Докт. техн. наук З.С.ЗОБКОВА, канд.техн. наук. Т.П.ФУРСОВА
ГНУ ВНИМИ
Согласно требованиям ГОСТ Р 52092-2003 «Сметана. Технические условия» продукт с массовой долей жира от 10 до 58 % характеризуется как однородная густая масса с глянцевой поверхностью. Государственный стандарт не допускает каких-либо отклонений от приведенной характеристики, а между тем консистенция сметаны складывается под влиянием многих факторов, в том числе и неблагоприятных, часто трудно регулируемых и не зависящих от производителя, которые нередко приводят к ее порокам. Повышенные требования к потребительскому качеству продукта диктуют и более высокие требования к производственному процессу.
Поэтому в данной статье остановимся на некоторых аспектах технологии, которые могут оказывать наиболее значимое влияние на качество продукта.
Одно из основных требований к молоку как сырью для производства молочных продуктов - получение его от здоровых животных.
В соответствии с ГОСТ Р 52092-2003 на выработку сметаны допускается использовать молоко-сырье не ниже II сорта, т.е. общей бактериальной обсемененностью не более 10е КОЕ/см3, количеством соматических клеток — не более 106 в 1 см3, кислотностью — не более 20,99 °Т.
В международной практике установлена верхняя граница допустимого содержания соматических клеток в сборном молоке - 5•105 в 1 см3. При наличии даже такого их количества в зависимости от присутствия патогенных микроорганизмов можно ожидать в сборном молоке до 30 % примеси анормального (маститного) молока. Известно, что примесь уже 15—25 % такого молока вызывает снижение качества кисломолочных продуктов. Содержание соматических клеток более 3?105 в 1 см3 задерживает размножение L. lactis и других заквасочных микроорганизмов. Наличие 106 соматических клеток в 1 см3 значительно снижает его термостабильность. Маститное молоко инфицировано термостойкими биологически активными стафилококками, инактивация которых достигается при температуре 85 °С в течение 30 мин. У молока с высоким содержанием соматических клеток высокая протео- и липолитическая активность, низкая термоустойчивость, что приводит к порокам вкуса готового продукта, ухудшению его хранимоспособности. Изменения, происходящие в белковой фракции такого молока, ведут к увеличению продолжительности сквашивания и ухудшению свойств сгустка.
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 106 КОЕ/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.
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.
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.
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.
При выборе режима пастеризации следует учитывать, что термоустойчивые ферменты бактериального происхождения (галактаза, липаза и т.д. инактивируются при температуре выше 85 °С. Иммунные тела и некоторые другие ингибиторы, препятствующие развитию заквасочной микрофлоры разрушаются при температурах, близких к 90 °С. Высокая температура пастеризации обеспечивает не только высокую эффективность уничтожения микрофлоры и полное разрушение ферментов, но и образование сульф-гидрильных групп, понижающих окислительно-восстановительный потенциал, связывающих тяжелые металлы и играющих роль антиокислителей, что особенно важно при длительном хранении продукта.
При воздействии высоких температур пастеризации наблюдается комплексообразование казеина и некоторых фракций сывороточных белков и изменение солевого равновесия, что влияет на процесс образования структуры сгустка и его синеретические свойства. Сметана, выработанная из сливок, подвергнутых пастеризации при высокой температуре, имеет более высокие значения величин эффективной вязкости, предельного напряжения сдвига, пластичности, обладает более выраженными тиксотропными свойствами и пониженной тенденцией к синерезису.
Продолжительность выдержки сливок при температуре пастеризации также оказывает влияние на консистенцию продукта. Увеличение выдержки сливок при 85 °С до 20 мин приводит к повышению вязкости сметаны. Дальнейшее увеличение выдержки не влияет на качество, но может приводить к крупитчатости. Не отмечено положительного влияния на консистенцию сметаны увеличения продолжительности выдержки сливок при более высоких температурах пастеризации.
Исследованиями установлено, что предварительное созревание сливок перед сквашиванием значительно улучшает структурно-механические и тиксотропные свойства сметаны, поэтому наряду с гомогенизацией сливки могут быть подвергнуты также созреванию.
Этот процесс происходит при температуре от 2 до 6 °С. При 1 -2 °С выкристаллизовываются глицериды, преимущественно в легкоплавкой форме, которые могут быстро расплавиться при нагревании до температуры выше 25 °С, не успев перекристаллизоваться в более высокоплавкие. Увеличение температуры созревания сливок до 6 °С приводит к выкристаллизовыванию менее легкоплавких глицеридов в более стабильных полиморфных модификациях и к получению термоустойчивой фазы жира. При повышении температуры сливок до температуры сквашивания отвердевших глицеридов расплавится меньше. Температура сквашивания не должна превышать 25 °С.
Сливки до температуры сквашивания подогревают медленно, так, чтобы перепад между температурой сливок и теплоносителя был не более 3 °С. В летнее время, когда молочный жир содержит больше легкоплавких фракций, температуру созревания и сквашивания следует снизить на 2-3 °С. Температура сквашивания 22-24 °С благоприятна для стабилизации полиморфных форм. Вся система отвердевшего жира становится термостабильной и более устойчивой. В зимнее время при созревании сливок жировые кристаллы состоят из высокоплавких глицеридов, которые при температуре до 25 °С не расплавляются.
Сметана, изготовленная без предварительного созревания сливок, имеет менее плотную консистенцию, легче разрушается при механическом воздействии и почти не восстанавливается при последующей после перемешивания выдержке. Это может происходить из-за образования глицеридов в нетермоустойчивых формах и в виде крупных кристаллитов, неравномерно распределенных в структуре геля. В структуре такой сметаны превалируют конденсационные связи, разрушающиеся без восстановления. Установлено, что чем больше отвердело глицеридов перед сквашиванием, тем прочнее образующаяся структура и тем выше ее способность к восстановлению.
На основании результатов ранее проведенных ВНИМИ работ по улучшению консистенции низкожирной сметаны по ТУ 10.02.02.789.09-89 «Сметана» допускалось использование небольших доз протеолитических ферментов (сычужный порошок, пепсин) при выработке сметаны 15 %-ной жирности. В настоящее время использование ферментов не может быть рекомендовано, так как в соответствии с формулировкой, приведенной в ГОСТ Р 51917-2002 «Продукты молочные и молокосодержащие. Термины и определения», сметана производится путем сквашивания сливок без добавления немолочных компонентов.
Реологические свойства готового продукта зависят от качества исходного сырья, массовой доли жира в нем (а также белка в сметане жирностью до 30 %), режимов гомогенизации, пастеризации, созревания сливок, вида применяемой закваски, количества образовавшейся молочной кислоты при сквашивании, интенсивности сквашивания, режимов охлаждения и созревания сметаны.
Количество вносимой закваски увеличивают весной при поступлении сырья низкого качества, при снижении активности закваски. В закваску для низкожирной сметаны включают штаммы микроорганизмов, образующих вязкие полимеры, которые являются естественными коллоидными стабилизаторами. Они способствуют мелко хлопьевидному свертыванию белков молока, получению гомогенной нежной сметанообразной консистенции. В то же время излишне вязкий (слизистый) сгусток разрушается быстрее и медленнее восстанавливается, чем сгусток средней и незначительной вязкости. Вязкие культуры менее активные кислотообразователи, чем невязкие. Включение в состав закваски штаммов энергичных кислотообразователей способствует получению более плотного сгустка, малоэнергичных ароматобразующих - нежного сгустка.
Кроме энергии кислотообразования, большое значение имеет способность культур к свертыванию и образованию сгустка. У вязких культур, как мезофильных, так и термофильных, это свойство выражено в меньшей степени. Различные виды лактококков неодинаково влияют на синеретические свойства сгустка. Выделению сыворотки способствует Lactococcus lactis subsp. lactis (biovar diacetilactis), Lactococcus lactis subsp. cremoris уменьшает ее отделение. Чем активнее закваска и выше энергия кислотообразования, тем меньше продолжительность сквашивания и плотнее сгусток, выше его тиксотропные показатели, вкусовые качества и стойкость при хранении. Это необходимо учитывать при выборе закваски.
Для улучшения консистенции продукта более низкой жирности применяют комбинированную закваску, состоящую из смеси чистых культур лактококков и термофильных молочнокислых стрептококков. При использовании такой закваски температура сквашивания сливок должна быть 32±2 °С.
Сливки в зависимости от жирности сквашивают до кислотности 50-75 °Т (рН 4,8-4,6). С целью получения плотного сгустка этот процесс желательно проводить до кислотности 75-80 °Т. В том случае, когда не обеспечиваются достаточно быстрое охлаждение и низкая температура созревания сметаны, сквашивание проводят до более низкой кислотности с таким расчетом, что дополнительное нарастание кислотности будет происходить в холодильной камере. Порок «жидкая консистенция» может быть связан с недосквашиванием или пересквашиванием сметаны.
Сметану фасуют самотеком, с помощью насосов, оказывающих наименьшее механическое воздействие на продукт, или вытесняют сжатым воздухом. Движение продукта в трубопроводе должно быть ламинарным без поворотов со скоростью не более 0,5 м/с. Для того чтобы ускорить восстановление разрушенной структуры, фасование сметаны предпочтительнее проводить при более низких температурах.
С понижением температуры замедляется развитие молочнокислого процесса, сметана приобретает оптимальную кислотность, в ней накапливаются ароматические вещества и происходят процессы структурообразования. Охлаждать продукт необходимо в условиях исключения или самого минимального механического воздействия на ее структуру.
Загустевание сметаны в процессе созревания связано с некоторым набуханием белков, но в основном с изменением жировой фазы, процессом кристаллизации молочного жира. Последний представляет собой сложную смесь различных фракций глицеридов, отвердевающих при разных температурах. Оптимальными температурами, при которых происходит наиболее интенсивное возникновение центров кристаллизации, являются 0-6 °С. Бы-строе охлаждение приводит к интенсификации процессов отвердевания жира. С увеличением числа центров кристаллизации уменьшаются размеры кристаллов, повышается степень отвердевания.
Медленное охлаждение способствует фракционной кристаллизации жира, быстрое - образованию смешанных кристаллов, которые более термоустойчивы, так как процесс их расплавления происходит не фрак-ционно, а во всей массе. Это повышает сопротивление сметаны разрушению при перемешивании. Температура плавления смешанных кристаллов зависит от свойств и содержания входящих в состав кристаллов высокоплавких и легкоплавких глицеридов. Чем больше в отвердевшем жире высокоплавких глицеридов, тем выше максимальная температура плавления кристаллов (27-36 °С). И наоборот, чем больше содержание легкоплавких глицеридов, тем ниже максимальная температура плавления смешанных кристаллов (15-25 °С).
В зависимости от химического состава, глубины и скорости охлаждения, условий хранения в твердой фазе жира может превалировать одна или две полиморфные формы. При быстром охлаждении до 0-6 °С происходит кристаллизация в метастабильной форме, которая при нагреве до 15-24 °С перекристаллизуется в стабильную тугоплавкую форму. Предварительное охлаждение сливок до 2-6 °С способствует повышению степени отвердевания жира. В гомогенизированных сливках отвердевание происходит быстрее, что обусловлено большей величиной удельной поверхности жировой фазы. Глицериды молочного жира выкристаллизовываются в четырех полиморфных модификациях. Одна форма является стабильной, три - метастабильными. Метастабильные модификации последовательно переходят в стабильную.
При температуре выше 21 °С выкристаллизовывается стабильная форма, температура плавления которой 33-37 °С. Если жир выкристаллизовывается в метастабильных легкоплавких формах, то при небольшом повышении температуры он перекристаллизовывается в стабильную тугоплавкую форму. В этом случае нагрев сметаны до 15-20 °С сопровождается расплавлением значительной части первоначально образованных кристаллитов и разжижением консистенции, а затем перекристаллизацией их, образованием более крупных и термоустойчивых, загустеванием консистенции сметаны. Последующее охлаждение до 3-5 °С сопровождается незначительным изменением вязкости продукта.
Результаты проведенных ранее работ свидетельствуют о том, что наиболее велик риск появления пороков консистенции (жидкая, крупитчатая или мучнистая) при выработке сметаны из рекомбинированных сливок с пониженной массовой долей жира (менее 20 %), которые практически не устраняются традиционными технологическими приемами.
Наилучшие органолептические, структурно-механические, микробиологические показатели продукта из рекомбинированных сливок обеспечиваются высоким качеством используемого сырья и получением устойчивой стабильной жировой эмульсии в молочной плазме. Для выработки сметаны используется молочное сырье лучшего качества, без пороков вкуса. Применяется свежее сырье, упакованное в герметичную тару, а не длительно хранившееся и в нарушенной упаковке. Сухое молоко гигроскопично, и при хранении его в открытом виде хотя бы в течение 5 сут появляются привкусы, свидетельствующие об окислении жира. Масло сливочное, сливки пластические расплавляют при температуре не выше 45-50 °С, иначе вытапливается жир из смеси, что придает сметане привкус топленого масла. С целью уменьшения потерь жира из одной четвертой части молока предварительно может быть приготовлена грубая эмульсия жира путем гомогенизации смеси при давлении 7-9 МПа. Полученную эмульсию смешивают с остальной частью молока.
Рецептуры для сметаны из рекомбинированных сливок ранее рассчитывали с учетом массовых долей жира и СОМО в готовом продукте. В соответствии с ГОСТ Р 52092-2003 «Сметана» смесь для получения рекомбинированных сливок составляют, исходя из требуемых значений массовых долей жира и белка.
Рекомбинированные сливки по вкусу и запаху должны быть аналогичны натуральным. Оптимальной температурой пастеризации сметаны из рекомбинированных сливок является 85±2 °С с выдержкой 15-20 с. Гомогенизируют рекомбинированные сливки в зависимости от жирности при давлении от 6 до 12 МПа и температуре от 60 до 70 °С. При более высоком давлении образуется большое количество жировых скоплений и сметана теряет глянцевитость. Более высокая температура пастеризации и гомогенизации рекомбинированных сливок приводит к образованию зернистой структуры сметаны с отделением сыворотки. Нормальная плотность сгустка в рекомбинированных сливках достигается при кислотности 65-75 °Т.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ