Загальні технологічні операції виробництва сметани резервуарним способом

Сметану виготовлюють резервуарним та термостатним способами. Ці способи розрізнюються між собою тільки методом сквашування вершків.

Технологічний процес одержання сметани резервуарним способом складається з наступних операцій: приймання, підготовка молока та вершків; сепарування молока; нормалізація вершків; пастеризація вершків; гомогенізація вершків; охолодження вершків до температури заквашування; заквашування та сквашування вершків; фасування, упакування, маркування сметани; охолодження та визрівання сметани; зберігання сметани.

Приймання та підготовка молока та вершків. Вершки, незбиране та знежирене молоко після приймання очищують від механічних домішок, охолоджують та зберігають до переробки не більше 12 годин. Отримані вершки бажано відразу направляти на вироблення сметани, хоча допускається зберігання пастеризованих та охолоджених до температури 2...6 ºС вершків не більше 6-ти годин.

У випадку використання пластичних вершків, їх поверхневий шар зачищують, розрізають на куски масою до 2 кг та розплавляють. Для цього вершки завантажують у ванни з підігрітим до температури 50...60 ºС молоком чи використовують плавителі. Заморожені вершки подрібнюють та розморожують.

Сухі вершки, сухе незбиране молоко та знежирене молоко розчиняють у воді при температурі 45...50 ºС, охолоджують до температури 4...6 ºС та витримують 3...4 години для кращого розчинення. Одержану молочну суміш перемішують та визначають у ній вміст жиру.

Сепарування молока. Незбиране молоко підігрівають до температури 40...45 ºС та сепарують. На ефективність сепарування у значній мірі впливають густина, в‘язкість та кислотність молока. Сепарування молока підвищеної густини та постійної в‘язкості сприяє покращанню відділення жиру. В свою чергу, на в‘язкість молока впливають його кислотність, температура, попередня теплова та механічна обробка та ін.

Нормалізація вершків. Одержані вершки нормалізують по жиру з врахуванням кількості закваски та вмісту жиру у молоці, на якому вона виготовлена. Нормалізацію вершків не слід проводити незбираним молоком, бо це може призвести до появи крупкуватої консистенції сметани. Краще нормалізувати вершки маслянкою або знежиреним молоком.

Пастеризація вершків. Нормалізовані вершки пастеризують при температурі 85...90 ºС з витримкою від 15 с до 10 хв та при 90...95 ºС з витримкою від 15...20 с до 5 хв в залежності від виду сметани.

Достатньо високі температури пастеризації вершків застосовують для максимального винищення сторонньої мікрофлори, яка при підвищеному вмісті жиру має більшу опірність до теплової обробки, для зруйнування імунних тіл, що заважають розвитку молочнокислих бактерій, інактивації ферментів та для одержання сметани необхідної в‘язкості, з низьким синерезисом та більшою стійкістю до механічного впливу. Останнє пояснюється тим, що високі температури пастеризації спричиняють денатурацію сироваткових білків, які разом з казеїном приймають участь в утворенні згустку та зміцнюють його. Під дією високих температур зменшуються вади смаку і запаху вихідних вершків, відбувається інтенсивне утворення реактивно спроможних сульфгідрільних груп, що знижують окисно-відновний потенціал плазми, зв‘язують важкі метали та виконують роль антиоксидантів. Для збереження утворених при пастеризації ароматичних речовин та зменшення ступеня зруйнування вітамінів вершки слід пастеризувати та витримувати у закритій системі.

Нарівні з позитивною дією, підвищені температури пастеризації вершків при температурі 96...100 ºС можуть бути причиною дестабілізації жиру, а також погіршувати структурно-механічні властивості згустку та консистенцію продукту. Багатократна термомеханічна обробка вершків (подвійна пастеризація, охолодження, перекачування) також призводить до вад консистенції та смаку (рідка, крупинчаста консистенція, салистий смак та ін.). Пастеризація вершків повинна бути одноразовою

Гомогенізація вершків. Гомогенізації піддають пастеризовані та охолоджені до температури 60…70 ºС вершки. В залежності від масової частки жиру у вершках, тиск гомогенізації складає 7…15 МПа. Новоутворені жирові кульки адсорбують до 25 % казеїну. Таким чином, при гомогенізації проходить перетворення жирових кульок вершків, при якому вони починають поводитися як міцели казеїну, що супроводжується так званим уявним збільшенням вмісту протеїнів. В гомогенізованих вершках жирові кульки розподіляються у білковій структурі гелю не безсистемно, як у негомогенізованій системі, а рівномірно.

Гомогенізувати вершки краще після пастеризації, що дозволяє позбутися неоднорідної крупинчастої консистенції. Ця вада є наслідком того, що, гомогенізація знижує стабільність білкової фази, а подальша пастеризація може викликати появу пластівців білку. Проведення гомогенізації до пастеризації інтенсифікує утворення пригару та погіршує ефективність пастеризації внаслідок підвищення в‘язкості гомогенізованих вершків, що є захисним бар‘єром для бактерій. Але разом з тим, у процесі гомогенізації до пастеризації знижується можливість окиснення та ліполізу у вершках, що позитивно впливає на якість готового продукту. Для забезпечення необхідних органолептичних властивостей сметани подовженого терміну зберігання гомогенізацію рекомендують проводити до пастеризації.

Надмірне дробіння жирової фракції вершків під час гомогенізації може призвести до утворення великих гроноподібних агломератів з 10-20-ти жирових кульок. Виникненню таких утворень сприяє зниження електричного заряду на поверхні кульок і виділення вільного жиру. Рідкий жир є цементуючою речовиною, що сприяє злипанню жирових кульок у агломерати. У вершках з вмістом жиру від 30 % і більше при гомогенізації може не вистачити оболонкових речовин для стабілізації знов утворених жирових кульок. Це також може призвести до підвищення кількості вільного жиру та утворення агломератів жирових кульок та білкових компонентів. Інтенсивності утворення агломератів жирових кульок також сприяє зниження стабільності білків. Щоб запобігти цьому, проводять двоступеневу гомогенізацію, коли при низькому тиску на другому ступені утворені агломерати частково руйнуються, а також намагаються наблизити температуру гомогенізації до температури пастеризації. Останнє надає можливість вести процес гомогенізації при дещо нижчому тиску.

У виробництві сметани з високою жирністю можна гомогенізувати лише частину вершків, а сметану 20 %-ної жирності і нижче виробляють тільки з повністю гомогенізованих вершків. Для сметани 25 %-ної жирності об‘ємна частка вершків, що йдуть на гомогенізацію, по відношенню до їх загального об‘єму може складати 70...80 %, а для сметани 30 %-ної жирності – 50...70 %.

З підвищенням масової частки жиру у вершках, необхідно зменшувати тиск гомогенізації, бо може статися вищевказана дестабілізація молочного жиру. Так, одноступеневу гомогенізацію для вершків 20 % жиру проводять при 9...12 Мпа, для вершків з 25...30 % жиру – при 8...11 Мпа. Двоступеневу гомогенізацію для вершків з 20 % жиру зазвичай проводять на 1-му ступені при 9...12 та ІІ-му – при 5...6 мПа; для вершків з 30 % жиру – відповідно при 8...10 та 3..5 Мпа. Температуру гомогенізації вершків приймають в межах 60...70 ºС. Застосування вищих та нижчих температур гомогенізації викликає збільшення агломератів жирових кульок, зниження стабільності жирової та білкової фази, що негативно впливає на консистенцію сметани.

Режими гомогенізації слід встановлювати з врахуванням свіжості та термостійкості сировини. Двоступенева гомогенізація, у порівнянні з одноступеневою, менше впливає на стабільність жирової та білкової фази вершків, і сметана за цих умов має кращу консистенцію. При одноступеневій гомогенізації бажане застосування невисокого тиску (8…10 Мпа) для запобігання одержання нестійкої до температурних та механічних дій консистенції. При двоступеневій гомогенізації тиск на другому ступені встановлюють як 1/3 від значення тиску на першому ступені.

Охолодження вершків до температури заквашування. Після гомогенізації вершки охолоджують до температури сквашування 20...26 ºС або 26...28 ºС (при використанні закваски, приготовленої на мезофільних молочнокислих стрептококах). Заквашування сметани дієтичної та сметани 15 %-ї жирності заквасками на мезофільних та термофільних молочнокислих стрептококах ведуть при температурі 28...32 ºС, а сметани ацидофільної – при температурі 40...44 ºС.

Заквашування та сквашування вершків. Вершки заквашують шляхом внесення у них бактеріальної закваски в процесі або після заповнення ними ємності. Неприпустимо вносити закваску у резервуар до початку наповнення його вершками, бо це може призвести до місцевої коагуляції білків вершків та неоднорідної крупкуватої консистенції сметани. Закваску краще за все вносити за допомогою насоса-дозатора в потоці або поступово при перемішуванні через певний час після початку наповнення емності вершками. Після внесення закваски вершки перемішують 10...15 хв. Через 1 год допускається повторне перемішування заквашених вершків, після чого їх залишають у спокої до утворення згустка та зростання кислотності.

Норма бактеріальної закваски на пастеризованому молоці повинна бути у межах 2-5 %, на стерилізованому – не менше 1 %, активізованого бактеріального концентрату – 0,5-1 %.

Кислотність згустку зростає до 68...70 ºТ (для дієтичної), 55...75 ºТ (для 15%-ної), 65...80 ºТ (для 20%-ної), 65...70 ºТ (для 30%-ної), 60...65 ºТ (для 40%-ної сметани). При використанні бактеріальних концентратів необхідно проводити їх попередню активізацію. Активізацію здійснюють на протязі декількох годин при оптимальній для сквашування температурі.

Тривалість сквашування вершків - 13...16 год. Під час сквашування проходить зброджування молочного цукру з утворенням молочної кислоти та ароматичних речовин (діацетилу, ацетоїну, летких жирних кислот, спиртів, етерів), що обумовлює приємний специфічний смак та запах сметани. Процес сквашування вершків можна регулювати шляхом зміни температури та тривалості сквашування, кількості внесеної закваски, підбору заквасок за їх активністю. Сквашені вершки перемішують протягом 3...15 хвилин до одержання однорідної консистенції, охолоджують до температури 18...20 ºС та направляють на фасування та упакування. Перемішування не слід проводити дуже активно: кількість обертів мішалки на хвилину приймають близько 20-ти. Сметану бажано направляти на фасування самопливом для запобігання розріджування згустку внаслідок механічного впливу насосів. Діаметр трубопроводів при цьому повинен бути не менше 50 мм при мінімально допустимому перепаді рівней по висоті. Допускається подача сквашених вершків насосами об‘ємного типу. Для витискування сметани з резервуарів, оснащених відповідними пристроями, дозволяється використовувати очищене стисле повітря, що подається під тиском 0,05±0,02 Мпа.

Фасування, упакування, маркування сметани. Тривалість фасування сквашених вершків з однієї ємності – не більше 4 годин при температурі не нижче 16 ºС. Сметану фасують у дрібну та крупну тару. В якості дрібної тари використовують широкогорлі скляні баночки та пляшечки, поліетиленові термозварювальні коробочки та стаканчики, полістиролові та поліпропіленові стаканчики, картонні стаканчики, стаканчики з комбінованого матеріалу, коробочки з полістирольної плівки та полівінілхлоридної плівки, пакети з полімерної плівки масою 0,25-1 кг; пакети із заготовок типу „Пюр-Пак” масою 0,25-0,5 кг. В якості крупної тари використовують металеві фляги місткістю до 38 л та дерев”яні бочки до 50 л. Фасовану та упаковану сметану маркують згідно вимогам стандарту та направляють у холодильні камери для охолодження до температури 5...8 ºС та подальшого визрівання.

Охолодження та визрівання сметани – дуже важливі процеси для формування її органолептичних властивостей. Тривалість визрівання продукту у крупній тарі становить 12...48 годин, у дрібній – 6...8 годин при температурі 1...6 ºС. При визріванні в‘язкість сметани значно збільшується за рахунок додаткового структурування системи при подальшій кристалізації та затвердіванні гліцеридів молочного жиру, набуханні білків за низьких температур. Окрім того, при визріванні сметани процес кислотоутворення уповільнюється, а розвиток ароматоутворюючої мікрофлори посилюється. При цьому накопичуються ароматичні речовини, продукти ліполізу та протеолізу, що, в цілому, і формує специфічні для сметани запах, смак та аромат.

Зберігання сметани. Після визрівання сметана зберігається до реалізації у холодильних камерах при температурі 4±2 ºС. Термін зберігання сметани становить не більше 72 годин, дієтичної – не більше 48 годин. Для сметани зі стабілізаторами, в тому числі термізованої, - до 7...14 діб. Для сметани (жиру 25-; 30 %) у транспортній тарі (бочках, флягах) для вищого гатунку – не більше 15 діб та при 1...2 ºС – до 1,5 місяця, при жирності сметани 20 % - не більше 1 місяця. При зберіганні не допускається підморожування сметани, тому що її консистенція стає неоднорідною та крупинчастою.