Кисломолочный продукт и способ его получения
FERMENTED MILK PRODUCT AND ITS MANUFACTURE METHOD

Область техники
Изобретение относится к пищевой промышленности. Преимущественно может быть использовано при производстве кисломолочных продуктов, в частности при производстве творожных десертов и творожков для детского питания.
Уровень техники
Производство кисломолочных продуктов широко известно. В основном технология связана с обработкой молока (очистка, нормализация, пастеризация, охлаждение), заквашиванием, ферментацией и, в зависимости от категории, могут применяться мембранные процессы обработки, в частности ультрафильтрация.
Известен способ приготовления такого кисломолочного продукта как творог (RU 2028059, C1), который включает нормализацию молока, его пастеризацию, охлаждение до температуры заквашивания, внесение закваски, сквашивание, разрезку сгустка, обезвоживание путем гравитационной фильтрации и охлаждение, причем обезвоживание сгустка проводят с наложением электроосмотического воздействия при напряженности электрического поля 112-220 В/м.
Гравитационная фильтрация существенно увеличивает длительность процесса приготовления, а необходимость применения электроосмотического воздействия увеличивает расход электроэнергии и требует дополнительных затрат на обеспечение безопасности работ.
Известен кисломолочный продукт и способ его производства (RU 2529954). Способ включает подготовку молока, его нормализацию до содержания жира в пределах 1,0-2,5%, пастеризацию нормализованной смеси при температуре 90-94°C с выдержкой в течение 30-300 с, дальнейшее охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание чистыми культурами молочнокислых микроорганизмов, сквашивание до образования сгустка, перемешивание сгустка в течение 10-20 мин до однородной консистенции, нагрев до температуры заквашивания, прессование методом ультрафильтрации в закрытом потоке при контроле pH, отделение пермеата и выделение продукта. Полученный продукт подвергают гомогенизации при давлении 8-15 МПа и температуре 40-60°C, охлаждению до температуры 12-15°C в закрытом потоке и фасовке.
При прессовании сквашенного сгустка методом ультрафильтрации в закрытом потоке все химические элементы, в том числе нативные кальций и магний, равномерно распределяются между пермеатом и выделенным продуктом, что приводит к потере этих элементов и не дает возможности сконцентрировать эти элементы в готовом продукте. Выбранная в данном способе температура пастеризации не обеспечивает достаточное сохранение качества готового продукта в течение срока годности. Отсутствие термизации сквашенной смеси перед прессованием снижает производительность ультрафильтрационной мембранной установки. Использование гомогенизации удлиняет процесс производства и не обеспечивает возможность регулировать густоту и вязкость готового продукта. Сравнительно высокая температура фасовки не позволяет замедлить ферментационные процессы и остановить нарастание титруемой кислотности в готовом продукте, что существенно снижает срок хранения.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа производства кисломолочного продукта с повышенным содержанием нативного кальция и магния, обладающего увеличенным сроком годности.
При решении поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:
- Увеличение содержания нативного кальция Ca и магния Mg в готовом продукте по сравнением с исходным сырьем.
- Увеличение срока годности готового кисломолочного продукта.
- Повышение производительности способа.
- Обеспечение возможности получения продукта с заданной величиной вязкости.
Для решения поставленной задачи в способе получения кисломолочного продукта готовят молочную смесь путем ее последовательной нормализации по жиру и белку. Нормализованную молочную смесь гомогенизируют и пастеризуют. Затем, охлажденную после пастеризации молочную смесь подвергают ультрафильтрации. Полученный концентрат заквашивают мезофильными и/или термофильными молочными культурами. Ферментируют смесь и затем подвергают ее последовательно термизации и ультрафильтрации. Полученный после ультрафильтрации концентрат охлаждают и фасуют в потребительскую тару.
Целесообразно пастеризацию молочной смеси проводить, выдерживая ее при температуре 93-102°C в течение 3-8 мин.
В частном случае ультрафильтрацию молочной смеси проводят через, по крайней мере, один фильтр с размером пор от 50 до 500 кД и от 0,1 до 0,14 мкм при температуре 15-50°C.
Целесообразно сквашивание концентрата молочной смеси проводить в течение 5-12 часов при температуре 28-32°С до достижения по крайней мере величины pH 4,6.
В частном случае сквашенную молочную смесь термизируют при температуре 55±5°C.
Целесообразно ультрафильтрацию сквашенной смеси проводить через по крайней мере один металлокерамический фильтр с размером пор 0.10-0.14 мкм при температуре 45-55°C при скорости движения сквашенной молочной смеси в канале фильтра 0.5-0.7 м/с.
Целесообразно полученный кисломолочный продукт перед фасовкой перемешивать в течение 10-20 минут, а затем охлаждать с помощью по крайней мере одного пластинчатого охладителя до 6-14°C.
Полученный вышеописанным способом кисломолочный продукт, в том числе творог, содержит нативного кальция не менее 1000 мг/кг.
В частности, кисломолочный продукт, в том числе творог, содержит нативного кальция по крайней мере на 20% больше, чем в исходном сырье.
Содержание магния в этом кисломолочном продукте может составлять 120-170 мг/кг.
Полученный вышеописанным способом кисломолочный продукт, в частности творог, целесообразно применять для детского питания.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена блок схема устройства для реализации способа получения кисломолочного продукта, в том числе творога.
1 - емкость для хранения молока-сырья
2 - насос для перекачки
3 - секция нагревания
4 – сепаратор-нормализатор
5 - гомогенизатор
6 - секция пастеризации
7 - выдерживатель
8 - секция охлаждения
9 - насос для перекачки
10 - буферная емкость
11 - ультрафильтрационная установка
12 - емкость для ферментации
13 - насос для перекачки
14 - термизатор с выдерживателем
15 - насос для перекачки
16 - установка ультрафильтрации
17 - охладитель
18 - буферная емкость
19 - фасовочный автомат
Осуществление изобретения
Для подготовки молочной смеси молоко-сырье помещают в емкость (1), затем насосом для перекачки (2) перемещают его в секцию нагревания (3) и подают на сепаратор-нормализатор (4), например, марки Westfalia, далее подают на гомогенизатор (5), например, Tetra Alex, затем перекачивают на секцию пастеризации (6), например, Tetre Term Lacta и пастеризуют при температуре 93-102°C в выдерживателе (7) в течение 3-8 мин. Использование температуры пастеризации выше 93°C и выдержке от 3 до 8 мин позволяет получить готовый продукт с увеличенным сроком годности благодаря снижению ОМЧ, температура более 102°C и выдержка более 8 мин приводит к ухудшению органолептических свойств готового продукта и увеличению расхода энергоресурсов. После этого подготовленную молочную смесь охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 15-50°C. При температуре ниже 15°C производительность мембранной установки существенно снижается, а при температуре выше 50°C будет излишний расход энергоносителей, что увеличивает затраты на производство продукта. Охлажденную подготовленную молочную смесь перекачивают центробежным насосом (9), например, марки LHM через буферную емкость (10) и подают на ультрафильтрационную установку (11), например, марки Tetra Alcross, снабженную мембранами с размером пор от 50 до 500 кД и от 0,1 до 0,14 мкм. При использовании мембраны с размером пор менее 50 кД и менее 0,1 мкм будет существенно снижаться производительность мембранной установки, а с размером пор более 500 кД и более 0,14 мкм будет уменьшаться выход концентрата из-за излишнего отхода белка и жира в сыворотку для концентрирования молочной смеси до установленных экспериментально параметров: сухие вещества не менее 10%, белок не менее 4%. Концентрированную молочную смесь собирают в емкость для ферментации (12) и заквашивают закваской, состоящей из мезофильных и/или термофильных молочнокислых культур. Состав закваски выбирают в зависимости от региона производителей молока-сырья. Наиболее подходящие закваски содержат Lactococcus lactis или Streptococcus thermophiles или их смесь. Сквашивание ведут до величины pH≤4.6. Сквашенную молочнокислую смесь перемешивают в течение 10-20 мин. При меньшем времени закваска неравномерно распределяется в объеме смеси и увеличивается время сквашивания. Увеличение времени свыше 20 минут не дает существенного выигрыша. После завершения процесса сквашенную молочную смесь перекачивают объемным насосом (13) и нагревают на термизаторе (14) до 55±5°C с выдержкой 3-5 мин, термизация при температуре ниже 50°C и выдержке менее 3 мин приводит к уменьшению производительности мембранной установки и к потере качества готового продукта (недостаточная дегидратация белка), соответственно термизация при температуре выше 60°C с выдежкой более 5 мин приводит к ухудшению качества готового продукта (излишняя денатурация белков, появление пороков - мучнистость, песчанистость). Нагретую смесь перекачивают насосом (15) на установку ультрафильтрации (16), например, марки Tetra Alcross, снабженную мембранами с размером пор 0,1-0,14 мкм (если размер пор менее 0.1 мкм, то существенно уменьшается производительность мембранной установки, и если размер пор более 0,14 мкм, то уменьшается выход готового продукта из-за излишнего отхода белка и жира в сыворотку) для концентрирования, после чего кисломолочный продукт охлаждают, в частности, на пластинчатом охладителе (17) до 6-14°C, например, марки Tetra Plex и подают в буферную емкость (18), из которой его фасуют в потребительскую тару на автомате (19), например, марки GEA.
Ниже приведены примеры осуществления изобретения:
Пример 1.
Для производства кисломолочного продукта берут 10000 кг молока-сырья жирностью 3.7% и содержанием белка 3.2%, содержащего 989 мг/кг кальция и 127 мг/кг магния, помещают в емкость (1), перекачивают насосом (2) в секцию нагревания (3), нагревают до 50°C и подают на сепаратор нормализатор (4). Нормализованную молочную смесь, содержащую жира 1.5%, а белка 3.2%, гомогенизируют на гомогенизаторе (5), а затем пастеризуют в секции пастеризации (6) при температуре 93°C с выдержкой 5 мин. Пастеризованную молочную смесь в количестве 9428,6 кг охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 15°C и перекачивают центробежным насосом для перекачки (9) через буферную емкость (10) на ультрафильтрационную установку (11) с мембраной, имеющей размер пор 80 кД. Полученный в результате ультрафильтрации концентрат в количестве 5657,2 кг, содержащий 2.5% жира, 5.2% белка и 13.1% сухих веществ (СВ), помещают в емкость для ферментации (12). Добавляют в него 0,55 кг закваски, состоящей из смеси мезофильных и термофильных молочнокислых культур (Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus) и сквашивают обычным образом до достижения в кисломолочной смеси величины pH 4.6. Затем перекачивают сквашенную смесь объемным насосом (13) в термизатор (14) и нагревают до 50°C и выдерживают в течение 3 мин. Нагретую смесь перекачивают насосом (15) на установку ультрафильтрации (16) и подвергают ультрафильтрации через мембрану с размером пор 0,1 мкм. Получают 2514.3 кг концентрата, содержащего 4.5% жира, 9.12% белка. Охлаждают полученный концентрат до 6°C на пластинчатом охладителе (17), подают в буферную емкость, из которой расфасовывают готовый кисломолочный продукт в потребительскую тару с показателями - 4.5% жира, 9.12% белка, вязкость 8000 сР, 15 мм/30 сек, 1366 мг/кг кальция и 153 мг/кг магния.
Пример 2.
Для производства кисломолочного продукта берут 8000 кг молока-сырья жирностью 3.6% и содержанием белка 3.1%, помещают в емкость (1), перекачивают насосом (2) в секцию нагревания (3), нагревают до 50°C и подают на сепаратор нормализатор (4). Нормализованную молочную смесь, содержащую жира 2.0%, а белка 3.1%, гомогенизируют на гомогенизаторе (5), а затем пастеризуют в секции пастеризации (6) при температуре 102°C с выдержкой 5 мин. Пастеризованную молочную смесь в количестве 7663.2 кг (сливки от сепарирования 336.8 кг) охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 15°C и перекачивают центробежным насосом для перекачки (9) через буферную емкость (10) на ультрафильтрационную установку (11) с мембраной, имеющей размер пор 80 кД. Полученный в результате ультрафильтрации концентрат в количестве 6130.6 кг, содержащий 2.5% жира, 3.8% белка и 11.73% сухих веществ (СВ), помещают в емкость для ферментации (12). Добавляют в него 0,61 кг закваски, состоящей из смеси мезофильных и термофильных молочнокислых культур (Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus) и сквашивают обычным образом до достижения в кисломолочной смеси величины pH 4.6. Затем перекачивают сквашенную смесь объемным насосом (13) в термизатор (14) и нагревают до 50°C и выдерживают в течение 3 мин. Нагретую смесь перекачивают насосом (15) на установку ультрафильтрации (16) и подвергают ультрафильтрации через мембрану с размером пор 0,1 мкм. Получают 3405.8 кг концентрата, содержащего 4.5% жира и 6.6% белка (3500 сР, 35 мм/30 сек). Охлаждают полученный концентрат до 6°C на пластинчатом охладителе (17), подают в буферную емкость, из которой расфасовывают готовый кисломолочный продукт в потребительскую тару.
Пример 3.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15%, помещают в емкость (1), перекачивают насосом (2) в секцию нагревания (3), нагревают до 50°C и подают на сепаратор нормализатор (4). Нормализованную молочную смесь, содержащую жира 1.8%, а белка 3.15%, гомогенизируют на гомогенизаторе (5), а затем пастеризуют в секции пастеризации (6) при температуре 102°C с выдержкой 8 мин. Пастеризованную молочную смесь в количестве 8599.5 кг (сливки от сепарирования 400.5 кг) охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 15°C и перекачивают центробежным насосом для перекачки (9) через буферную емкость (10) на ультрафильтрационную установку (11) с мембраной, имеющей размер пор 80 кД. Полученный в результате ультрафильтрации концентрат в количестве 6191.6 кг, содержащий 2.5% жира, 4.3% белка и 12.2% сухих веществ (СВ), помещают в емкость для ферментации (12). Добавляют в него 0,61 кг закваски, состоящей из смеси мезофильных и термофильных молочнокислых культур (Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus) и сквашивают обычным образом до достижения в кисломолочной смеси величины pH 4.6. Затем перекачивают сквашенную смесь объемным насосом (13) в термизатор (14), нагревают до 50°C и выдерживают в течение 3 мин. Нагретую смесь перекачивают насосом (15) на установку ультрафильтрации (16) и подвергают ультрафильтрации через мембрану с размером пор 0,1 мкм. Получают 3095.8 кг концентрата, представляющего собой творог и содержащего 5% жира и 8.3% белка (5000 сР, 25 мм/30 сек). Охлаждают его до 6°C на пластинчатом охладителе (17), подают в буферную емкость, из которой расфасовывают готовый творог в потребительскую тару.
Пример 4.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только пастеризуют нормализованную смесь при 93°C, и далее как в Примере 3.
Пример 5.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее как в Примере 3 осуществляют способ, только пастеризованную молочную смесь охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 50°C и далее осуществляют способ как в Примере 3.
Пример 6.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее как в Примере 3, только пастеризованную молочную смесь охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 35°C, и далее осуществляют способ как в Примере 3.
Пример 7.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только охлажденную подготовленную молочную смесь подают на ультрафильтрационную установку (11), снабженную мембранами с размером пор от 50 кД, и далее осуществляют способ как в Примере 3.
Пример 8.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только охлажденную подготовленную молочную смесь подают на ультрафильтрационную установку (11), снабженную мембранами с размером пор от 500 кД, и далее осуществляют способ, как в Примере 3.
Пример 9.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15%) и далее осуществляют способ как в Примере 3, только сквашенную смесь объемным насосом (13) перекачивают в термизатор (14) и нагревают до 55°C, и далее как в Примере 3.
Пример 10.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ, как в Примере 3 только сквашенную смесь объемным насосом (13) перекачивают в термизатор (14) и нагревают до 60°C и далее осуществляют способ, как в Примере 3.
Пример 11.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только сквашенную смесь объемным насосом (13) перекачивают в термизатор (14),  нагревают до 50°C и выдерживают в течение 5 мин, и далее как в Примере 3.
Пример 12.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только сквашенную смесь объемным насосом (13) перекачивают в термизатор (14), нагревают до 50°C и выдерживают в течение 4 мин, и далее осуществляют способ как в Примере 3.
Пример 13.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только подогретую смесь подают на установку ультрафильтрации (16), снабженную мембранами с размером пор 0,14 мкм, и далее осуществляют способ как в Примере 3.
Пример 14.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только подогретую смесь подают на установку ультрафильтрации (16), снабженную мембранами с размером пор 0,12 мкм, и далее осуществляют способ, как в Примере 3.
Пример 15.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только кисломолочный продукт охлаждают на пластинчатом охладителе (17) до 14°C.
Пример 16.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.15% и далее осуществляют способ как в Примере 3, только кисломолочный продукт охлаждают на пластинчатом охладителе (17) до 10°C.
Пример 17.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка и далее осуществляют способ как в Примере 3, только в полученный на ультрафильтрации концентрат добавляют 0.58 кг закваски, состоящей из мезофильной молочно-кислой культуры (Lactococcus lactis).
Пример 18.
Для производства кисломолочного продукта берут 9000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка и далее осуществляют способ как в Примере 3, только в полученный на ультрафильтрации концентрат добавляют 0.63 кг закваски, состоящей из термофильной молочно-кислой культуры (Streptococcus thermophiles).
Пример 19.
Для производства кисломолочного продукта, в частности простокваши, берут 20000 кг молока-сырья жирностью 3.5% и содержанием белка 3.1%, содержащего 1020 мг/кг кальция и 129 мг/кг магния, помещают в емкость (1), перекачивают насосом (2) в секцию нагревания (3), нагревают до 50°C и подают на сепаратор-нормализатор (4). Нормализованную молочную смесь, содержащую жира 2.5%, а белка 3.1%, гомогенизируют на гомогенизаторе (5), а затем пастеризуют в секции пастеризации (6) при температуре 94°C с выдержкой 5 мин. Пастеризованную молочную смесь в количестве 19466.7 кг охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 15°C и перекачивают центробежным насосом для перекачки (9) через буферную емкость (10) на ультрафильтрационную установку (11) с мембраной, имеющей размер пор 100 кД. Полученный в результате ультрафильтрации концентрат в количестве 15698.9 кг, содержащий 3.1% жира, 3.8% белка и 12.3% сухих веществ (СВ), помещают в емкость для ферментации (12). Добавляют в него 0.73 кг закваски, состоящей из смеси мезофильных и термофильных молочно-кислых культур (Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus) и сквашивают обычным образом до достижения в кисломолочной смеси величины pH 4.6. Затем перекачивают сквашенную смесь объемным насосом (13) в термизатор (14) и нагревают до 50°C и выдерживают в течение 3 мин. Нагретую смесь перекачивают насосом (15) на установку ультрафильтрации (16) и подвергают ультрафильтрации через мембрану с размером пор 0,1 мкм. Получают 12478.6 кг концентрата, содержащего 3.9% жира, 4.7% белка, 1220 мг/кг кальция и 143 мг/кг магния. Охлаждают полученный концентрат до 8°C на пластинчатом охладителе (17), подают в буферную емкость, из которой расфасовывают готовый продукт простоквашу в потребительскую тару с показателями - 3.9% жира, 4.7% белка, вязкость 2000 сР, 120 мм/30 сек, 1230 мг/кг кальция и 143 мг/кг магния.
Пример 20.
Для производства кисломолочного продукта, в частности сметаны, берут 15000 кг молока-сырья жирностью 3.8% и содержанием белка 3.15%, содержащего 920 мг/кг кальция и 112 мг/кг магния, помещают в емкость (1), перекачивают насосом (2) в секцию нагревания (3), нагревают до 50°C и подают на сепаратор нормализатор (4). Нормализованную молочную смесь, содержащую жира 3.7%, а белка 3.15%, гомогенизируют на гомогенизаторе (5), а затем пастеризуют в секции пастеризации (6) при температуре 96°C с выдержкой 5 мин. Пастеризованную молочную смесь в количестве 14958.7 кг, охлаждают в секции охлаждения (8) до температуры 15°C и перекачивают центробежным насосом для перекачки (9) через буферную емкость (10) на ультрафильтрационную установку (11) с мембраной, имеющей размер пор 90 кД. Полученный в результате ультрафильтрации концентрат в количестве 9224.5 кг, содержащий 6% жира, 4.9% белка и 16.3% сухих веществ (СВ), помещают в емкость для ферментации (12). Добавляют в него 0.5 кг закваски, состоящей из смеси мезофильных и термофильных молочнокислых культур (Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus) и сквашивают обычным образом до достижения в кисломолочной смеси величины pH 4.6. Затем перекачивают сквашенную смесь объемным насосом (13) в термизатор (14) и нагревают до 50°C и выдерживают в течение 3 мин. Нагретую смесь перекачивают насосом (15) на установку ультрафильтрации (16) и подвергают ультрафильтрации через мембрану с размером пор 0,09 мкм. Получают 5534.7 кг концентрата, содержащего 10% жира, 8% белка (10000 сР, 15 мм/30 сек), 1320 мг/кг кальция и 162 мг/кг магния. Охлаждают полученный концентрат до 10°C на пластинчатом охладителе (17), подают в буферную емкость, из которой расфасовывают готовый продукт сметану в потребительскую тару с показателями - 10% жира, 8% белка, вязкость 10000 сР, 15 мм/30 сек, 1320 мг/кг кальция и 162 мг/кг магния.
Исследование продуктов на подтверждение сроков годности
Продукт прошел исследование на предполагаемый срок годности 21 день (согласно рекомендациям МУК 4.2.1847-04 для подтверждения срока годности используется коэффициент резерва для скоропортящихся продуктов детского питания раннего возраста равный 2), соответственно программа исследований была рассчитана на 42 дня.
Продукт прошел исследование на предполагаемый срок годности 21 день с подтверждением 17 дней с учетом коэффициента резерва 2 для питания детей раннего возраста.