лактулозы; стабилизаторов структуры (желатина или агара); для витаминизированной простокваши – витаминов А. С, бета-каротина и поливитаминного премикса.

Простокваша цитрусовая вырабатывается из пастеризованного нормализованного молока путем сквашивания чистыми культурами молочнокислых бактерий. Для выработки простокваши цитрусовой используют сахар-песок, подсластитель – аспартам, сиропы плодово-ягодные, сок мандариновый, ароматизаторы, красители, витамины: А, бета-каротин, поливитаминный премикс. Витамины, подсластители и красители вносят перед заквашиванием, а цитрусовые наполнители и ароматизаторы – после сквашивания молока и перемешивания сгустка.

Йогурт вырабатывается из нормализованной молочной смеси путем сквашивания его чистыми культурами термофильного стрептококка и болгарской палочки. Йогурт вырабатывается следующих видов: сладкий, ароматизированный, фруктовый, витаминизированный, витаминизированный сладкий, витаминизированный ароматизированный, витаминизированный фруктовый. В зависимости от массовой доли жира йогурт выпускают: нежирный, и с массовой долей жира от 0,3 до 10 %.

Для выработки йогурта допускается использование различных видов сырья и пищевых добавок, в частности, молока цельного и обезжиренного, в том числе сухого, сливок пастеризованных и сухих, пахты свежевыработанной и сухой, молока нежирного сгущенного, масла сливочного, концентрированного молочного жира, стабилизаторов консистенции, сахара-песка, сахара жидкого, пищевых ароматизаторов и красителей, витаминов и витаминных премиксов, фруктовых наполнителей, подсластителей, воды питьевой.

Йогурт вырабатывается термостатным и резервуарным способом. Срок годности йогурта без стабилизаторов при температуре 4±2°С составляет 5 суток, со стабилизатором– 14 суток.

Йогурт молочно-растительныйвырабатывается из пастеризованной нормализованной по массовой доле жира смеси обезжиренного молока, масла сливочного или концентрированного молочного жира, либо растительного жира, соевого белка, с добавлением или без добавления стабилизаторов, сахара или подсластителей, сквашенной закваской, приготовленной на чистых культурах болгарской палочки и термофильного стрептококка. Рецептуры йогурьа молочно-растительного приведены в табл. .

Технологический процесс производства молочно-растительного йогурта аналогичен производству йогурта из коровьего молока. Массовая доля жира в готовом продукте составляет 2,5 или 3,2 %, сахарозы – 6,5 %. Срок годности напитка при температуре 4±2 °С составляет 5 суток.

Молочная кислота Уксусный альдегид Цикл лимонной кислоты

Этиловый спирт Пропионовая кислота Масляная кислота

Под брожением молочного сахара понимают его глубокий распад под действием ферментов, выделяемых чистыми культурами микроорганизмов, входящих в состав заквасок.

Все кисломолочные продукты по характеру биохимических процессов подразделяются на две группы: гомоферментативного и гетероферментативного брожения

В основе приготовления продуктов гомоферментативного брожения лежит молочнокислое брожение. К ним относятся все разновидности простокваши, ацидофильные продукты. В этих продуктах накапливаются в основном молочная кислота

К группе гетероферментативного брожения относятся продукты со смешанным - молочнокислым и спиртовым - это кефир, кумыс.

В результате молочнокислого брожения лактозы, которое вызвано лактоккоками и молочнокислыми палочками, основным продуктом распада является молочная кислота. В результате спиртового брожения лактозы, вызванного дрожжами, сбраживающими лактозу, основными продуктами распада являются этиловый спирт и углекислотный газ. Они придают продукту специфический острый вкус и запах, и т.д. .

Вкус и консистенция кисломолочных напитков также во многом зависят от состава бактериальных заквасок. Подбирая их состав, можно регулировать свойства сгустков и обеспечивать оптимальную консистенцию и вкус. Приготовление производственных партий заквасок осуществляется в специализированных заквасочниках, которые обеспечивают проведение пастеризации, выдержки, охлаждения, заквашивания, культивирования и дальнейшего охлаждения в одном и том же сосуде. конкретные режимы приготовления заквасок для каждого вида ферментативных молочных продуктов указывается в соответствующих технологических инструкциях и наставлениях, прикладываемых к чистым культурам микроорганизмов их изготовителем. Их основу составляют следующие виды микроорганизмов:

Молочнокислый стрептококк бывает мезофильный и термофильный, оптимальная температура развития, которых 30-35 о С и 40-45 о С соответственно. Они образуют плотный сгусток, предел кислотообразования - 120-130 о Т.

Болгарская палочка имеет оптимум развития при 40-45 о С, предел кислотообразования - 300 о Т, даёт плотный, ровный сгусток.

Ацидофильная палочка бывает слизистых и не слизистых рас, оптимальная температура развития - 40-42 о С. слизистые расы - слабые кислотообразователи (200 О Т), дают тягучий (слизистый) сгусток. Неслизистые расы - сильные кислотообразователи (до 300 О Т) - образуют ровный сгусток. (см таблица 1)

Ароматообразующие бактерии входят в группу молочнокислых стрептококков и помимо молочной кислоты продуцируют повышенное количество летучих кислот и ароматических веществ (диацетила, ацетоина, ацетальдегида). Оптимальная температура развития 25-30 о С.

После заквашивания молоко тщательно перемешивают для равномерного распределения закваски и сквашивают двумя способами: термостатным и резервуарным. (3,8)

Таблица 1. Основные микроорганизмы заквасок

Продукт	Состав закваски
Простокваша обыкновенная	Str. lactis; Str. cremoris; Str. diacetilactis или Str. acetoinicus (2…5%)
Йогурт, простокваша "Южная", "Мечниковская"	Болгарская палочка, термофильный стрептококк (3…5%)
Ацидофильное молоко	Ацидофильная палочка (3…5%)
Ацидофильная простокваша	Ацидофильная палочка, термофильный стрептококк
Кефир	Многокомпонентная грибковая или производственная кефирная закваска (5…10%)

3. Технологический процесс производства кисломолочных напитков

3.1 Общая схема производства