Влияние качества сырья и технологических параметров на качество йогурта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние качества сырья и технологических параметров на качество йогурта

Введение

По числу наличия значительных предприятий не только в силу их масштабности, но и по впечатляющим результатам их рыночной деятельности молочная промышленность занимает одно из лидирующих мест в современной российской экономической жизни.

Молочная отрасль относится к числу ведущих в пищевой и перерабатывающей промышленности и формирует достаточно привлекательный по объемам рынок. Продукция отрасли занимает существенное место в потреблении российского населения - доля расходов на молочные продукты составляет 14 % от общих расходов на продовольствие (это 4- е место после расходов на хлебобулочные, мясные, мучные и макаронные изделия - соответственно 19 %, 18 % и 17 %).

Выработка молока пастеризованного 2,5 % жирности в 2005 г. составила 1173 тыс.т. (35 % от общего производства молока); 1,5 % и 1 % - ной жирности - 48,7 тыс.т. (1,5 %); топленного - 41,2 тыс.т. (1,2 %); стерилизованного - 574 тыс.т. (17 %). Произведено 44 тыс.т. сливок, в том числе 10 % - ной жирности и ниже 25 тыс.т. (57 % от общего их количества).

В 2005 г. получено 1523 тыс.т. кисломолочных продуктов (рост к 2004 г. - 24 %), в том числе кефира - 7003 тыс.т. (46 % от общего выпуска); йогурта - 425 (28 %); простокваши и варенца - 35,6 (2,3 %); ряженки - 153 (10%); ацидофильных напитков - 6,6 тыс.т. (0,4 %) /1/.

Россия начала импортировать йогурт в начале 1990-х годов, и он в короткие сроки завоевал признание российского потребителя. С 2002-2003 годов начал динамично развиваться российский рынок йогуртов и на данный момент йогурт - один из кисломолочных продуктов, который чрезвычайно популярен в нашей стране. В настоящее время покупателям предоставляется выбор более чем из 150 наименований этого продукта разных компаний. По оценке Объединенной финансовой группы, в 2002 г. Российские предприятия выпустили около 440 тыс. т йогуртов, а объем рынка густых йогуртов оценивается около 350 тыс. т.

Развитие молочной промышленности возможно только на основе непрерывного совершенствования техники и технологии, и повышения эффективности работы основного оборудования молочных предприятий.

12 июня 2008 г. был принят Федеральный закон Российской Федерации N 88-ФЗ "Технический регламент на молоко и молочную продукцию". Объектами технического регулирования, перечень и описание которых содержит настоящий Федеральный закон, являются:

молоко и молочная продукция, в том числе продукты детского питания на молочной основе, выпущенные в обращение на территории Российской Федерации;

процессы производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации молока и молочной продукции.

Перечень молока и молочной продукции, являющихся объектами технического регулирования настоящего Федерального закона, включает в себя: сырое молоко и сырые сливки; питьевое молоко и питьевые сливки; кисломолочные жидкие продукты; творог и творожные продукты; сметану и продукты на ее основе; масло из коровьего молока; масляную пасту; сливочно-растительный спред и сливочно-растительную топленую смесь; сыр и сырные продукты; молочные, молокосодержащие консервы; мороженое и смеси для мороженого; функционально необходимые компоненты; продукты детского питания на молочной основе; вторичные продукты переработки молока.

Понятие йогурт, используемое в Федеральном законе имеет следующий вид:

Йогурт - кисломолочный продукт с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, произведенный с использованием смеси заквасочных микроорганизмов - термофильных молочнокислых стрептококков и болгарской молочнокислой палочки /2/.

В настоящее время выпускается различное технологическое оборудование, позволяющее осуществить весь цикл технологических процессов, начиная от производства молока, транспортировки его на молокоперерабатывающие предприятия, малоотходную переработку, производить фасовку, упаковку, хранение.

Целью дипломного проекта является рассмотрение действующей линии производства биойогурта, выявление узких мест и поиск путей их устранения, а также выбор перспективных и рациональных схем и режимов производства, разработка действий по улучшению качества продукции.

1. Аналитический обзор литературы; выбор и обоснование способа производства

1.1 История создания йогурта

История существования йогурта исчисляется не одним десятилетием. Легенда гласит, что йогурты изобрели древние тюрки, желая настроить на мирный лад своих ангелов-хранителей. Они называли этот вкусный и полезный продукт "белым кислородом". Однако наиболее реалистична другая версия. В соответствии с ней, предшественник йогурта появился в те далекие времена, когда древние народы-кочевники путешествовали, перевозя молоко в бурдюках из козьих шкур. Из воздуха в молоко попадали бактерии, от движения животных молоко в бурдюках на их спинах постоянно перемешивалось и, сквашиваясь на жаре, превращалось в особый продукт, который был предшественником современного йогурта. В средневековую Европу йогурт попал от монголов и стразу получил там широкое распространение и как питательный пищевой продукт, и как действенное средство народной медицины.

С незапамятных времен йогурт известен многим народам Европы, Азии и Африки. Татары, башкиры, узбеки, казахи, туркмены-ткинцы называют его "катыком", у армян он известен как "мацун", у грузин - "мацони", у таджиков - "чургот". В Египте носит имя "лебен", в Индии - "дахи", на Сицилии - "мецорад". У турок, греков и румын он называется "йогурт" и также именуется во всех странах Западной Европы. Родина современного йогурта - страны Балканского полуострова, где на протяжении многих веков особое внимание уделялось культивированию и отбору лучших естественных заквасок для кислого молока, и где были выделены уникальные культуры болгарской палочки и термофильного стрептококка. Создателями "предка" йогуртов - болгарского кислого молока являются траки (предки болгар).

Траки были отличными скотоводами. Они разводили многочисленные стада овец, молоко которых использовали в пищу. Овечье молоко, употребляемое пастухами в пищу, хранилось в мешке из кожи ягнят. Но когда молоко быстро прокисало, то его выбрасывали. Пока не установили, что оно пригодно для употребления.

Далее было замечено, что если взять часть скисшего молока и добавить в свежее, то сквашивание молока ускоряется, а вкус полученного продукта улучшается, если молоко было предварительно прокипячено. Так появилась закваска. Ее сохраняли, обмакивая в хорошо размешанное кислое молоко чистую сухую ткань. Ткань затем высушивали в тени и хранили в чистом месте. Перед употреблением высушенную ткань опускали в хорошо прокипяченное теплое молоко, которое сквашивалось в течение суток. И сегодня у высокогорных пастухов можно найти естественные закваски. Они и служат как источники выделения Lactobacterium bulgaricum и Streptococcus thermofilus.

Йогуртовую культуру открыл в 1908 году русский ученый И.Мечников. Долголетие болгар И.Мечников объяснял большим потреблением йогурта. Из него он выделил молочнокислую палочку, которую назвал болгарской. В 1918 году, испанец Исаак Карассо, изучив труды Мечникова, начал первое промышленное производство йогурта в своей лаборатории /3/.

1.2 Характеристика йогурта, его классификация

Кисломолочные продукты - это молочные продукты, вырабатываемые сквашиванием молока или сливок чистыми культурами молочнокислых бактерий с добавлением или без добавления дрожжей и уксуснокислых бактерий. Кисломолочные продукты относятся к продуктам биотехнологии.

Кисломолочные продукты объединены в три основные группы: кисломолочные напитки, сметана, творог и творожные изделия. Эти продукты играют особую роль в питании людей, так как кроме высокой пищевой ценности, они имеют большое лечебно-профилактическое значение.

Разработка новых видов кисломолочных продуктов идет в следующих направлениях:

создание продуктов повышенной пищевой, в том числе биологической ценности на основе использования всех составных частей молока и различных пищевых наполнителей и вкусовых добавок;

разработка новых видов продуктов лечебно-диетического назначения для разных возрастных и профессиональных групп населения;

производство кисломолочных продуктов с длительным сроком хранения на основе малоотходной и безотходной технологии;

разработка новых продуктов с использованием мембранной техники;

создание функциональных молочных продуктов, в том числе пробиотических кисломолочных продуктов.

Кисломолочные продукты делят на 2 группы:

продукты, получаемые только в результате молочнокислого брожения (ряженка, простокваша различных видов, ацидофильное молоко, творог, сметана, йогурт);

продукты, получаемые при смешанном молочнокислом и спиртовом брожения (кефир, кумыс и др.).

Продукты 1-й группы имеют достаточно плотный, однородный сгусток и кисломолочный вкус, обусловленный накоплением молочной кислоты.

Продукты 2-й группы обладают кисломолочным освежающим, слегка щиплющим вкусом, обусловленным присутствием этилового спирта, углекислоты, и нежным сгустком, пронизанным мельчайшими пузырьками углекислого газа. Сгусток этих продуктов легко разбивается при встряхивании, благодаря чему продукты приобретают однородную консистенцию, поэтому их часто называют напитками /4/.

Диетическое и лечебное действие на организм человека кисломолочных продуктов определяется содержанием в них различных полезных молочнокислых бактерий, молочной кислоты, углекислого газа, спирта, витаминов, белков, жиров, ферментов, микроэлементов, антибиотиков и других веществ, которые имеются в исходном продукте (молоке, сливках) или образуются в результате процессов брожения этих продуктов. Установлено, что кисломолочные продукты быстрее, чем молоко или сливки, перевариваются и всасываются в организме. Отчасти этому способствует и то, что под действием ферментов, выделяемых молочнокислыми бактериями, белок молока частично расщепляется и приобретает мелкодисперсную структуру, способствующую быстрому всасыванию. Кроме того, молочная кислота, вырабатываемая молочнокислыми палочками, свертывает белки молока, после чего они легче усваиваются организмом.

В результате разложения молочного сахара молочнокислыми бактериями в кисломолочных продуктах образуется большое количество молочной кислоты, а в сильнокислой среде болезнетворные организмы существовать не могут. Кроме того, молочнокислые палочки образуют и другие антибактериальные вещества, создающие в толстых кишках слабокислую среду, что способствует борьбе организма против развития чужеродных и болезнетворных бактерий. В кисломолочных продуктах при правильном их хранении и соблюдении сроков хранения практически отсутствуют болезнетворные микробы, даже если они были в исходных продуктах - молоке и сливках.

Ну, и нельзя забывать тот особый приятный кисловатый вкус, который придает кисломолочным продуктам молочная кислота. Он возбуждает аппетит, вызывает обильное выделение слюны, улучшает молочную секрецию желудочного сока, что способствует быстрейшему перевариванию содержимого желудка, усиливает перистальтику желудочно-кишечного тракта, улучшает работу почек /4/.

Наиболее известным и популярным молочным продуктом среди потребителей зарубежных стран является йогурт.

Йогурт - это кисломолочный продукт с нарушенным или ненарушенным сгустком, повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, вырабатываемый из обезжиренного или нормализованного по жиру и сухим веществом молока или молочных продуктов, подвергнутых тепловой обработке, путем сквашивания их протосимбиотической смесью чистых культур термофильного молочнокислого стрептококка (Streptococcus thermophilus) и молочнокислой болгарской палочки (Lactobacillus delbruecki subsp. bulgaricus), концентрация которых в живом состоянии в готовом продукте на конец срока годности должна составлять не менее чем 107 КОЕ в 1 г продукта, с добавлением или без добавления различных пищевкусовых продуктов, ароматизаторов и пищевых добавок.

Биойогурт - это кисломолочный продукт с нарушенным или ненарушенным сгустком, повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, вырабатываемый из обезжиренного или нормализованного по жиру и сухим веществом молока или молочных продуктов, подвергнутых тепловой обработке, путем сквашивания их протосимбиотической смесью чистых культур термофильного молочнокислого стрептококка (Streptococcus thermophilus) и молочнокислой болгарской палочки (Lactobacillus delbruecki subsp. bulgaricus), концентрация которых в живом состоянии в готовом продукте на конец срока годности должна составлять не менее чем 107 КОЕ в 1 г продукта, с добавлением бифидобактерий (Bifidobactericum) или молочнокислой болгарской палочки (Lactobacillus acidophilus), или других пробиотических микроорганизмов, концентрация которых в живом состоянии на конец срока годности должна составлять не менее 106 КОЕ в 1 г, а также с добавлением или без добавления различных пищевкусовых продуктов, ароматизаторов и пищевых добавок /5/.

Потребление йогурта помогает снизить уровень холестерина и поддержать иммунную функцию организма. Все сорта этого продукта содержат белок, необходимый для нормального функционирования мышечной системы, а также минеральные вещества, включая магний, фосфор и, что особенно важно, кальций. В 150 г продукта содержится чуть меньше половины дневной нормы этого вещества.

Натуральные йогурты без сахара могут помочь в борьбе с дурным запахом изо рта, кариесом и болезнями десен. К такому выводу пришли японские ученые. У добровольцев, принимавших участие в экспериментах с потреблением йогуртов и аналогичных молочных продуктов, отмечено улучшение состояния десен и зубов /4/.

Что касается биойогуртов, то в них, помимо болгарской палочки и стрептококка, присутствуют еще бифидобактерии, положительно действующие на функции желудочно-кишечного тракта, способствующие нормальному пищеварению.

Кроме перечисленных достоинств, йогурты обладают и лечебными свойствами. По мнению американских медиков, употребление йогурта помогает организму бороться с грибковыми инфекциями. Ацидофильная культура, содержащаяся в нем, поддерживает нормальную бактериальную среду на слизистых. Употребление в пищу клюквенного йогурта с низким содержанием жира способствует избавлению от инфекций мочеиспускательного канала. Американские врачи рекомендуют каждый день съедать стакан йогурта /6/.

Большое значение имеет химический состав йогурта. Йогурт состоит из воды и сухого остатка, включающего жир, белки, сахар, минеральные соли, а также макроэлементы, витамины А, С и группы В.

В настоящее время производится много различных видов йогурта. Классификация его различна. Существует следующая классификация йогурта и биойогурта (далее по тексту - йогурт):

1 В зависимости от применяемого сырья йогурт подразделяют на:

йогурт из натурального молока;

йогурт из нормализованного молока или нормализованных сливок;

йогурт из восстановленного (или частично восстановленного) молока.

2 Йогурт в зависимости от применяемых пищевкусовых продуктов, ароматизаторов и пищевкусовых добавок подразделяют на:

2.1 - Йогурт:

фруктовый (овощной) йогурт;

ароматизированный йогурт.

2.2 Йогурт витаминизированный по 2.1.

3 Йогурт в зависимости от нормируемой массовой доли жира подразделяют на:

молочный нежирный;

молочный пониженной жирности;

молочный полужирный;

молочный классический;

молочно-сливочный;

сливочно-молочный;

сливочный /5/.

Разделяют йогурт на основе его физических свойств. Этот подход проиллюстрирован в табл.1.1.

Таблица 1.1 Предлагаемая классификация йогуртовых продуктов

Категория	Физическое состояние продукта	Вид йогурта
І	Жидкое/вязкое	Йогурт
ІІ	Полутвердое	Концентрированный/процеженный
ІІІ	Твердое	Замороженный
ІV	Порошкообразное	Сухой

Родственные йогурту продукты и собственно йогурт группируют на основе следующих факторов:

нормативные документы (существующие или предлагаемые), классифицирующие продукты на основе химического состава или содержания жира (жирные, цельные, полужирные/средние или нежирные/с низким содержанием жира);

физические свойства (консистенция) продукта, то есть густой (с ненарушенным сгустком), перемешанный (с нарушенным сгустком) или жидкий/питьевой; (последний рассматривается как перемешанный йогурт с низкой вязкостью);

вкус (натуральный, фруктовый или ароматизированный; последние два - обычно с добавлением подсластителей);

обработка после ферментации (внесение витаминов или термообработка)

1.3 Способы производства йогуртов

В нашей стране для производства йогурта применяют линии как импортные, так и отечественные. Производство йогурта осуществляется двумя способами - термостатным и резервуарным.

При термостатном способе молоко после внесения закваски немедленно разливают в тару малой емкости, закрывают и помещают в термостатную камеру, где поддерживают оптимальную температуру для развития молочнокислых бактерий. Для прекращения молочнокислого брожения, продукт охлаждают и хранят при температуре не выше 8 °С.

При резервуарном способе заквашивание и сквашивание молока, охлаждение и созревание происходит в одной и той же емкости, а в бутылки разливается уже готовый продукт. Перед розливом сгусток перемешивают, в результате чего происходит нарушение сгустка, который приобретает сметанообразную консистенцию.

Резервуарный способ более экономичен. Он исключает наличие больших площадей под термостатные и хладостатные камеры, снижается доля ручного труда, большая возможность автоматизировать и механизировать процесс.

При резервуарном способе увеличивается съем продукции с 1 м2 площади, сокращаются расходы на выработку готового продукта. Но при резервуарном способе процесс гомогенизации является обязательным, что подразумевает большие энергозатраты. Гомогенизация обязательна в виду того, что сквашивание производится в больших емкостях и необходимо предотвратить отстой жира. Кроме того, гомогенизация позволяет несколько увеличить вязкость готового продукта, что важно, т.к. при данном способе производства продукт имеет нарушенную консистенцию из-за перекачивания сгустка насосами на розлив.

При термостатном способе производства процесс гомогенизации не требуется, готовый продукт имеет ровный плотный сгусток и однородную гомогенную консистенцию.

Йогурт производят как периодическим способом, так и непрерывным. Непрерывный способ используют в основном при термостатном методе производства йогурта, при резервуарном методе - процесс ведут периодически /8/.

В данном дипломном проекте выбран резервуарный периодический способ производства йогурта, так как он экономически более выгоден, исключает наличие больших площадей под термостатные и хладостатные камеры, снижается доля ручного труда. Выбор способа также обусловлен небольшой тоннажностью производства.

1.4 Инновационные технологии в производстве йогуртов

По данным Молочного союза России, рынок молочной продукции ежегодно растет на 4…5 %. Рынок молочной продукции в целом растет в сегменте короткоживущей молочной продукции, особенно хорошие показатели в десертной и питьевой группах.

В первую очередь, пользуются спросом натуральные йогурты без фруктов (более 40 % в продажах). Производители йогуртов класса "люкс" обратились к продукции без ароматизаторов и добавок. Существует большой потенциал формирования устойчивого спроса именно в данном сегменте.

В настоящее время на рынке четыре компании лидера - Wimm-Bill-Dann, Danone, Ehrmann, Campina.

На первом месте Wimm-Bill-Dann, второе занимает Ehrmann, которая расширила продуктовую линейку. Danone, который на третьем месте, укрепляет свои позиции по выпуску "живых" йогуртов. Кроме того, почти вся продукция Danone находится в классе premium. Они часто дороже, чем у конкурентов, но пользуются хорошим спросом, как продукты с очень высоким качеством, которому доверяют. На четвертом месте находится Campina. Компания занимает первое место по импорту йогуртов в Россию.

В настоящее время развитие российского рынка йогуртов идет большими темпами, включаются в производство все новые виды йогуртов и продуктов с пробиотическими культурами. Созданы биопродукты, которые отвечают требованиям науки о современном питании и могут быть отнесены к продуктам здоровья XXI века. Тема производства биойогурта в наше время является достаточно актуальной. Увеличился выпуск молочных продуктов в расфасованном виде с использованием современных тароупаковочных материалов.

Расширяется ассортимент йогуртов путем добавления к продуктам вкусовых наполнителей и добавок, витаминов, биологически активных пищевых добавок и ферментов. Увеличилось производство белковых продуктов, являющиеся основным направлением улучшения белкового питания организма. Для этого используют новые виды местного растительного и вторичного сырья с высоким содержанием белка. Фирма "Agrohansa", производящая фруктовые наполнители совместно с фирмой "Биофуд" (г. Москва) разработали и представили серию фруктово-ягодных и овощных наполнителей в широком ассортименте (более 80 видов) для йогуртов. Они изготовлены на основе свежих или замороженных традиционных ягод, фруктов и овощей (абрикос, вишня, ежевика, земляника, клубника, малина, тыква, дыня, морковь и т. п.) в виде кусочков в размере до 10 мм. /9/.

В работе /10/ было проведено исследование влияния добавки ацетата б-токоферола полностью рацемической смеси диетического молока на его стабильность. Это показало, что молоко с высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот и б-токоферолов более чувствительно к окислению, чем молоко с низким содержанием б-токоферолов.

В работе /11/ для производства йогуртов использовали смесь 80 % концентрата молока (КМ) (фактор концентрирования 1,5) с 20 % концентрата подсырной сыворотки (КС) (фактор концентрирования 8,0) и КМ 100 %. Установлено, что йогурт, полученный из смеси КМ+КС по сравнению с йогуртом только из КМ характеризуется: меньшей вязкостью и большей тиксотропией; меньшими твердостью, клейкостью (липкостью) и большей прочностью; повышенным индексом синерезиса; меньшим содержанием белка и минеральных веществ и более высоким - липидов.

В качестве сырья для производства йогурта используют арахис, свежее молоко, сахар и небольшое количество модифицированного крахмала, также его обогащают лактулозой "Лактусан", что придает выраженные бифидогенные свойства, а препарат "Актибакт-Углич" является активатором роста и развития молочнокислых микроорганизмов/12/.

Группа Компаний "ПТИ" предлагает /13/ вводить сухие углеводно-жировые ингредиенты "Протелак" производства французской компании "Bonilait Protein". Использование "Протелак" при производстве молокосодержащих продуктов позволяет расширить ассортимент и увеличить объем производства продукции; высвободить емкостное оборудование; снизить себестоимость продукции; исключить дополнительную технологическую операцию - плавление и эмульгирование заменителя молочного жира.

Учеными /14/ разработаны рецептуры и технологии производства йогурта низколактозного маложирного с натуральными наполнителями для людей, страдающих непереносимостью лактозы молока.

Исследовано влияние частичной замены сухого обезжиренного молока на сухую сыворотку на физико-химические и вкусовые характеристики образцов йогурта в зависимости от обогащения и времени хранения/15/. Общая вязкость, содержание летучих жирных кислот и тирозина увеличиваются в период хранения, в то время как синерезис, pH и содержание ацетальдегида снижаются. Йогурты с сухой сывороткой имеют более низкую вязкость по сравнению с контролем в зависимости от соотношения. Однако, синерезис, pH, содержание летучих жирных кислот и тирозина увеличивается при росте содержания сухой сыворотки.

Изучено /16/ влияние количественных доз вкусовых ингредиентов (фруктовых и ягодных пресервов) на химический состав йогуртных продуктов, а также их химические свойства и органолептические показатели. Анализ совокупности полученных экспериментальных данных по изучению степени влияния вкусовых добавок в виде фруктовых и ягодных пресервов свидетельствует о том, что их можно использовать в соответствии с нижним пределом, который рекомендуют фирмы-производители - 10 % от массы компонентов рецептуры йогуртного продукта, что позволяет обеспечить в нем кисломолочный вкус и аромат вкусовой добавки. Для сохранения всех фруктовых и ягодных ингредиентов их вносят в ферментированный (сквашенный) йогуртный продукт.

Исследовано влияние стабилизационных систем на качественные характеристики йогуртных продуктов, определяющие качество молочных продуктов (например, структурообразование). На процесс структурообразования, происходящий в йогуртных продуктах, оказывают определенное влияние специальные пищевые добавки. При их выборе для определения данного исследования основной ориентир сделан на компонентный состав и натуральность ингредиентов/17/.

Также расширяется ассортимент и улучшается качество йогуртов путем внедрения новых технологий.

В работе /18/ по исследованию процесса восстановления сухого цельного молока при его растворении предлагается использовать умягченную воду общей жесткости 0,16 мг-экв/л с температурой 45-50 °C; температура сухого цельного молока составляет ?(20±2) °C; растворимый продукт затем охлаждают и выдерживают в течение 4…12 при температуре 4-6 °C. Приведенные данные свидетельствуют о том, что в процессе выдержки биохимические показатели восстановленного молока приближаются к показателям, характеризующим натуральное молоко по сычужной свертываемости 2 классом. Основным недостатком восстановленного молока является образование непрочных, слабых сгустков.

В работе /19/ исследовано влияние тепловой обработки (ТО) - 85 °C 30 мин; высокого изотонического давления (ВИД) - 676 МПа в течение 5 мин при 20 °C или совместно ТО и ВИД на физико-химические показатели йогурта. Установлено, что использование ТО в комбинации с ВИД приводит к лучшим физико-химическим показателям, в том числе к высокой водоудерживающей способности, а ТО - не влияет на рост пробиотических культур.

Широкое применение в производстве ферментированных молочных продуктов нашли сухие или замороженные концентраты молочнокислых бактерий. В работе /20/ исследован йогурт, выработанный по действующему ГОСТу. Производственные испытания показали, что при значительных объемах производства важно интенсифицировать рост и размножение микроорганизмов, учитывая, что регуляция их роста возможна путем изменения факторов внешней среды, т.е. технологических режимов. Микробиологические процессы, протекающие в йогурте при производстве заквасок, имеют ту же направленность, что и в контрольном образце. Введение замороженных заквасок способствует увеличению биомассы, что в свою очередь способствует ускорению молочнокислого процесса и интенсификации биохимических процессов в целом.

В работе /21/ исследовали влияние параметров фильтрации на качество йогурта. Степень агрегации (СА) устанавливали по отношению размеров частиц до и после пропускания йогурта через трубчатый фильтр. Установлена положительная корреляция между степенью агрегации (СА) и содержанием белка при содержании жира >0,7 % и отрицательная - при содержании жира <0,6 %. С увеличением размера пор трубчатого фильтра отмечается снижение СА с 59,5 до 22,2. При повышении содержания белка - >5,2 % содержание жира отрицательно коррелирует с вязкостью. Незначительный синерезис установлен для йогурта при содержании жира 1,5 %, белка 5,4 % в случае размера пор трубчатого фильтра 91 мкм.

Независимо от вида вырабатываемого продукта основой стабильного качества продуктов сложного сырьевого качества с применением растительных жиров является получение стойкой молочно-растительной или растительно-молочной эмульсии. К факторам, влияющим на стойкость эмульсии, относятся перепад температур компонентов при составлении смеси; пенообразование при составлении смеси; массовая доля белка в молоке не менее 3,0 %; параметры эмульгирования - диспергатор (температура 60±5 °C, продолжительность диспергирования, производительность 10…15 т/ч) и гомогенизатор (температура 60±5 °C, давление 8-15 МПа). При этом особое значение для выработки полноценного продукта имеет такой показатель, как массовая доля белка в обезжиренном молоке, используемом для получения нормализованной смеси/22/.

Органолептические свойства йогурта, в том числе и его консистенция в значительной степени определяются особенностями его технологии. Консистенция питьевого йогурта оценивается и контролируется на основе комплексного анализа реологических свойств продукта. В работе /23/ с целью ее оптимизации были проведены выбор наиболее подходящей закваски, подбор стабилизаторов и оптимизации процесса производства. Установлено, что внесение в достаточном количестве гидроколлоидов, обладающих способностью стабилизировать структурно-механические характеристики и повышать влагоудерживающие способности йогурта в процессе хранения, позволяло при условии обеспечения микробиологической чистоты увеличить срок его хранения до 28 суток, в течение которого консистенция продукта сохранялась без ухудшения первоначального качества.

При сравнении способов обработки сырого молока установлено/24/, что пастеризация под высоким гидростатическим давлением (600 МПа) в течение 10 мин. эквивалентна термической обработке при 70 °C. Данная комбинация температуры и времени не используется для пастеризации в пищевой промышленности. Различные термические обработки снижают ферментативную активность фосфатазы от 1/3 до 1/4 от исходной. Высокое гидростатическое давление дает те же результаты. Если давление 600 МПа снижает ферментативную активность на 10…70 %, то 700 МПа приводит к нарушению одного log цикла. Установлено, что обработки при 600 и 700 МПа обеспечивают эффективное снижение суммарного числа клеток и ферментативной активности фосфатазы. Органолептических изменений не происходит.

Разработана обработка пищевых продуктов пульсирующим электрическим полем в качестве альтернативного нетермического способа. Степень выживаемости микроорганизмов в молоке зависит от условия применения: типа микроорганизмов, среды обработки, условий обработки и оборудования. Ферменты молока инактивируются в различной степени, но они менее чувствительны. При этом величина инактивирования зависит от изученных ферментов, интенсивности обработки и обрабатывающей среды. С помощью этого способа удалось получить продукт с органолептическими свойствами как у свежего продукта. С помощью комбинации пульсирующего электрического поля и пастеризации можно повысить стойкость при хранении молока при температуре охлаждения. Существующие промышленные установки для пульсирующего электрического поля являются прототипами/25/.

Исследовано /26/ влияние гомогенизации при высоком давлении (ГВС) для коровьего молока исследованы с точки зрения его пригодности для производства йогурта. Молоко с различной исходной температурой (30 °-40 °C) подвергали обработке ГВС при 100, 200 или 300 МПа (одна стадия) и 130, 230 или 330 МПа (две стадии). Молоко, обработанное ГВС, сравнивали с молоком, прошедшим тепловую обработку (90 °C в течение 90 сек) и гомогенизированным при 15 МПа, и с молоком, обработанным в том же тепловом режиме, но также улучшенным с помощью давления 3 % порошка обезжиренного молока. Это показало, что молоко, обработанное при 300 или 200 МПа, имеет более высокую прочность геля при коагуляции, более высокую твердость геля при текстуральном анализе, меньший синерезис и более низкую титруемую кислотность в сравнении с молоком, обработанным обычным способом и улучшенным с помощью добавления 3 % порошка обезжиренного молока.

Большое значение в производстве йогуртов имеет оборудование.

Создан сепаратор для молока, который удаляет только немолочные сухие вещества, соматические клетки и бактерии, не повреждая белки и не нарушая их концентрацию/27/. В пространстве для сухих веществ барабана сепаратора вставлено устройство, предотвращающее перепад давления при выходе обезжиренного молока из систем дисков. Кроме того, установлен, сепарирующий диск в комбинации с несколькими ведущими пластинками. Эта система направляет обезжиренное молоко дальше к перфорации пространства для сухих веществ и предотвращает концентрирование белков. При этом силы ротации увеличиваются, эффективность очистки значительно повышается.

Для перекачивания продуктов повышенной вязкости в молочной промышленности применяются винтовые (одновинтовые), а также кулачковые насосы/28/. Перекачивание происходит без пульсации, насос может работать как на малых, так и на больших оборотах. Эти насосы очень надежны при перекачивании концентрированных взвесей, в том числе с крупными включениями (йогурты с фруктовыми включениями любых размеров, наполнители и т. п.). Для наиболее полного сохранения качества и всех вкусовых свойств молочного продукта возможно применение насосов в гигиеническом исполнении с полированной проточной частью без застойных зон, с открытыми шарнирами без смазки и торцовыми уплотнениями одинарного или двойного типа. Особое место занимают одновинтовые насосы-дозаторы. Они применяются для подачи начинок в мороженое, глазированные сырки и т.п. Их конструкция позволяет изменять производительность за счет изменения числа оборотов рабочего органа при использовании различных типов приводов: стандартных - электрических, механико-гидравлических варианторов или частотных преобразователей.

Изучен /29/ способ дезодорации молока с использованием роторного распылительного испарителя (РРИ), отличительной особенностью которого является многократная циркуляция жидкости, которая сопровождается многократным диспергированием и ударами капель о пленку жидкости на обогреваемой поверхности. Это позволяет достичь требуемой эффективности процесса, а путем подбора соответствующей кратности циркуляции возможно регулировать время дезодорации в широких пределах. Результаты экспериментального исследования вакуум-дезодорации молока показали, что молоко с воспроизведенными пороками запаха и вкуса имеет: кислотность 19,5 °Т; жира 2,5 %; COMO 7,7 %; средняя оценка запаха и вкуса 2,6 балла.

В работе /30/ исследованиями установлено, что обработка молока на бактофуге отечественной конструкции позволяет очистить сырье от микроорганизмов на 99,2 %, не изменив его физико-химических показателей, что создает предпосылки для их широкого внедрения при производстве питьевого молока.

Российское предприятие ОАО "Комитек" производит фильтрующие элементы, предназначенные для фильтрации молока, как под давлением, так и без него/31/. Молочные фильтры одноразового пользования изготовляются посредством ультразвуковой сварки из иглопробивного термоскрепленного полотна из полиэфирного и полипропиленового волокон. Уникальность этого полотна заключается в его пористой двухслойной структуре, обеспечивающей тонкость фильтрации и одновременно высокую пропускную способность. Материал обладает плоской структурой и удерживать незначительное количество молока. Компания производит фильтрующих элементы различных типоразмеров. Молочные фильтры компании обеспечивают: высокую степень очистки молока; стабильность качества фильтрации молока; простоту в эксплуатации.

Одним из путей, позволяющих решить проблему повышения термоустойчивости молока является применение ионообменных колонн, загруженных анионообменными смолами АВ-17-8чс/32/. Разработано и организовано производство 3 типоразмеров ионообменных колонн с рабочим объемом корпуса 160-600 л. Колонны работают в циклическом режиме. После 30-50 мин работы требуется проведение регенерации анионита путем его отмывки холодной водопроводной водой и цепочными растворами. Производительность аппаратов с учетом времени на регенерацию анионита составляет до 4,0 м3/ч. Ведется разработка ионообменной колонны КИ-1000, которая позволит увеличить показатель до 7,0 м3/ч. Ионообменные процессы можно использовать также для снижения бактериальной обсемененности молока.

Разработана /33/ конструкция центробежного смесителя непрерывного действия (СНД) для плохо сыпучих и порошкообразных материалов. Преимуществами предлагаемого способа смешивания сухой молочной основы с жировой фазы является минимальное время контакта материалов с рабочими органами смесителя. Щадящий режим смешивания в тонких разреженных слоях обеспечивает качественные показатели готового продукта, вырабатываемого на предложенной конструкции центробежного СНД.

Компания GRUNDFOS предлагает российским производителям продукции качественные немецкие насосы Hilge, отвечающие всем требованиям гигиены в молочной промышленности (одноступенчатые и многоступенчатые центробежные пищевые насосы Euro-HYGIA, Contra, SIPLA, Durietta, MAXA и MAXANA) /34/. Новинкой стал кулачковый насос NOVAlobe, применяемый при перекачивании различных высоковязких молочных продуктов, таких как сметана, майонез, творог и др.

В связи с расширением ассортимента молочных продуктов произошло повышение спроса на оборудование для фильтрации. Отмечается /35/ повышенное использование ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса. Наметилась и еще одна тенденция - комбинированное использование разных мембранных систем в интегрированных линиях, например ультрафильтрации сыворотки и УФ-обработки пермеата, полученного при обратном осмосе. Это сокращает отходы и увеличивает возможности повторного использования всех фракций. При этом часто одной из фракций становится повторно используемый пермеат после обратного осмоса.

Как видно из анализа литературных данных в настоящее время проводится большое количество исследований, направленных на внедрение новых ингредиентов в рецептуру йогуртов, расширение ассортимента продукции, выбор перспективных и рациональных схем и режимов производства с целью улучшения качества готовой продукции.

2. Технологическая часть

2.1 Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции

Сегодня ООО "Ивмолокопродукт" выпускает более 80 наименований молочных продуктов, пользующихся большим спросом у потребителей. Это большая группа цельномолочных и кисломолочных продуктов под Торговыми Марками "Белая киска", "Бабушкины продукты", "Свойские", "Польза для здоровья", "Двойная сила", продукция из серии "Города".

ООО "Ивмолокопродукт" производит молочную продукцию 6-ти продуктовых групп: молоко (включая топленое, витаминизированное, сливки и сгущенное), кисломолочная продукция, сметана, творог, масло и масложировая продукция, десерты.

При этом продукция выпускается под несколькими торговыми марками, каждая из которых имеет свои преимущества. Ассортимент йогуртов представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1 Ассортимент фруктовых йогуртов

Ассортимент	Фасовка	Жирность	Упаковка
Кисломолочная продукция "Двойная сила" Био - йогурт "Ананас" Био - йогурт "Персик" Био - йогурт "Черника" Кисломолочная продукция "Города" Био - йогурт "Ананас" Био - йогурт "Персик" Био - йогурт "Черника"	0,5 0,5 0,5 1 1 1	2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5	Тетра/пак Тетра/пак Тетра/пак Пленка Пленка Пленка

В данной работе рассматривается производство биойогурта "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 %, характеристика которого в соответствии с ТУ 9222-005-48210474-006 приведена в таблицах 2.2…2.4.

Таблица 2.2 Органолептические показатели биойогурта "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 %

Наименование показателя	Характеристика продукта
Консистенция и внешний вид	Однородная, в меру вязкая, при добавлении стабилизатора - желеобразная или кремообразная, при добавлении фруктовых ингредиентов или мюсли и злаков- с наличием их включений.
Вкус и запах	Чистые, кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов, в меру сладкий (при выработке фруктового йогурта), или со вкусом внесенной фруктовой добавки, или со вкусом мюсли и злаков при их использовании.
Цвет	Молочно-белый, равномерный по всей массе, или обусловленный цветом внесенной фруктовой добавки.

Таблица 2.3

Наименование показателя	Норма
Массовая доля жира,* %, не менее	2,5
Массовая доля белка, %, не менее	2,8
Массовая доля сухих обезжиренных веществ молока, %, не менее	8,5
Массовая доля общего сахара в пересчете на инвертный сахар, %, не менее	11
Кислотность, єТ	75…140
Фосфатаза	отсутствует
Температура при выпуске с предприятия, єС,	4±2

Физико-химические показатели биойогурта "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 %

Таблица 2.4 Микробиологические показатели биойогурта "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 %

Наименование показателя	Норма
Количество бифидобактерий в 1 см3 продукта на конец срока годности биойогурта, КОЕ, не менее	106
Количество молочнокислых бактерий (термофильный молочнокислый стрептококк и болгарская палочка) в 1 см3 продукта на конец срока годности биойогурта, КОЕ, не менее	107
Количество ацидофильной молочнокислой палочки в 1 см3 продукта на конец срока годности биойогурта, КОЕ, не менее	106
Бактерии группы кишечных палочек в 0,1 см3 продукта	Не допускаются
Staph. aureus в 1 см3 продукта	Не допускаются
Количество дрожжей в 1 см3 КОЕ не более	10
Количество плесневых грибов в 1 см3 КОЕ не более	10
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы в 25 см3	Не допускаются

2.2 Выбор сырьевой базы и энергоносителей

Для производства биойогурта "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 % в качестве молочной основы используют молоко цельное, молоко обезжиренное, молоко сухое обезжиренное; в качестве компонента, стабилизирующего консистенцию продукта - "Стабилан"; закваска; в качестве вкусовой и улучшающей цвет, вкус, аромат продукта - сахар, фруктовый наполнитель - Ананас. Требования стандартов на данные продукты приведены в табл.2.5.

Таблица 2.5 Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов

Наименование сырья, материалов, полуфабрикатов	Нормативный технический документ	Показатели, обязательные для проверки
		Наименование	Значение по НТД
Молоко цельное	ГОСТ 13264-88	Вкус, запах и цвет	Вкус, запах - чистый, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молоку; цвет - от белого до светло-кремового
		Кислотность, єТ, не более	19
		Плотность, кг/м3, не менее	1028
		Степень чистоты, группа, не ниже	II
		Редуктазная проба, класс, не ниже	II
Молоко обезжиренное	ГОСТ 13264-88	Вкус, запах и цвет	Вкус, запах - чистый, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молоку; цвет - от белого до светло-кремового
		Кислотность, єТ, не более	19
		Массовая доля жира, %, не более	0,5
Молоко сухое обезжиренное распылительной сушки	ГОСТ 52791-2007	Органолептиче-ские показатели	Вкус, запах - свойственен свежему пастеризованному обезжиренному молоку без каких-либо посторонних привкусов и запахов, допускается привкус
			перепастеризации, цвет - белый, со светлым кремовым оттенком
		Кислотность, єТ, не более	21
		Массовая доля жира, %, не более	1,5
		Массовая доля влаги, %, не более	5
Стабилизатор консистенции - "Стабилан" ИС1	Сертификат, спецификация фирмы изготовителя	Внешний вид	светло-бежевый порошок
Сахар-песок	ГОСТ 21-94	Вкус, цвет, сыпучесть	сладкий вкус, без посторонних привкусов и запахов, белый цвет, сыпучесть хорошая, без комков

2.3 Обоснование состава композиции

В данном дипломном проекте рассматривается производство биойогурта молочного фруктового полужирного "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 %, рецептура которого приведена в табл.2.6

Таблица 2.6 Рецептура биойогурта "Ананас «Двойная сила"» с массовой долей жира 2,5 %

Наименование показателя	Количество компонента в кг на 1000 кг готового продукта без учета потерь
Молоко цельное с массовой долей жира 3,4 %,белка 2,9 %, СОМО 8,4 %	728,7
Молоко обезжиренное с массовой долей жира 0,05 %, белка 3,0 %, СОМО 8,75 %	53,0
Молоко сухое обезжиренное с массовой долей жира 1 %, белка 33,2 %, сухих веществ 95 % (СОМО - 94 %)	23,3
Сахар - песок	30,0
Стабилизатор - "Стабилан" ИС1	15,0
Фруктовый наполнитель "Ананасовый с кусочками"	150,0
Итого	1000

Основным сырьем для производства биойогурта является молоко. Химический состав коровьего молока характеризуется данными, приведенными в табл.2.7.

Таблица 2.7 Химический состав молока

Наименование компонентов	Количество, мас.%
Вода	88,0
Белок	3,2
Жир	3,5
Лактоза	4,9
Минеральные вещества	0,8

Сухие вещества находятся в молоке в тонкодисперсном и растворенном состоянии; жир - в виде тонкой эмульсии со средним размером жировых шариков 2…3 мкм; белки - в виде коллоидных растворов с размером частиц казеина и сывороточных белков около 100 нм; молочный сахар - в молекулярном состоянии; минеральные соли - в коллоидном, молекулярном и ионном состоянии.

Белок составляет одну четвертую часть общего содержания в молоке сухих веществ и одну треть сухих обезжиренных веществ. Белки молока в целом имеют в высшей степени благоприятный качественный и количественный аминокислотный состав. Количество белков в молоке колеблется от 3,05 до 3,85 %. В их состав входит около 82 % казеина, 12 % альбумина, 6 % глобулина.

Белки молока делят на две основные группы - казеины и сывороточные белки.

Казеин - фосфорсодержащая белковая фракция молока, выпадающая при подкислении до рН 4,6…4,7, составляет около 80 % всех белков молока.

Сывороточные белки подразделяются на термолабильные и термоустойчивые. Термолабильные сывороточные белки способны осаждаться под действием кислоты при рН 4,6…4,7 после предварительной тепловой обработки молока или сыворотки (кипячение в течение 30 мин.). К ним относятся лактоальбумин, лактоглобулин, иммунные глобулины.

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

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

Как альбумин, так и глобулин - белки плазмы крови. Они являются носителями иммунных свойств.

Молочный жир представляет собой смесь триглицеридов, в состав которых входят разнообразные жирные кислоты: предельные и непредельные с одной или многими двойными связями, с четным и нечетным, с малым и большим (18 и выше) числом атомов углерода в цепи. В молочном жире найдено более 60 жирных кислот.

Также в молоке содержатся минеральные вещества и микроэлементы.

Сухое обезжиренное молоко вырабатывается из обезжиренного коровьего молока или смеси его с пахтой путем сгущения и последующего высушивания.

В зависимости от способа сушки сухое обезжиренное молоко подразделяют на распылительное, получаемое высушиванием на распылительных сушильных установках; пленочное, получаемое высушиванием на вальцовых сушильных установках.

При производстве некоторых молочных продуктов применяются стабилизаторы и/или эмульгаторы. При изготовлении йогурта к молочной основе добавляют только стабилизаторы. В большинстве стран их применение регулируется нормативными актами. На международном уровне комитетом по вопросам продовольствия и сельского хозяйства Всемирной организации здравоохранения (ФАО)/(ВОЗ) был подготовлен (в 1990 г.) перечень соединений с указанием допустимых концентраций, которые могут быть использованы для производства йогурта. Подобный подход был принят также в Великобритании.

Классификация пищевых стабилизаторов/эмульгаторов довольно сложна, и поэтому предложен целый ряд различных схем, например:

описание всех соединений как полисахаридных материалов;

наименование, включающее ботанический вид;

химическая классификация.

Позднее была предложена классификация, включающая также метод обработки, например:

натуральные камеди;

модифицированные натуральные или полусинтетические камеди (химические модификации натуральных камедей и подобных им веществ);

синтетические камеди (полученные в результате химического синтеза).

Некоторые стабилизаторы, разрешенные ФАО/ВОЗ (1990) и нормативными актами Великобритании и сгруппированные в соответствии с классификацией Гликсмана, приведены в табл.2.8 /7/.

Таблица 2.8 Классификация и функции гидроколлоидов, которые могут использоваться в производстве йогуртов

Натуральные	Модифицированные	Синтетические
Из растений Эксудаты Аравийская камедь (1,3)б Трагакант Карайя Экстракты Пектины (2,3)б Мука Плоды рожкового дерева (кароб) (1)б Морские водоросли Экстракты Агар (2,3)б	Производственные целлюлозы Карбоксиметилцеллюлоза Метилцеллюлоза Гидроксиэтилцеллюлоза Гидроксипропилцеллюлоза Гидроксипропилметилцеллюлоза Микрокристаллинцеллюлоза Микробная ферментация Декстран Ксантан (1,3)б Различные производныеб Низкометоксилированный пектин	Полимеры Производные поливинила Производные полиэтилена
Альгинаты (1,2,3)б Каррагинан (ирландский, или жемчужный мох) Фурцеллеран (1,2,3)б Злаковые крахмалы (1,2,3) Пшеница Кукуруза Животного происхождения Желатинб Казеин Растительного происхождения Соевый белок	Пропиленгликоль альгинат Предварительно клейстеризованные крахмалы Модифицированные крахмалы Карбоксиметиловый крахмал Гидроксиэтиловый крахмал Гидроксипропиловый крахмал

Применение для производства йогуртов ограничено. Стабилизаторы, разрешенные ФАО/ВОЗ (1990); допустимый уровень (отдельно или в сочетании с другими) составляет 5 г/1 кг, кроме пектина, желатина и/или производных крахмалов, для которых этот уровень - 110 г/1 кг.

Числа в скобках указывают функцию гидроколлоида: (1) загуститель, (2) желирующее вещество и (3) стабилизатор. Допустимый уровень этих стабилизирующих соединений определяется нормативными актами; в натуральном или неароматизированном ферментированном молоке наличие этих соединений не допускается.

Основная цель добавления стабилизатора к молочной основе - улучшение и сохранение таких важных характеристик йогурта, как структура и консистенция, вязкость, внешний вид и вкус. При производстве йогурта сгусток (коагулят) часто подвергается механической обработке, например:

перемешивание сгустка в резервуаре в конце сквашивания или перешивание в резервуаре для охлаждения;

перекачивание сгустка в пластинчатый или трубчатый охладитель;

перемешивание при введение в сгусток фруктов или ароматизаторов с последующим перекачиванием в фасовочно- упаковочный автомат;

тепловая обработка сгустка после сквашивания для получения пастеризованного йогурта, УВТ - йогурта или йогурта длительного хранения.

В результате такой обработки йогурт может стать менее вязким или может произойти отделение сыворотки. Добавление стабилизаторов позволяет преодолеть эти недостатки.

Стабилизаторы иногда называют гидроколлоидами. В йогурте они выполняют две основные функции: во-первых, связывают воду, и, во-вторых, увеличивают вязкость. Молекулы стабилизатора способны образовывать связи между собой и компонентами молока благодаря наличию отрицательно заряженной группы, например, гидроксильного или карбоксильного радикала, или благодаря наличию соли, обладающей способностью связывать ионы кальция. Эффект действия стабилизатора в молочной основе проявляется в том, что он:

...