Основной особенностью технологии кисломолочных продуктов является молочнокислое брожение. Этот процесс называется также сквашиванием, или ферментацией. Сбраживание, или расщепление лактозы, осуществляется благодаря действию бактерий.

Брожение может быть гомоферментативным, моноферментативным или смешанным (молочнокислое и спиртовое). Характер брожения можно изменить путем использования заквасок с разным видовым составом микрофлоры.

По характеру сквашивания молока диетические кисломолочные продукты условно подразделяют на две группы: полученные в результате только молочнокислого брожения (простокваши, ацидофильное молоко, йогурт и др.) и смешанного — молочнокислого и спиртового (кефир, кумыс и др.).

При молочнокислом брожении на молочный сахар воздействует фермент лактаза, выделяемый молочнокислыми бактериями. На первой стадии брожения молекула лактозы расщепляется на две молекулы моносахаридов - глюкозу и галактозу. В результате ферментных превращений из глюкозы и галактозы вначале образуется пировиноградная кислота, которая под действием фермента кодегидразы затем восстанавливается до молочной кислоты. В результате побочных процессов, протекающих одновременно с молочнокислым брожением, из лактозы образуются некоторые летучие кислоты, диоксид углерода и др. Под действием ароматобразующих бактерий молочный сахар разлагается с образованием диацетила, придающего продукту специфический запах.

В ходе молочнокислого брожения на образование молочной кислоты, диацетила и других веществ расходуется 20...25 % всей содержащейся в молоке лактозы. Остальное ее количество поступает в организм человека и потребляется в процессе жизнедеятельности молочнокислой микрофлоры кишечника.

При смешанном брожении на лактозу воздействуют ферменты молочнокислых бактерий и молочных дрожжей. Молочный сахар вначале также расщепляется на глюкозу и галактозу, из которых образуется пировиноградная кислота. Под действием ферментов молочнокислых бактерий часть пировиноградной кислоты восстанавливается до молочной кислоты, а другая под действием фермента карбоксилазы, содержащейся в клетках молочных дрожжей, расщепляется на уксусный альдегид и диоксид углерода:

СН₃СОСООН ® СН₃СОН + СО₂.

Уксусный альдегид восстанавливается в этиловый спирт:

СН₃СОН + 2 Н ® С₂Н₆ О.

В общем виде спиртовое брожение можно представить так: C₁₂H₂₂O₁₁ + Н₂ = 4 С₂Н₆О + 4 СО₂.

Образующаяся в процессе молочнокислого и смешанного брожения молочная кислота взаимодействует с казеинаткальцийфосфатным комплексом молока, снижает Н-ионами его отрицательный заряд и отщепляет кальций. В результате частицы казеина теряют устойчивость, агрегируют и коагулируют.

Ассортимент кисломолочных продуктов во многом обусловлен видовым составом применяемой полезной микрофлоры, входящей в состав заквасок. Состав микрофлоры основных видов заквасок, используемых в технологии кисломолочных продуктов, мороженого и других продуктов, приведен в табл.

Состав микрофлоры заквасок, применяемых при производстве кисломолочных продуктов

Производители цельномолочных продуктов применяют закваски, поставляемые на рынок зарубежными фирмами «Хр. Хансен», «Даниско», «Дегусса», «ЭКО КОМ» (Болгария) и др. В состав микрофлоры заквасок зарубежных фирм помимо перечисленных выше микроорганизмов дополнительно входят Leuconostoc pseudomesenteroides, Bifidobacterium lactis, Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus subsp. marxianus, Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis, Lactobacillus kefir, Candida kefir, Saccharomyces unisporus и др.

Закваски составляют из отдельных изученных по комплексу свойств штаммов, которые получают в специализированных лабораториях чистых культур. На специальных биофабриках производят закваски, которые фасуют в стеклянные флаконы, специальные контейнеры, стаканчики из полистирола с герметичной укупоркой, в пакеты из комбинированных влагонепроницаемых полимерных материалов и фольги.

В зависимости от физического состояния закваски подразделяют на жидкие, глубокозамороженные, сухие, на плотных питательных средах.

В зависимости от технологии получения закваски подразделяют: на бактериальные закваски (традиционные), в технологии которых не производят концентрирование микробных клеток, поэтому количество жизнеспособных клеток в них составляет N(10⁸ - 10⁹) КОЕ в 1 г (см³);

бактериальные концентраты (стартовые культуры прямого внесения), в технологии которых обязательно проводится концентрирование бактериальной биомассы, поэтому количество жизнеспособных клеток в них составляет N×(10¹⁰ -10¹¹) КОЕ в 1 г (см³).

В зависимости от методов получения закваски подразделяют: на лиофилизированные культуры (как правило, запаянные в ампулы в атмосфере инертного газа), обычно это типовые музейные чистые культуры микроорганизмов;

закваски традиционные в жидком (в пробирках, бутылочках) виде, а также, например, лактозосбраживающие дрожжи - на скошенном агаре;

сухие закваски (отечественные получают сублимацией -методом залива с последующей упаковкой в пакеты из полимерных материалов или в стеклянных пенициллиновых флаконах);

сухие бактериальные концентраты, полученные на основе заквасок или монокультур (во флаконах или пакетах из полимерных материалов);

закваски прямого внесения лиофилизированные (DVS - Cr Hansen, DVI - Danisco или др.), зарубежного или отечественного производства;

закваски прямого внесения глубокозамороженные, импортные; кефирные грибки натуральные или сухие, предназначенные для производства кефира;

кефирные культуры, импортные, предназначенные для производства кефирного продукта.

Способность готовых форм заквасок сохранять свойства в процессе хранения зависит от исходного качества (количества жизнеспособных клеток в 1 г, массовой доли влаги); способа фасования; видов упаковочных материалов; температуры и относительной влажности воздуха при хранении; продолжительности хранения; соблюдения условий хранения. Существует несколько способов хранения заквасок: кратковременный (в жидком виде при температуре 2...6 °С - в течение 10 сут);

средней длительности (в замороженном виде при температуре минус 18… минус 45 °С - в течение 8... 12 мес);

длительный (в сухом виде при температуре не выше минус 18 °С - в течение 6... 12 мес. и более).

Закваски в жидком виде (в пробирках, бутылочках) и на плотных питательных средах (пробирках, чашках Петри) производятся в малых количествах по индивидуальным заказам, так как срок их годности ограничен [хранят при температуре (4 ± 2) °С не более 10 сут].

Наибольшим спросом у производителей пользуются закваски в замороженном или сухом виде.

Закваски прямого внесения глубокозамороженные, импортные, поставляются как в форме таблеток, упакованных в пакеты, так и в виде однородной замороженной массы, упакованной в пакеты (как правило из непрозрачных материалов) или в специальные контейнеры. Закваски прямого внесения глубокозамороженные рекомендуют, как правило, хранить при температуре минус 45 °С в течение 12 мес или в соответствии со сроком годности, указанным на упаковке (зависит от рекомендаций фирмы-производителя).

Большинство сухих заквасок поставляется на рынок в пакетах из комбинированных полимерных материалов, которые рекомендуют хранить при температуре минус 18 °С 6...24 мес или как указано на упаковке. Импортируемые лиофилизированные закваски допускается транспортировать при температуре окружающей среды в течение 10 сут.

Порядок активизации и использования жидких и сухих заквасок. В настоящее время закваски в жидком виде практически не применяют, так как у них очень короткий срок годности. При поступлении закваски в жидком виде на предприятие ее хранят при температуре (4 ± 2) °С не более 1 сут, после чего перевивают в свежую питательную среду, культивируют при оптимальной температуре развития, затем контролируют и только после этого используют в качестве лабораторной закваски.

Для определения количества требуемой лабораторной, пересадочной и производственной закваски необходимо знать объемы получаемого продукта с использованием конкретного вида закваски. Традиционная схема получения производственной закваски из жидкой или сухой форм заквасок приведена на рис. 2.2.1. Лабораторную закваску готовят в микробиологической лаборатории. Для приготовления заквасок используют обезжиренное молоко, допускается применение цельного молока и восстановленного обезжиренного молока, а также других специальных питательных сред в зависимости от состава микрофлоры. Используемое сырье для получения закваски обязательно должно быть проверено по физико-химическим показателям (титруемая кислотность не выше

18 °Т, плотность не менее 1028,0 кг/м3) и на отсутствие ингибирующих веществ. Предварительно молоко или другие питательные среды, предназначенные для приготовления заквасок, стерилизуют в лабораторной посуде, закрытой ватно-марлевыми пробками или пробками из других материалов, используемых для микробиологических работ. Лабораторную и пересадочную закваски готовят на стерилизованном молоке или питательной среде. Стерилизацию осуществляют в автоклавах при рекомендуемых для каждой среды режимах. Окончание стерилизации определяют по специальным индикаторным тестам, помещаемым в автоклав, при выдерживании заданного режима стерилизации (для молока - косвенно по кремовому оттенку, который оно приобретает; слишком темный оттенок свидетельствует о том, что молоко передержано в автоклаве и поэтому в нем будет плохо развиваться микрофлора заквасок). Колбы или бутылки с питательными средами охлаждают до 20 °С и хранят до 5 сут при комнатной температуре. Молоко, прошедшее стерилизацию в бидонах или ушатах, закрытых пергаментом и крышками, следует использовать в день приготовления.

Производственную закваску готовят на обезжиренном молоке нормализованной молочной смеси либо на специальных питательных средах. Для приготовления закваски используют следующие емкости: специальные заквасочники, ванны, резервуары для кисломолочных продуктов. Все емкости должны иметь двойные стенки, между которыми можно пропускать горячую или холодную воду.

Для получения производственной закваски молоко пастеризуют (при этом его нагревают до 95...98 °С и выдерживают 30...60 мин), охлаждают до температуры, оптимальной для развития вносимых микроорганизмов [кефирные грибки: (20 ± 2) °С, мезофильные: 25...28 °С, бифидобактерии: 37...38 °С, термофильные: 40...43°С]. После охлаждения в емкости вносят лабораторную либо пересадочную закваску в необходимом количестве, термостатируют при оптимальной температуре развития до образования сгустка, который должен образоваться за время, зависящее от вида микроорганизмов, как указано в Технологической инструкции по приготовлению и применению заквасок и бактериальных концентратов для кисломолочных продуктов на предприятиях молочной промышленности. После образования сгусток охлаждают до температуры 2...6 °С и используют в производстве кисломолочных продуктов. Производственную закваску используют непосредственно для приготовления кисломолочных продуктов. Она подается из заквасочного отделения в резервуары для кисломолочных продуктов в потоке вместе с молоком либо в начале, либо в конце заполнения резервуаров молоком. Производственная закваска подается по тщательно вымытым и продезинфицированным трубопроводам. Производственную закваску, приготовленную на пастеризованном молоке, рекомендуется хранить при 2...6 °С не более 24 ч, а на стерильном молоке или питательной среде - не более 72 ч.

Не допускается хаотично, без предварительных исследований, смешивать закваски в производственных условиях, так как это в дальнейшем приведет к обострению фаговой инфекции на предприятии.

Порядок применения сухих бактериальных концентратов. Инструкциями предусмотрено два способа применения отечественных бактериальных концентратов. Первый заключается в использовании баккон-центрата без активизации. Бакконцентрат вносят сразу в емкость для получения продукта, в которую подается нормализованная смесь при тщательном перемешивании. Желательно предварительно растворить бакконцентрат в небольшом количестве стерильного молока, физиологического раствора или воды. Через некоторое время после полного заполнения емкости следует провести дополнительное перемешивание для более равномерного распределения биомассы бактерий, внесенной с бакконцентратом. Это очень важный этап, так как при недостаточном перемешивании бактериальный концентрат может осесть в каком-либо месте емкости, что сильно затруднит получение готового продукта. Второй способ предусматривает использование бакконцентрата с активизацией. При активизации бакконцентрата его вносят в стерильное молоко, температура которого оптимальна для развития микрофлоры, входящей в состав данного вида концентрата. Затем молоко помешают в термостат, в котором культивируют до титруемой кислотности 28...35 °Т в зависимости от вида концентрата. Активизированный концентрат можно использовать для приготовления производственной закваски или для непосредственного получения продукта. Цель активизации - реанимировать сухие клетки до начала фазы логарифмического роста и именно в этот момент внести бакконцентрат в продукт. На предприятиях часто нарушают порядок активизации бакконцентратов, считая, что необходимо получить сгусток в молоке. Это приводит к тому, что вместо активизации бактериального концентрата фактически получают закваску, в которой количество клеток полезной микрофлоры гораздо меньше, чем в бакконцентрате, что не позволит получить качественный продукт.

При применении бактериальных концентратов для приготовления заквасок одну порцию бактериального концентрата (1 г сухого или 10 г замороженного) термофильного стрептококка или лактококков вносят в 300 л молока, охлажденного до оптимальной температуры развития микроорганизмов, и оставляют до образования сгустка, перемешивая в течение 2,5...3,0 ч каждые 30 мин. Если бактериальный концентрат состоит из мезофильных и термофильных микроорганизмов, то его вносят в 500 л молока. Если бактериальный концентрат состоит из болгарской или ацидофильной палочек, то одну порцию вносят в 100 л молока.

Бактериальные концентраты могут быть использованы для приготовления производственной закваски или непосредственно для получения продукта

Порядок применения заквасок прямого внесения. Закваски прямого внесения (DVS и DVI) применяются непосредственно для получения продукта. Поскольку закваски прямого внесения поступают от разных производителей, то при их использовании следует пользоваться рекомендациями той фирмы, которая реализует или производит данные закваски.