Способ получения ряженки и ряженка для детского питания
METHOD FOR PRODUCING RYAZHENKA AND RYAZHENKA FOR CHILDREN

Область техники.
Изобретение относится к пищевой молочной промышленности и может быть использовано при производстве кисломолочных продуктов, в частности ряженки, которую можно применять для детского питания, а также ряженки с фруктовым наполнителем.
Уровень техники.
Питание - важнейший фактор, влияющий на правильное развитие и состояние здоровья человечества. Особое значение в рационе питания занимают молоко и молочные продукты.
Молоко - полноценный, полезный продукт питания, представляющий собой сложную физиологическую жидкость, основными компонентами которой являются белки, жиры и углеводы. Ценность молока заключается в сбалансированности веществ, входящих в его состав.
Кисломолочные продукты превосходят по своим функциональным свойствам молоко. Их диетические и лечебные свойства известны с давнего времени. Под действием ферментов, выделяемых молочнокислой микрофлорой, происходит сбраживание лактозы (молочного сахара) с образованием молочной кислоты. При сквашивании также происходит частичный гидролиз белка с образованием ди-, три-, олигопептидов, появляются метаболиты, значительно изменяющие биофизическую структуру мицелл казеинат-кальций-фосфатного комплекса и биоактивность минеральных солей, в частности фосфата кальция, что повышает усвояемость белка и биологическую ценность продукта.
Молочнокислый стрептококк, используемый при производстве кисломолочных продуктов, выделяет антибиотик низин, который бактериостатически действует на гнилостные и патогенные микроорганизмы, которые могут присутствовать в желудочно-кишечном тракте людей. Особенно это важно учитывать в питании детей, потому что микрофлора кишечника ребенка еще до конца не сформировалась. (Г.В. Твердохлеб и др., 1991).
К кисломолочным продуктам относится в том числе и ряженка.
Ряженка - это кисломолочный продукт, изготовленный из топленого (томление при температуре 85-99°С с выдержкой не менее 3 часов) коровьего молока путем заквашивания термофильными молочнокислыми стрептококками. Доподлинно неизвестно, когда впервые появилась ряженка, но родиной этого напитка совершенно точно является Украина. Для того чтобы получить особенную, очень вкусную простоквашу, здесь смешивали молоко и сливки в специальных глиняных горшочках - «глечиках». Молочно-сливочную смесь томили в печи при высокой температуре до того момента, пока она не принимала особый палевый оттенок. Затем ряженку заквашивали ложкой сметаны и оставляли на ночь в теплом месте возле печки. В современных условиях процесс приготовления ряженки существенно не изменился, хотя требует гораздо меньше времени.
Существуют два способа производства ряженки: резервуарный и термостатный. Термостатный способ, при котором заквашенное молоко разливают в мелкую тару (конечную потребительскую упаковку) и сквашивают при оптимальных температурах в термостатной камере. После образования сгустка продукт направляют в холодную камеру, где он охлаждается. Время охлаждения такого продукта до температуры хранения 2-6°С весьма продолжительно и занимает 24-48 часов. Продукт имеет плотный ненарушенный сгусток, который удобно употреблять ложкой. При этом данный способ является энергетически затратным (поскольку необходимо поддержание постоянной высокой температуры сквашивания) в термостатных камерах, требует больших производственных площадей под них, и, наконец, есть риск выпуска нестандартного продукта (по кислотности) в отдельных единичных упаковках.
При производстве резервуарным способом сквашивание продукта, перемешивание и охлаждение до температуры розлива (25°С) происходит в резервуарах, после чего продукт подается на фасовку. Этот способ производства сокращает производственные площади, затраты труда и энергоресурсов, но самое главное - позволяет получать продукт стабильного качества. Ряженка, произведенная резервуарным способом, обладает однородной консистенцией с нарушенным сгустком, которую удобно пить, а не есть ложкой, что особенно важно при производстве продуктов детского питания.
Кисломолочные продукты рекомендуют для питания детей в раннем возрасте, поскольку в процессе ферментации эти продукты имеют «разрезанный» на пептиды белок, что позволяет несовершенной ферментной системе ребенка легче справляться с его перевариванием. Вторым полезным свойством кисломолочных продуктов является уменьшенное количество лактозы, что значимым образом снижает их аллергенность.
На сегодняшний день на Российском рынке отсутствует ряженка, которая может быть использована для питания детей. Обычная ряженка, выпускаемая промышленностью, не может служить для питания детей по причине высокой кислотности и несоответствия требованиям безопасности, предъявляемым к детскому питанию. Для производства ряженки, пригодной, в том числе, для детского питания, необходимо использовать все ингредиенты, соответствующие показателям к детскому питанию.
Известен способ получения ряженки (патент RU 2097974, С1, 10.12.1997), включающий в себя нагрев молока до 94-100°С, выдерживание при этой температуре в течение 3-4 часов, охлаждение до 37-43°С, внесение закваски термофильного стрептококка и бифидобактерий, сквашивание до кислотности 60-80°Т. Затем охлаждают сквашенную смесь до 20-25°С, перемешивают и оставляют для созревания продукта. Окончание созревания определяют по достижению кислотности 70-110°Т. Указанный резервуарный способ производства продукта требует дополнительной процедуры созревания продукта, который необходим для наращивания бифидобактерий и который, в конечном счете, приводит к высокой кислотности в готовом продукте. Это приводит к удлинению технологического процесса, увеличению затрат энергии и уменьшению оборачиваемости оборудования.
Наиболее близким аналогом к заявленной группе изобретения является способ получения ряженки (патент RU 2555525, С2, 10.04.2015) и ряженка, полученная этим способом. Способ включает в себя подготовку молочной смеси. Для этого в нормализованное по жиру молоко добавляют сухое обезжиренное молоко, гидратируют в течение 60 минут при интенсивном перемешивании. Затем вносят соли-корректоры для достижения в смеси величины рН 6,68. Нагревают до 100°С, выдерживают при этой температуре в течение 5 часов при непрерывном перемешивании, осуществляя процесс томления молочной смеси. После этого ее охлаждают до 6°С и вносят закваску, перемешивают 40 минут. Заквашенную топленую молочную смесь нагревают до 39°С и фасуют в потребительскую тару. Сквашивание до рН 4,3-4,6, проводят в термостатных камерах в течение 8 часов. Охлаждение продукта до 6°С проводят в ячейках со скоростью 0,1-1°С/мин.
Указанный способ позволяет получать продукт термостатным способом. Добавление сухого обезжиренного молока негативно сказывается на кислотности готового продукта из-за активного развития заквасочной микрофлоры, в связи с большим содержанием лактозы в сухом молоке (до 50%), поэтому в нормализованной по белку смеси количество лактозы составляет 5,0. В указанном способе производства длительный процесс томления, которое составляет 5 часов, что негативно сказывается на стабильности мицелл казеина, а также на большем отделении сыворотки в процессе хранения ряженки. Указанный способ требует дополнительного расхода энергии на длительный процесс томления и дополнительного охлаждения и нагрева топленой заквашенной смеси. Готовый продукт обладает более выраженным кислым вкусом.
Раскрытие изобретения.
Задачами настоящего изобретения являются разработка способа получения ряженки, в том числе для питания детей раннего возраста от 1 года и старше, а также в разработке кисломолочного продукта - ряженки, с мягким кисломолочным вкусом с карамельно-кремовым цветом, стабильного в хранении в течение длительного времени.
В результате решения поставленных задач при осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты:
1. Сокращение времени производства ряженки и затрат энергии за счет сокращения времени томления и выбора оптимальных режимов охлаждения;
2. Увеличение срока хранения ряженки без потери качественных характеристик продукта;
3. Уменьшение риска микробиологического загрязнения готового продукта за счет использования сахара до термической обработки смеси;
4. Получение продукта, обладающего мягким кисломолочным вкусом и удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к продуктам детского питания.
Для решения поставленных задач в способе получения ряженки готовят молочную смесь, путем внесения в молоко концентрата сывороточного белка и сахара. Нагревают полученную молочную смесь до температуры 98+/-1°С, выдерживают при этой температуре в течение 3-4 часов, затем охлаждают до 38+/-2°С и вносят закваску. Сквашивание продолжают до достижения величины рН 4,6-4,7. Охлаждают сквашенную смесь до 12-13°С и фасуют ее в потребительскую тару. После этого дополнительно охлаждают расфасованную ряженку до температуры хранения со скоростью 3-4°С/час.
В частном случае в молоко вносят 0,2% концентрата сывороточного белка и 4% сахара от общей массы молочной смеси.
Целесообразно в качестве закваски использовать Streptococcus thermophilus или Streptococcus thermophilus и пробиотическую культуру.
В частном случае сквашивание проводят при температуре 38°С в течение 7-9 часов до достижения в сквашенной смеси величины ТК=72-76°Т.
Целесообразно проводить первый этап охлаждения до 12-13°С на поточном охладителе со скоростью 0,5°С/мин.
В частном случае для дополнительного охлаждения используют поток холодного воздуха, направляемый на ряженку, расфасованную в потребительскую тару, собранную в групповую упаковку и помещенную, например, в штабель, упакованный с возможностью равномерного доступа холодного воздуха ко всем упаковкам.
В некоторых случаях в процессе фасовки в ряженку дополнительно вносят фруктовый наполнитель.
Ряженка, полученная описанным выше способом, может также применяться для питания детей раннего возраста с 1 года и старше.
Осуществление изобретения.
5
6
3
В наилучшем варианте осуществления способа получения ряженки при подготовке молочной смеси, используют в качестве сырья молоко, отвечающее всем требованиям молока-сырья для детского питания, например имеющее следующие показатели: количество аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) - не более 5×10 КОЕ/г; патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы - не допускаются в 25 граммах; содержание соматических клеток - не более 1×10 в 1 см.
Подготовленное таким образом молоко нормализуют по жиру, доводя содержание молочного жира до 1,5-4%, вносят в него сахарозу (сахар) до достижения величины содержания в молочной смеси 3,5-4,5 весовых % и концентрат сывороточного белка, полученного из подсырной сыворотки до величины концентрации 0,15-0,25 весовых %. Это количество сахара позволяет получить сладкую ряженку с оптимальным балансом кислого и сладкого, которая соответствует всем требованиям Российского законодательства к детскому питанию от 1 года и старше. Внесение сахара в сухом виде до тепловой обработки молочной смеси дополнительный фактор микробиологической безопасности готового продукта. При использовании сахара в дозировке менее 3,5% он не оказывает значимого влияния на смягчение кисломолочного вкуса продукта, а при дозировке более 4,5% продукт приобретает ярко-выраженную сладость, что негативно сказывается на вкусе натурального кисломолочного продукта для детей. При дозировке меньше 0,15% сывороточный белок не оказывает влияние на стабильность продукта в течение срока хранения. По результатам исследований при дозировке более 0,25% концентрат сывороточного белка не оказывает значимого улучшения стабильности консистенции готового продукта и увеличение дозировки экономически нецелесообразно. Оптимальное содержание в нормализованном по жиру молоке - 4% сахара и 0,2% концентрата сывороточного белка.
Полученную молочную смесь перемешивают в танке в течение 30 минут и направляют на гомогенизацию. Для гомогенизации используется установка, обеспечивающая, по крайней мере, 2-х ступенчатую гомогенизацию, например, марки GEA niro Soavi. Гомогенизированную молочную смесь нагревают, например, на пластинчатой пастеризационно-охладительной установке (например, Alfa-Laval 15) до 98±1°С и выдерживают в течение 5 минут при этой температуре, далее перекачивают нагретую молочную смесь в танк для выдержки (томления) при температуре 98±1°С Нецелесообразно использование более низкой температуры нагрева, т.к. это снижает конечную температуру в танке томления и удлиняет технологический процесс. При более высокой температуре нагрева увеличиваются энергетические затраты и тепловая нагрузка на продукт, что может негативно сказаться на качестве готового продукта.
s
Процесс выдержки (томления) проходит в течение 3-4 часов в зависимости от температуры томления. За этот промежуток времени смесь приобретает светло-кремовый оттенок и специфичный легкий карамельный привкус. При более длительном процессе томления увеличиваются затраты энергии, и продукт приобретает более выраженный привкус, что негативно сказывается на вкусовых свойствах продукта. Более длительная выдержка более 4 часов вызывает дополнительную тепловую нагрузку, которая приводит к более глубокой дегидратации казеиновых мицелл, дефосфорилированию (удалению органического фосфора из β- и α-фракций казеина) и, как следствие, дестабилизации мицелл, комплексообразованию казеина с β-лактоглобулином и увеличению размера казеиновой мицеллы. Все вышеперечисленные изменения напрямую влияют на структурно-механические и тиксотропные свойства кислотного сгустка в отрицательную сторону. Длительное время томления также негативно сказывается на биологической ценности продукта, т.к. в ходе реакции Майара, протекающей при томлении молока, происходит блокирование некоторых аминокислот белков молока, а именно лизина и серосодержащих - метионина и цистеина.
При томлении менее 3 часов продукт не может называться «ряженкой» согласно терминологии, описанной в законодательстве РФ, а также продукт не имеет специфичного карамельного привкуса и кремового цвета.
Далее молочную смесь охлаждают в танке путем подачи холодной/ледяной воды в рубашку и/или с использованием поточного охладителя до температуры заквашивания 38±2°C.
В охлажденную молочную смесь вносят заквасочную культуру, в качестве которой используют культуры Streptococcus thermophilus или Streptococcus thermophilus с пробиотическими микроорганизмами. Для придания продукту функциональных свойств могут использоваться различные пробиотические микроорганизмы (Lactobacterium acidophilum, Lactobacterium casei, Lactobacterium rhamnosus, Bifidobacterium).
Целесообразно проводить процесс сквашивания при температуре 38°С в течение 8±1 часов до получения в смеси значения рН=4,6-4,7 (ТК=72-76Т). При достижении значения рН ниже 4,6, а титруемой кислотности выше 76°Т, кислотность готового продукта повышается, что увеличивает риск повышенной кислотности в процессе хранения и на окончание срока годности, а также отрицательно сказывается на органолептических характеристиках готового продукта. При значении рН выше 4,7 и титруемой кислотности менее 72°.Т имеется высокий риск того, что в ряженке не будет достигнута изоэлектрическая точка для молочного белка - казеина, что существенно ухудшает качество и стабильность консистенции готового продукта.
Сквашенную молочную смесь охлаждают до температуры 12-13°С со скоростью, например 0,5°С/мин, перекачивая ее из одного танка в другой танк через теплообменник, в качестве которого может быть использован поточный охладитель, например марки Alfa Laval.
При охлаждении ниже 12°С продукт испытывает тепловую нагрузку и менее стабилен в хранении, в то время как при температуре более 13°С увеличивается время доохлаждения. Целесообразно проводить охлаждение со скоростью 0,5°С/мин, чтобы сохранить вязкость готового продукта. При повышении скорости охлаждения происходит снижение вязкости, уменьшение скорости приводит к увеличению времени охлаждение, что удлиняет технологический процесс и снижает оборачиваемость танков.
Готовый продукт ряженку фасуют в потребительскую тару при температуре 12-13°С. После этого фасованный продукт дополнительно охлаждают со скоростью 3-4°С/час с использованием, например охлаждающих ячеек FROMFROID, в которых поток холодного воздуха направляется на ряженку в потребительской таре, собранную в групповую упаковку и помещенную в штабель с возможностью равномерного доступа холодного воздуха ко всем упаковкам. Охлаждение со скоростью более 4°С/час с 12-13°С до 4°С сложно реализуемо с технической точки зрения, т.к. продукт упакован в групповую упаковку. Охлаждение с меньшей скоростью нецелесообразно, т.к. это удлиняет производственный процесс.
В частных случаях в процессе фасовки в ряженку можно вносить фруктовый наполнитель в потоке. В качестве наполнителя может быть использован широкий ряд фруктосодержащих наполнителей, в частности из клубники, абрикоса, персика, вишни, яблока и т.д. Так, например, может быть использован фруктосодержащий наполнитель Клубника AGA00297, производства компании Zuegg, в состав которого входят: вода, сахар, концентрированное пюре клубники, загустители - крахмал кукурузный, пектин, ароматизатор натуральный (клубника), регулятор кислотности - сок лимонный концентрированный, концентрированный сок черной моркови (в качестве красящего вещества).
Возможность осуществления изобретения подтверждается примерами их конкретной реализации.
Пример 1
11
Готовят нормализованную молочную смесь в танке, для чего смешивают 4690,5 кг молока цельного с массовой долей жира 3,4% с 100 кг обезжиренного молока с массовой долей жира 0,05%, вносят сухой концентрат сывороточных белков (с массовой долей белка в сухом веществе 80%) 10 кг и сахар-песка 200 кг и перемешивают. Нормализованную молочную смесь с массовой долей жира 3,2% из танка подают на установку на которой ее подогревают для процесса гомогенизации до температуры 52°С, гомогенизируют в две ступени при давлении: на первой ступени 20 МПа и 2,5 МПа на второй ступени, чтобы жир равномерно распределился в молочной смеси. Затем смесь нагревают до температуры 98°С и перекачивают в танк для выдерживания при этой температуре 3,5 часа. После этого молочную смесь охлаждают в танке до температуры 38°С и вносят 500 грамм заквасочной культуры Streptococcus thermophilus с активностью 10 КОЕ/г. Перемешивают мешалкой в течение 15 минут и оставляют для процесса ферментации в течение 8,5 часов, постоянно контролируя кислотность сквашиваемой смеси до рН=4,65. Затем охлаждают до 12,5°С, пропуская сквашенную молочную смесь через поточный теплообменник, имеющий охлаждающий контур с ледяной водой, перекачивая в буферный танк из которого продукт фасуют в потребительскую тару. Фасованную ряженку упаковывают в штабель размером 1200×800×1130 мм и охлаждают в охлаждающих ячейках FROMFROID до температуры хранения 6°С со скоростью 3,5°С/час. Охлаждение осуществляют, направляя поток холодного воздуха на штабель, сформированный с возможностью равномерного доступа холодного воздуха одновременно ко всем упаковкам.
Пример 2
10
Готовят нормализованную молочную смесь, также как в примере 1, подогревают ее для процесса гомогенизации до температуры 54°C, гомогенизируют в две ступени при давлении: на первой ступени 15 МПа и 2,5 МПа на второй ступени, чтобы жир равномерно распределился в молочной смеси. Затем смесь нагревают до температуры 97°С и перекачивают в танк для выдерживания при этой температуре в течение 4 часов. После этого молочную смесь охлаждают в танке до температуры 37°С и вносят 500 грамм заквасочной культуры Streptococcus thermophilus с активностью 10 КОЕ/г. Перемешивают мешалкой 20 минут и оставляют для процесса ферментации в течение 8,0 часов до рН=4,60, постоянно контролируя кислотность сквашиваемой смеси, затем охлаждают до 12°С, пропуская сквашенную молочную смесь через поточный теплообменник, имеющий охлаждающий контур с ледяной водой, в буферный танк, из которого продукт фасуют в потребительскую тару. Готовую ряженку охлаждают в охлаждающих ячейках до температуры хранения 6°С со скоростью 3,0°С/час.
Пример 3.
11
Готовят молочную смесь, также как в примере 1, подогревают ее для процесса гомогенизации до температуры 53°С, гомогенизируют в две ступени при давлении: на первой ступени 23,0 МПа и 3,0 МПа на второй ступени, чтобы жир равномерно распределился в молочной смеси. Затем смесь нагревают до температуры 99°С и перекачивают в танк для выдерживания при этой температуре 3 часа. После этого молочную смесь охлаждают с использованием поточного охладителя до температуры 39°С и вносят заквасочные культуры Streptococcus thermophilus 500 грамм с активностью 10 КОЕ/г. Перемешивают мешалкой 25 минут и оставляют для процесса ферментации в течение 7,0 часов до рН=4,70, постоянно контролируя кислотность сквашиваемой смеси. Затем охлаждают до 13°С, пропуская сквашенную молочную смесь через поточный теплообменник, имеющий охлаждающий контур с ледяной водой, в буферный танк, из которого продукт фасуют в потребительскую тару. Готовую ряженку охлаждают в охлаждающих ячейках до температуры хранения 6°С со скоростью 4,0°С/час.
Пример 4 (0,2% сыв. белка и 3,5% сахара)
Осуществляют способ, как в примере 1, только готовят нормализованную молочную смесь в танке, для чего смешивают 4690,5 кг молока цельного с массовой долей жира 3,4% с 125 кг обезжиренного молока с массовой долей жира 0,05%, вносят сухой концентрат сывороточных белков (с массовой долей белка в сухом веществе 80%) 10,0 кг и сахар-песка 175 кг.
Пример 5 (0,2% сыв. белка и 4,5% сахара)
Осуществляют способ, как в примере 1, только готовят нормализованную молочную смесь в танке, для чего смешивают 4687,5 кг молока цельного с массовой долей жира 3,4% с 75 кг обезжиренного молока с массовой долей жира 0,05%, вносят сухой концентрат сывороточных белков (с массовой долей белка в сухом веществе. 80%) 12,5 кг и сахар-песка 225 кг.
Пример 6 (0,2% сыв. белка и 4,3% сахара)
Осуществляют способ, как в примере 1, только готовят нормализованную молочную смесь в танке, для чего смешивают 4705 кг молока цельного с массовой долей жира 3,4% с 70 кг обезжиренного молока с массовой долей жира 0,05%, вносят сухой концентрат сывороточных белков (с массовой долей белка в сухом веществе 80%) 10,0 кг и сахар-песка 215 кг.
Пример 7 (0,15 % сыв. белка и 4,0% сахара)
Осуществляют способ, как в примере 1 только готовят нормализованную молочную смесь в танке, для чего смешивают 4692,5 кг молока цельного с массовой долей жира 3,4% с 100,0 кг обезжиренного молока с массовой долей жира 0,05%, вносят сухой концентрат сывороточных белков (с массовой долей белка в сухом веществе 80%) 7,5 кг и сахар-песка 200,0 кг.
Пример 8 (0,25% сыв. белка и 4,0% сахара)
Осуществляют способ, как в примере 1, только готовят нормализованную молочную смесь в танке, для чего смешивают 4692,5 кг молока цельного с массовой долей жира 3,4% с 95,0 кг обезжиренного молока с массовой долей жира 0,05%, вносят сухой концентрат сывороточных белков (с массовой долей белка в сухом веществе 80%) 7,5 кг и сахар-песка 200,0 кг.
Пример 9
11
10
Осуществляют способ, как в примере 3, только в качестве заквасочной культуры используют Streptococcus thermophilus 500 грамм с активностью 10 КОЕ/г и пробиотические культуры - Lactobacterium acidophilum 250 грамм с активностью 10 КОЕ/г.
Пример 10
11
10
Осуществляют способ, как в примере 1, но в качестве заквасочной культуры используют Streptococcus thermophilus 500 грамм с активностью 10 КОЕ/г и пробиотические культуры - Lactobacterium casei 250 грамм с активностью 10 КОЕ/г.
Пример 11
11
10
Осуществляют способ, как в примере 1, только в качестве заквасочной культуры используют Streptococcus thermophilus 500 грамм с активностью 10 КОЕ/г и пробиотические культуры - Lactobacterium rhamnosus 250 грамм с активностью 10 КОЕ/г.
Пример 12
11
10
Осуществляют способ, как в примере 1, только в качестве заквасочной культуры используют Streptococcus thermophilus 500 грамм с активностью 10 КОЕ/г и пробиотические культуры - Bifidobacterium 250 грамм с активностью 10 КОЕ/г.
Пример 13
Осуществляют способ, как в примере 1, только сквашивание проводят при температуре 38°С в течение 8 часов до титруемой кислотности 74°Т.
Пример 14
Осуществляют способ, как в примере 1, только сквашивание проводят при температуре 38°С в течение 7 часов до титруемой кислотности 72°Т.
Пример 15
Осуществляют способ, как в примере 1, только сквашивание проводят при температуре 38°С в течение 9 часов до титруемой кислотности 76°Т.
Пример 16
Осуществляют способ, как в примере 1, только охлаждение после сквашивания смеси проводят на поточном охладителе со скоростью 0,5°С/мин.
Пример 17
Осуществляют способ, как в примере 3, только дополнительно в процессе фасовки в ряженку вносят 8% фруктового наполнителя Клубника.
Пример 18.
Используют ряженку, приготовленную как в примере 1, для питания детей старше 1 года.
Пример 19.
Используют ряженку, приготовленную как в примере 12, для питания детей старше 1 года.