Сравнительная оценка существующих технологий производства кефира

УДК 664.8.022.1

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА КЕФИРА

Гербер Ю. Б., доктор технических наук, профессор;

Гаврилов А. В., кандидат технических наук, доцент;

Сироткина Э. М., инженер-технолог; Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»

В статье отражена сравнительная оценка существующих технологий производства кефира, его полезные свойства, состав и польза, а также энергетические затраты на тепловые процессы переработки молока, в частности, в технологиях производства кефира.

Ключевые слова: кефир, резерву-арный способ заквашивания, термостатный способ заквашивания, сквашивание, энергосбережение.

COMPARATIVE EVALUATION OF EXISTING PRODUCTION TECHNOLOGIES KEFIR

Gerber Y. B., Doctor of Engineerings Sciences, Professor;

Gavrilov A. V., Candidate of Engineerings Sciences, Associate Professor; Sirotkina E. M., Engineer on storage technology;

Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»

The article reflects a comparative assessment of existing technologies for the production of yogurt, with its beneficial properties, composition and use, as well as energy costs for thermal processes of milk processing, in particular, in technologies for the production of yogurt.

Keywords: yogurt, storage tanks method of fermentation, the incubation method of fermentation, fermentation, energy saving.

Введение. В соответствии с программой импортозамещения принятой правительством Российской Федерации выпуск отечественных продуктов питания является важной задачей. Производство кисломолочной продукции так же входит в эту программу. Преимущество представляется энергосберегающим производствам, использующим возобновляемые источники энергии (энергию солнца, энергию ветра). Особенно актуальны эти вопросы в Республике Крым, где в настоящее время проводятся работы по внедрению энергосберегающих технологий. К кисломолочным диетическим продуктам относятся: кефир, сметана, творог. Они различаются химическим составом и лечебными свойствами. Для кисломолочных продуктов характерны повышенное содержание молочной кислоты, образующейся в процессе молочнокислого брожения и обеспечивающей высокую титруемую кислотность -в пределах до 270 °Т. Благодаря консервирующему действию молочной кис-

лоты срок хранения этих продуктов в 6-7 раз больше, чем у молока, при аналогичном температурном режиме. [1]

Материал и методы исследований. Состав и польза кефира. Среди кисломолочной продукции кефир отличается уникальным набором бактерий и грибков, входящих в его состав и влияющих на кислотность, степень накопления углекислоты и спирта, степень набухания белков. Производимый на территории РФ кефир должен [3], в соответствии с действующим ГОСТ 31454-2012 [4], на 100 граммов содержать не менее 3,0 г. белка, кислотность - 85-130 °T. Жирность (в процентах от массы) может изменяться в широких пределах от 0,5% для обезжиренного и до 8,9% для высокожирного; классический кефир имеет 2,5% жира. В течение срока годности, количество содержащихся живых микроорганизмов КОЕ (колонии образующих единиц) в 1 г продукта должно быть не менее 107, дрожжей - не менее 104. Хранят готовый кефир при температуре 2-4 °C. [2]. В производстве кефира используют сухие кефирные закваски, в их состав входят: acetobacter aceti, saccharomyces unisporus, streptococcus saHvarius subsp, thermophilus, lactococcus lactis subsp, lactis, lactococcus lactis subsp, diacetylactis, lactobacillus acidophilus, lactobacillus delbrueckii subsp, bulgaricus, lactobacillus casei. [5]

Результаты и обсуждение. Кефир производят двумя способами резервуарным (рис. 1) и термостатным (рис. 2). При термостатном способе молоко после заквашивания сразу же разливают в потребительскую тару и в термостаты для сквашивания, созревания. Готовый продукт направляют в холодильные камеры. При резервуарном способе приготовления продуктов после внесения закваски в молоко процессы сквашивания, созревания и охлаждения продукта осуществляются в резервуаре, и только готовый, охлажденный продукт разливают в потребительскую тару. Этот способ позволяет снизить себестоимость продукта в 1,5 раза и на 35-37% повысить производительность труда. Кроме того, при резервуарном способе изготовления кефира происходит наименьшее загрязнение их посторонней микрофлорой. Ниже преставлены технологические схемы указанных способов.

В производстве диетических кисломолочных продуктов, в том числе и кефира, применяется в основном резервуарный способ, который является энергетически более рациональным. В практике нередко допускаются повторные тепловые обработки нормализованной смеси и обезжиренного молока. Например, на Останкинском комбинате (г. Москва) все молоко, идущее на сепарирование или выработку кефира, пастеризуется в аппаратном цехе, а затем непосредственно на участке выработки. Обезжиренное молоко, используемое для нормализации смеси, подвергается четырехкратной пастеризации: перед сепарированием, после него, с нормализованной смесью в аппаратном цехе и на участке производства кефира. Нормализованная смесь пастеризуется дважды. При производстве нежирного кефира обезжиренное молоко пастеризуется трижды: перед сепарированием, после него и на участке пастеризации. Розлив ведется при температуре 15-18 °С, а доохлаждается он до 8 °С в камере хранения. Также можно кефир охлаждать в пластинчатых охладителях до 8 °С перед розливом [6] .

Рис. 1. Технологическая схема производства кефира резервуарным способом

Рис. 2. Технологическая схема производства кефира термостатным способом

Как указано в данных, полученных в результате исследований [7], затраты на тепловые процессы составляют до 80% всех затрат в технологиях производства молочных продуктов.

Простой расчет по приведенным данным в блок-схемах показывает, что величина нагрева на различных этапах составляет:

- На этапе сепарирования - Аt1 = 35,5

- На этапе гомогенизации - Аt2 = 15

- На этапе пастеризации - Аt3 = 35

Таким образом, установлен общий градиент температур:

А^бщ = А^ + А^ + А^ = 35,5 + 15 + 35 = 85,5

Учитывая данные, приведенные в работе [7], рассчитаем количество энергии на нагрев 1 тонны кефира на 1 °С:

- На этапе сепарирования Q1 = 1,08 * А^

Q1 = 1,08 * 35,5 = 38,34 кВт/т

- На этапе гомогенизации Q2 = 1,08 * А^ср

Q2 = 1,08 * 15 = 16,2 кВт/т

- На этапе пастеризации Q3 = 1,08 * Аtзср

Q3 = 1,08 * 35 = 37,8 кВт/т

Qобщ= Ql + Q2 + Qз = 38,34 + 6,2 + 37,8 = 92,34 кВт/т

Данные расчёта показывают высокую затратность тепловых процессов в молочном производстве, в частности при выработке кисломолочной продукции, что повышает стоимость готовой продукции.

Важнейшим направлением дальнейших исследований по усовершенствованию технологии производства молочных продуктов является снижение энергозатратности производства, в частности на реализацию тепловых процессов.

Выводы. 1. Энергозатратность технологий переработки молока и производства молочных продуктов в основном состоит из затрат на тепловые процессы - до 80%.

2. Общие энергетические затраты на тепловые процессы производства кефира составляют 92,34 кВт на каждую тонну продукции.

3. Дальнейшие научные исследования и разработку технических и технологических решений необходимо направить на снижение энергетических затрат, в том числе на реализацию тепловых процессов.

Список использованных источников:

1. [Электронный ресурс] URL: http://www.erudition.ru/referat/ref/ id.21238_1.html

2. [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wikiAK^^; Игнатьев В. Е. Кефир // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб., 1890-1907.

Общество в шести молочных бутылках: история появления кефира в России. // InLiberty.ru. - 12.08.2014. ГОСТ 31454-2012. Кефир. Технические условия.

3. Кефир. Технические условия. (Kefir. Specifications) ГОСТ Р 520932003 с изменением №1.

4. ГОСТ 31454-2012 Кефир. Технические условия..

5. [Электронный ресурс] URL: http://www.studmed.ru/docs/document 4428/лекции-технология-кисломолоч-ных-напитков?page=2

6. [Электронный ресурс] URL: http://www.novmdk.by/tepl-proiz/pg2/

7. Гербер Ю. Б. Энергоемкость и энергосодержание технологии производства молока / Научные труды ЮФ

References:

1. [Electronic resource] URL: http://www.erudition.ru/referat/ref/ id.21238_1.html

2. [Electronic resource] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ke$np; Ignatiev E. V., Yogurt // Encyclopedic dictionary Brockhaus and Efron: in 86 tons (82 t and 4 extra). - SPb., 1890-1907.

Society in six milk bottles: the history of kefir in Russia. // InLiberty. ru. - 12.08.2014. GOST 31454-2012. Yogurt. Specifications.

3. Yogurt. Specifications. (Kefir. Specifications) GOST R 52093-2003 with amendment №1.

4. GOST 31454-2012 Yogurt. Specifications.

5. [Electronic resource] URL: http:// www.studmed.ru/docs/document4428/ ne^nn-TexHonorna-KHcnoMonoH-Hbix-HannTKOB?page=2

6. [Electronic resource] URL: http:// www.novmdk.by/tepl-proiz/pg2/

7. Gerber Y. B. Energy intensity and energy content of milk production technology / proceedings of the LF Nulesu «Crimean agrotechnological

НУБиП Украины «Крымский агротех-нологический университет». - Симферополь, 2012. - Вып. 146. - С. 12-17.

Сведения об авторах:

Гербер Юрий Борисович - доктор технических наук, профессор, заместитель директора Академии биоресурсов и природопользования по учебной работе, профессор кафедры технологии и оборудования производства и переработки продукции животноводства Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», е-тай: gerber_1961@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»;

Гаврилов Александр Викторович -кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии и оборудования производства и переработки продукции животноводства Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», заместитель декана факультета механизации производства и технологии переработки сельскохозяйственной продукции Академии биоресурсов и природопользования по учебной работе, е-тай: tehfac@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского»;

Сироткина Эльмира Михайловна -инженер-технолог по технологии хранения, консервирования и переработки молока, заведующая научно-исследовательской лабораторией кафедры технологии и оборудования произ-

University». - Simferopol, 2012. - Vol. 146. - P. 12-17.

Information about the authors:

Gerber Yriy Borisovych - Doctor of Engineerings Sciences, Professor, the deputy director of the Academy of Life and Environmental Sciences on educational work, Professor of department of technology and equipment of production and processing of products of stock-raising Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Ver-nadsky Crimean Federal University», e-mail: gerber_1961@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe;

Gavrilov Alexander Viktorovich -Candidate of Engineerings Sciences, Associate Professor, Associate Professor of department of technology and equipment of production and processing of products of stock-raising Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University», deputy of dean of faculty of mechanization of production and technology of processing of agricultural produce of the Academy of Life and Environmental Sciences, e-mail: tehfac@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal Uni-versity» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe;

Sirotkina El'mira Mikhaylovna -Engineer on storage technology, preservation and processing of milk, head of

водства и переработки продукции животноводства Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», е-тай: mira_ukraine@mail.ru., 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского».

the research laboratory of the department of technology and production equipment and processing of livestock products of the Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University», e-mail: mira_ ukraine@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal Univer-sity»295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.