1. Podstawowy skład mleka i formy występowania jego składników

Składniki mleka:

• Woda 87,5%

• Sucha masa 12,5%, w tym:

• Białko 3,2%

• Tłuszcz 3,6%

• Laktoza 4,8%

• Popiół 0,7%

• Pozostałe składniki 0,2%

Skład zależy między innymi od gatunku, rasy. Wpływ mają czynniki genetyczne, fizjologiczne, żywieniowe, środowiskowe.

Mleko to mieszanina wieloskładnikowa, jest wielodyspersyjnym układem trzech faz:

• Emulsyjnej (tłuszcz),

• Koloidalnej (kazeina i część soli mineralnych),

• Molekularnej (wodny roztwór właściwy laktozy, soli mineralnych i białek serwatkowych).

Tłuszcz:

• W postaci drobnych kuleczek o wymiarach 1-20 µm, na powierzchni których występuje otoczka fosfolipidowo-białkowa o grubości ok. 0,01 µm,

• Skład tłuszczu mlekowego:

• Triacyloglicerole 97,5%,

• Diacyloglicerole 0,36%,

• Monoacyloglicerole 0,0207%,

• Fosfolipidy 0,6 %,

• Cholesterol 0,31%,

• Estry cholesterolu śladowe ilości,

• Wolne kwasy tłuszczowe 0,027%.

Białka:

• Kazeina występuje jako kazeinian wapnia, występuje w mleku surowym w postaci drobnych, okrągławych utworów- tzw. miceli, o średnicy 50-250 nm,

• Białka serwatkowe - w surowym mleku, głównie w stanie molekularnego rozproszenia.

Laktoza i sole mineralne:

• Z wyjątkiem części fosforanu wapniowego tworzą roztwór właściwy w wodzie, pozostając w stanie molekularnego, a w pewnym stopniu i jonowego rozproszenia,

• Fosfor:

• 70% fosforu to związki mineralne:

• Fosfor mineralny koloidalny 38,5%,

• Fosfor mineralny w roztworze 33%.

• 30% fosforu to związki organiczne:

• Z kazeiną 20%,

• W estrach organicznych 7%,

• Z lipidami 1,5%.

• Wapń:

• 2/3 ilości związane z kazeiną, w postaci koloidalnego dwu i trójwapniowego fosforanu, cementującego kompleksy w micelach,

• 10% wapnia jonowego,

• 20% to niezdysocjowane związki rozpuszczalne jako cytrynian wapnia, fosforany, wodorofosforany i wodorowęglany.

2. Metody obróbki termicznej stosowane w mleczarstwie. Cieplnie indukowane zmiany w mleku.

Procesy cieplne mleka odgrywają ważną rolę w przetwórstwie mleka. Do najważniejszych z nich zalicza się pasteryzację i obróbkę wysokotermiczną, tzw. UHT (ang. Ultra High Temperature). Są to procesy złożone, wymagają bowiem stosowania kolejno operacji podgrzewania i ochładzania produktu. W zależności od kierunku przetwarzania mleka, często są stosowane także pojedyncze operacje cieplne, kiedy jest wymagane tylko podgrzanie lub ochłodzenie strumienia cieczy.

Mleko spożywcze można poddać działaniu wysokiej temperatury w procesie pasteryzacji. Pasteryzacja ma na celu zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych. Parametry (czas i temperatura ) pasteryzacji zależą od czystości mikrobiologicznej mleka. Mleko o niewielkiej liczbie drobnoustrojów będzie można poddać łagodniejszym parametrom pasteryzacji niż mleko surowe o dużym zanieczyszczeniu mikrobiologicznym.



Mleko UHT jest poddawane sterylizacji momentalnej (Ultra High Temperature) w temperaturze 135-150ºC przez 1-2 s i następnie szybko chłodzone do około 20ºC. Taka obróbka termiczna ma na celu całkowite zniszczenie żywych komórek drobnoustrojów oraz ich form przetrwalnych (tzw. przetrwalników), dlatego mleko UHT wykazuje znacznie dłuższą trwałość (do 90 dni) w porównaniu z pasteryzowanym (kilka dni). Pakowane jest w kartoniki wielowarstwowe w sposób aseptyczny, czyli uniemożliwiający dostanie się do środka mikroorganizmów. Dzięki temu można je pić od razu po otwarciu.
Mleko pasteryzowane natomiast ogrzewa się w temperaturze 75-90ºC przez 15-25 s, następnie szybko schładza do 10ºC i pakuje w torebki, butelki polietylenowe lub kartoniki laminowane folią polietylenową. Celem pasteryzacji jest całkowite zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i w stopniu maksymalnym pozostałych mikroorganizmów.


Ogrzewanie mleka - w zależności od wysokości temperatury i czasu ogrzewania - powoduje nieodwracalne zmiany wtórnych struktru białek, tj rozrywanie wiązań wodorowych i hydrofobowych kształtujących struktury drugo - , trzecio - i czwartorzędowe, prowadzące w rezultacie do zmiany ich właściwości i destabilizacji stanu dyspersji. Zmiany te są określane mianem denaturacji cielnej. Denaturacji cielnej najłatwiej ułatwiają ulegają białka serwatkowe mleka. Micele kazeinowe odznaczają się wysoką stabilnością podczas ogrzewania mleka świeżego - koagulacja następuje dopiero po długotrwałym ogrzewaniu w temp. ponad 100ºC. Wzrost kwasowości mleka powoduje radykalne zmniejszenie stabilności cieplnej kazeiny.

Pod wpływem ogrzewania niewielka ilość laktozy ulega przekształceniu w laktulozę. Laktuloza, podobnie jak laktoza, jest węglowodanem, tyle że nieprzyswajalnym przez organizm człowieka. Ma jednak korzystny wpływ na rozwój mikroflory w przewodzie pokarmowym, na przykład bakterii z rodzaju Bifidobacterium i Lactobacillus (z tego względu laktulozę dodaje się do mlecznych odżywek dla niemowląt).

Częściowemu zniszczeniu podczas ogrzewania ulegają natomiast witaminy wrażliwe na działanie temperatury (głównie witaminy B12, B1 i kwas foliowy). Straty tych witamin zależą od temperatury ogrzewania - w przypadku pasteryzacji i sterylizacji mleka systemem UHT nie przekraczają one odpowiednio 10% i 20%. Należy dodać, że dochodzi do nich również na skutek przechowywania, a więc silniej podatne na nie jest mleko UHT.

3. Stabilność termiczna mleka

Stabilność cieplna mleka to odporność mleka na koagulację pod wpływem ciepła. Wyraża się ją jako czas potrzebny do koagulacji białek mleka w danej temperaturze. Aby ocenić przydatność mleka do produkcji koncentratów mlecznych i produktów wysoko ogrzewanych, próbkę ogrzewa się w temp. 140^oC. Stabilność cieplna mleka świeżego o normalnym składzie chemicznym wynosi od kilku do kilkunastu minut.

Stabilność cieplna - zdolność do zachowania koloidalnych właściwości mleka, a szczególnie jego białek, podczas działania wysokiej temperatury.

Białka mleka muszą wykazywać wysoką odporność na ogrzewanie, gdyż w przeciwnym razie mogą one ulec koagulacji, nawet już podczas obróbki cieplnej, i osadzając się na ściankach urządzeń grzewczych spowodować mogą znaczne ograniczenia skuteczności ich pracy lub nawet całkowite zablokowanie. Innym negatywnym efektem niskiej stabilności cieplnej mleka jest sedymentacja denaturowanych białek w gotowym produkcie, a niekiedy nawet jego żelifikacja w okresie przechowywania.

Bezpośrednie metody oznaczania stabilności cieplnej mleka:

• Próba na zagotowanie

• Oznaczanie czasu cieplnej koagulacji mleka w określonej wysokiej temperaturze (np. 140^oC)

• Symulację procesu technologicznego na urządzeniach pilotowych

Metody te (szczególnie pomiar czasu cieplnej koagulacji) mają coraz szersze zastosowanie w praktyce przemysłowej do selekcji surowca oraz kontroli procesu technologicznego produktów utrwalanych przy zastosowaniu wysokich temp.

Próby pośrednie są bardziej skomplikowane i czasochłonne.

Najbardziej podobne oddziaływanie na białka mleka podobne do wysokich temp ma etanol (dehydratacja i przemiany strukturalne). Metoda z etanolem -najczęstszą, z pośrednich, stosowanych w zakładach do oceny stabilności termicznej mleka

4. Metody produkcji mleka w proszku

Mleko w proszku otrzymuje się z mleka surowego przez odparowanie wody na drodze wstępnego zagęszczania, a następnie wysusza. Suszenie jest to proces usuwania wody z mleka pełnego lub chudego do zawartości poniżej 4% co sprawia, że jest to produkt o dużej trwałości co umożliwia długo trwałe przechowywanie. Zależnie od sposobu suszenia, mleko w proszku może mieć postać drobnych kulistych ziarenek o średnicy kilkunastu mikrometrów- metoda rozpryskowa lub nieforemnych płatków- metoda walcowa. W Polsce stosuje się suszenie rozpyłowe. Suszenie walcowe wykorzystuje się przeważnie w produkcji mleka odtłuszczonego przeznaczonego na cele paszowe.

Suszenie mleka może się odbywać systemem:

- kontaktowym w suszarkach walcowych

- powietrznym w suszarkach rozpylających oraz w suszarkach rozpyłowo- fluidyzacyjnych

Suszenie rozpyłowe polega na mechanicznym rozpyleniu mleka zagęszczonego przez wirujące dysze rozpyłowe w specjalnej wieży gdzie w zetknięciu z gorącym powietrzem następuje odparowanie wody z opadających kropelek mleka. Temperatura powietrza wlotowego 150- 200°C, wylotowego 70- 80°C, czas suszenia 15- 20s. W metodzie walcowej zagęszczone mleko suszy się na gorących obracających się walcach ogrzewanych od wewnątrz parą wodną ( 0,3- 0,4 MPa) o temperaturze ok. 130°C. Cienką wysuszoną warstwę mleka zgarnia się z powierzchni walców za pomocą specjalnych noży i po ochłodzeniu miele się na proszek.
Proszek mleczny otrzymany metodą rozpyłową ma drobną strukturę i łatwo się rozpuszcza, natomiast otrzymany metodą walcową ma gorszą rozpuszczalność i grubą ziarnistą strukturę.

Ogólny schemat produkcji mleka w proszku

5. ROLA KULTUR STARTEROWYCH W PRODUKCJI MLECZARSKIEJ

W przemyśle mleczarskim do produkcji mlecznych produktów fermentowanych stosowane są specjalne szczepionki (startery). Są to odpowiednio dobrane szczepy bakterii fermentacji mlekowej. Przy produkcji serów dojrzewających typu szwajcarskiego w skład szczepionek wchodzą także bakterie propionowe, natomiast w przypadku serów z porostem czy przyrostem pleśniowym, pleśnie z gatunku Penicillium camemberti, Penicillium candidum, Penicillium roqueforti. W szczepionkach do produkcji np. kefiru, stosuje się także dodatek drożdży z rodzaju Saccharomyces, Kluyveromyces, Candida, Debaromyces, Torulopsis. W przypadku produkcji mlecznego napoju fermentowanego- viili, w skład szczepionki wchodzi także pleśń Geotrichum candidum. Przygotowane szczepionki muszą odznaczać się odpowiednimi cechami biochemicznymi:

• zdolnością do ukwaszania mleka,

• wytwarzania substancji aromatyzujących,

• nadawaniem odpowiednich cech organoleptycznych

muszą być odporne na działanie bakteriofagów.

Pod względem optymalnych temperatur rozwoju mikroorganizmów, kultury mleczarskie dzielą się na mezofilne i termofilne. Wśród kultur mezofilnych rozróżnia się cztery klasy szczepionek mleczarskich:

1. szczepionki typu O lub N przeznaczone do produkcji sera feta, cheddar i innych serów o zwartej strukturze, bez oczek. W ich skład wchodzą homofermentatywne paciorkowce Lactococcus lactis ssp. lactis i Lactococcus lactis ssp. cremoris, niezdolne do fermentacji cytrynianów.

2. szczepionki typu B lub L przeznaczone do produkcji twarogów, serów topionych i innych z niewielką liczbą oczek lub bez nich. W ich skład wchodzą kultury typu O (N) oraz heterofermentatywne paciorkowce aromatyzujące Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris i Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum, zdolne do fermentacji cytrynianów.

3. szczepionki typu D przeznaczone są szczególnie do produkcji śmietany. W ich skład wchodzą drobnoustroje kwaszące typu O (N), oraz szczepy bakterii o wysokiej aktywności aromatotwórczej, odmiany diacetylactis, np. Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, które fermentują cytryniany.

1. szczepionki typu BD lub DL przeznaczone są do produkcji różnych produktów fermentowanych, szczególnie masła oraz serów twarogowych i półtwardych. W ich skład wchodzą Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris i Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum.

Szczepy bakterii termofilnych wchodzą w skład szczepionek przeznaczonych do:

1. produkcji jogurtu- Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus.

2. produkcji serów wysokodogrzewanych typu szwajcarskiego- gatunki Streptococcus thermophilus, Lactobacillus helveticus oraz czasami Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i Lactobacillus delbrueckii ssp. lactis.

Przemysłowe szczepionki mleczarskie dostępne są pod wieloma postaciami, a dzieli się je pod względem liczebności komórek na:

• kultury zwykłe; najczęściej występują w postaci liofilizatów, zawierają w 1g 5·10⁸-1·10⁹ komórek bakterii. Służą do produkcji zakwasu macierzystego i wymagają uaktywnienia.

• kultury skoncentrowane; występują w postaci liofilizowanej lub mrożonej, dzielą się na:

• Redi-Set lub Semi-Direct; zawierają w 1g 5·10⁹-2·10¹¹ bakterii, służą do przygotowania zakwasu roboczego.

• DVS (ang. Direct Vat Set) lub DVI (ang. Direct Vat Inoculation); zawierają w 1g 5·10¹⁰-2·10¹¹ bakterii, służą do bezpośredniego zaszczepiania surowca.

Skoncentrowane kultury liofilizowane DVS (DVI), normalizuje się w tzw. jednostkach aktywności kwaszącej (U). Odpowiada ona 150 mmolom kwasu mlekowego wytworzonego w 10% regenerowanym mleku odtłuszczonym, podczas inkubacji w 30°C przez 4 godziny. Zalecany dodatek tych szczepionek wynosi:

• dla kultur mezofilnych 20-40 U na 1000 dm³ mleka,

• dla kultur termofilnych 60-100 U na 1000 dm³ mleka

Szczepionki są przygotowane do tradycyjnej propagacji zakwasów, do szczepienia w mateczniku lub do bezpośredniego szczepienia mleka przerobowego (rys.7).

Szczepionka zwykła Zakwas Matecznik Mleko przerobowe

(tradycyjna) macierzysty

Redi-Set

Semi-Direct

Szczepionka skoncentrowana DVS

(liofilizowana, mrożona) DVI

Rys. 7. Propagacja zakwasów mleczarskich.

Mleko do otrzymywania zakwasów musi spełniać następujące wymagania:

• musi pochodzić od zdrowego zwierzęcia,

• nie może zawierać substancji hamujących wzrost bakterii (np. antybiotyków, środków dezynfekujących),

• musi być świeże, o dobrej jakości mikrobiologicznej (jak najmniejszym udziale ogólnej mikroflory, bakterii przetrwalnikujących oraz z grupy coli),

• musi posiadać prawidłowe cechy organoleptyczne i chemiczne.

Największym zagrożeniem podczas produkowania mlecznych produktów fermentowanych jest utrata aktywności stosowanych kultur mleczarskich. Dzieje się tak na skutek m.in. obecności antybiotyków oraz bakteriofagów. Zakażenia bakteriofagowe są poważnym problemem w mleczarniach. Bakteriofagi są to wirusy infekujące komórki bakterii, są pasożytami. Proces ich namnażania nazywany jest replikacją. Zbudowane są z genomu (nośnika informacji genetycznej DNA lub RNA), białek tworzących dla niego osłonkę (kapsyd) oraz długiego lub krótkiego, niekurczliwego ogonka. Wprowadzają do komórki bakterii jedynie swój materiał genetyczny, kapsyd pozostaje poza jej obrębem. Ze względu na przebieg cyklu replikacyjnego rozróżnia się:

• cykl lityczny; fag przyłącza się do komórki bakterii, a następnie wprowadza swój genom do jej wnętrza. Bakteriofagowa informacja genetyczna podlega procesowi ekspresji i replikacji, a chromosom bakterii jest degradowany. Potomne cząsteczki wirusa po złożeniu są uwalniane do środowiska na skutek śmierci (lizy) komórki gospodarza (bakterii).

• cykl lizogenny; fag wprowadza do komórki bakterii swój genom, który ulega integracji z chromosomem bakterii, przechodząc w stadium profaga. Replikuje on wraz z podziałami komórki bakteryjnej.

W przemyśle mleczarskim na atak fagów najbardziej są narażone: Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii. Źródłem zakażeń fagowych mogą być: surowe mleko, kultury starterowe, zanieczyszczona odzież pracowników lub środowiska zakładu produkcyjnego.

Najlepiej poznanymi bakteriofagami są infekujące bakterie Lactococcus lactis. Naturalnym ich siedliskiem są rośliny. Do zakażenia dochodzi podczas wypasania bydła, fagi w ten sposób trafiają do mleka. Należą one do rzędu Caudovirales, a większość z nich należy do rodzin Siphoviridae i Podoviridae. W komórkach bakterii fermentacji mlekowej występują cztery rodzaje mechanizmów oporności fagowej:

• mechanizm blokowania absorpcji fagów na powierzchni komórek bakterii. Polega on na modyfikacji struktury ściany komórkowej lub produkcji zewnątrzkomórkowych białek i polisacharydów, maskujących receptory fagów.

• mechanizm zapobiegania wnikania do komórki bakteryjnej genomu przyczepionego faga. Polega on na zmianie niektórych składników błony cytoplazmatycznej.

• mechanizm restrykcji i modyfikacji. Polega on na pocięciu, wnikniętego do komórki bakteryjnej, materiału genetycznego faga na fragmenty, co uniemożliwia odczytanie informacji genetycznej i powielanie jej.

• mechanizm poronnej infekcji fagowej. Polega on na kilku różnych systemach hamowania produkcji bakteriofagów, np.:

• hamowanie replikacji DNA fagowego,

• syntezy białek lub procesu składania cząstek fagowych.

Wynikiem działania tego rodzaju mechanizmu jest zmniejszenie liczby uwolnionych bakteriofagów lub liza komórki bakteryjnej przed zakończeniem cyklu litycznego.

W związku możliwością wystąpienia zakażeń, mleko na zakwasy poddaje się pasteryzacji wysokiej (czas 30 min, temperatura ok. 95°C). Następnie się je ochładza do temperatury zaszczepienia i dodaje 2-5% szczepionki. Hodowlę prowadzi się w cieplarkach w temperaturze 30°C - bakterie mezofilne i 44°C dla bakterii termofilnych. Inkubacja trwa do momentu uzyskania odpowiedniej kwasowości potencjalnej (°SH). W ten sposób uzyskuje się tzw. zakwas macierzysty. Jeśli produkcja jest duża to z otrzymanego zakwasu przygotowuje się tzw. zakwas roboczy. Proces jego przygotowania zachodzi w dużych metalowych, kwasoodpornych zbionikach - matecznikach. Następnie zaszczepiane jest mleko przeznaczone na określony produkt. Podczas produkcji zakwasów należy ściśle przestrzegać czasu i temperatury inkubacji. Przygotowany zakwas należy poddać ocenie organoleptycznej (smak, barwa, zapach, konsystencja, struktura skrzepu), należy wykonać także próbę na aromat (według Voges-Proskauera) oraz wcześniej wspomniany pomiar kwasowości potencjalnej.

Przemysł mleczarski dąży do wyeliminowania tradycyjnych sposobów przygotowania zakwasów. Wiążą się one z dodatkowym nakładem pracy, oraz z dużym ryzykiem zakażenia czystych kultur bakteriofagami. Rozwiązaniem stał się system DVS, którego zasadą jest bezpośrednie użycie w produkcji skoncentrowanych kultur, wytworzonych w specjalistycznych zakładach. Tego typu zakłady przeprowadzają badania np. nad odpornością na zakażenia fagowe danej kultury mleczarskiej.

Przykłady szczepionek w przemyśle mleczarskim:

• szczepionka jogurtowa zawiera Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus; dopuszczalny jest także dodatek innych kultur bakteryjnych, np.: Bifidobacterium i Lactobacillus acidophilus. W przypadku dodania innych kultur niż zalecane przez FAO/WHO, zaleca się stosowanie innego nazewnictwa, np.: biogurt, biojogurt, bifigurt czy biogard itp.

• ziarna kefirowe lub szczepionka kefirowa mogą zawierać następujące drobnoustroje:

• bakterie mlekowe- kwaszące

• Lactococcus lactis ssp. lactis

• Lactococcus lactis var. diacetylactis

• Lactococcus lactis ssp. cremoris

• Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris

• Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum

• Lactobacillus brevis

• Lactobacillus casei ssp. casei

• Lactobacillus kefir

• Lactobacillus acidophilus

• Lactobacillus caucasicus

• Lactobacillus casei ssp. alactosus

• Lactobacillus casei ssp. rhamnosus

• Lactobacillus cellobiosus

• Lactobacillus helveticus ssp. jogurti

• Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus

• Lactobacillus confusus

• Lactobacillus kefiranofaciens

• bakterie octowe

• Acetobacter aceti

• Acetobacter rancens

• drożdże

• Saccharomyces cerevisiae

• Saccharomyces exiqus

• Saccharomyces omnisporus

• Saccharomyces delbrueckii

• Saccharomyces florentinus

• Saccharomyces lactis

• Saccharomyces kefyr

• Saccharomyces carlsbergensis

• Candida kefir

• Candida valida

• Candida tenuis

• Candida pseudotropicalis

• Candida holmii

• Candida etchellsii

• Kluyveromyces marxsianus

• Kluyveromyces lactis

• Kluyveromyces fragilis

• Kluyveromyces wickerhamii

• Torula kefir

• Torulopsis holmii

• Brettanomyces anomalus

• Debaryomyces hansenii

• inne bakterie

• Bacillus caucasicus

• Bacterium caucasicus

• Betabacterium caucasicus

• szczepionka do produkcji maślanki zawiera bakterie: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. Cremoris

• mikroflora kumysu składa się z bakterii mlekowych: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus; oraz drożdży: Kluyveromyces marxianus var. marxianus lub Kluyveromyces marxianus var. lactis i Saccharomyces lactis.

• zakwas maślarski (produkcja masła, mleka ukwaszonego- zsiadłego): : Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris.

• ukwaszanie śmietanki do śmietany odbywa się przy udziale bakterii: Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis.

• szczepionki najczęściej stosowane do produkcji masła:

• kultury stosowane w tradycyjnej metodzie ukwaszania śmietanki (kultury płynne 5×10⁸-1×10⁹ j.t.k./cm³; kultury liofilizowane 5×10⁸ j.t.k./g):

• liofilizowana kultura mezofilna (Biolacta-Texel); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczona jest do przygotowywania zakwasów macierzystych, zaszczepienie mleka na zakwas roboczy uaktywniona kulturą w ilości 1%,

• liofilizowana kultura mezofilna DRI-VAC CH-N 01 (Chr. Hansen); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczona do tradycyjnej propagacji I otrzymywania zakwasu macierzystego, a później roboczego,

• kultury stosowane w metodzie Semi-Direct (postać liofilizowana 5-10×10⁹ j.t.k./g; głęboko mrożona 10×10⁹ j.t.k./g):

• liofilizowana mezofilna aromatyczna szczepionka typu LD LD-Culture CH-N-01 (Chr. Hansen); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczona do bezpośredniego przygotowania zakwasów roboczych,

• liofilizowany mezofilny koncentrat bakteryjny (Biolacta-Texel); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczony do bezpośredniego przygotowania zakwasów roboczych,

• liofilizowany mezofilny koncentrat bakteryjny, seria SMADL (Telex); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczony do bezpośredniego przygotowania zakwasów roboczych,

• głęboko mrożony mezofilny koncentrat bakteryjny NIZOSTAR Fr 19 typ L (Nizo); Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczony do bezpośredniego przygotowywania zakwasów roboczych (zalecany przy produkcji masła metodą NIZO),

• głęboko mrożony mezofilny koncentrat bakteryjny NIZOSTAR 4/25 typ D (Nizo); największy udział Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, powyżej 3×10⁹ j.t.k.; przeznaczony do bezpośredniego przygotowywania zakwasów roboczych (zalecany przy produkcji masła metodą NIZO),

1. kultury stosowane w metodzie Direct (w postaci głęboko mrożonej np. granulatu 1-5×10¹⁰ j.t.k./g; liofilizowanej 50-200×10⁹ j.t.k./g):

• głęboko mrożona mezofilna wysokoaromatyzująca kultura typu LD Flora Danica Normal (chr. Hansen); Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczona do bezpośredniego zaszczepiania w tankach fermentacyjnych (zalecana dawka 0,01%),

• liofilizowany mezofilny koncentrat bakteryjny Ezal^®, serie MM i BT (Texel); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczona do bezpośredniego zaszczepienia w tanku fermentacyjnym (zalecana dawka to 3-4 u/100 dm³; u-jednostka aktywności),

• głęboko mrożona mezofilna kultura Superstrat, serie MF i F (Texel); seria MF: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; seria F: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczone do bezpośredniego zaszczepiania w tanku fermentacyjnym (zalecana dawka 20-30 g/100 dm³),

• głęboko mrożona kultura DAIRYLAND^® DIRECT^™ FLAV, System Bio-Industries; Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; przeznaczona do bezpośredniego zaszczepiania w tanku fermentacyjnym (zalecana dawka 0,01%).

• w produkcji twarogów stosowane są mezofilne kultury paciorkowców: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis i/lub Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris.

• rodzaje szczepionek do produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających:

• sery twarde z gęstwy wysoko dogrzewanej (typu szwajcarskiego i włoskiego); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii ssp. lactis, Lactobacillus casei ssp. casei, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus, Propionibacterium freudenreichii ssp. shermani; zakwas charakteryzuje się dobrą aktywnością proteolityczną i kwaszącą,

• sery półtwarde, średnio dogrzewane, prasowane (typu szwajcarsko-holenderskiego); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus casei ssp. casei, Propionibacterium freudenreichii ssp. shermani; zakwas charakteryzuje się umiarkowaną aktywnością kwaszącą, dobrymi właściwościami proteolitycznymi, aromatycznymi i gazotwórczymi,

• sery półtwarde, średnio dogrzewane, prasowane (szczególnie sery typu holenderskiego); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, Lactobacillus casei ssp. casei; zakwas charakteryzuje się umiarkowaną aktywnością kwaszącą, dobrymi właściwościami proteolitycznymi, umiarkowanymi właściwościami aromatycznymi i gazotwórczymi,

• sery półtwarde, nisko dogrzewane, nie prasowane (np. tylżycki, trapistów, żuławski itp.); Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc lactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris; zakwas charakteryzuje się umiarkowaną aktywnością kwaszącą, dobrymi właściwościami proteolitycznymi, aromatycznymi i gazotwórczymi,

• sery typu cheddar; Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Lactobacillus casei ssp. casei, Lactobacillus plantarum; zakwas charakteryzuje się wysoka aktywnością kwaszącą i proteolityczną, słabymi właściwościami gazotwórczymi,

• sery maziowe; LAB i Brevibacterium linens,

• sery z porostem pleśniowym; LAB i Penicillium camemberti,

• sery z przerostem pleśni; LAB i Penicillium roqueforti

6. Rodzaje mlecznych napojów fermentowanych i metody ich produkcji

Mleczne napoje fermentowane są produktami uzyskanymi z mleka w wyniku działania specyficznej mikroflory powodującej obniżenie pH i koagulację mleka. Zastosowane mikroorganizmy muszą być żywe, liczne i aktywne w końcowym okresie przydatności do spożycia. Podstawowym kryterium podziału mlecznych napojów fermentowanych jest rodzaj mikroflory stosowanej do ich produkcji.

Jogurt jest uzyskiwany w wyniku ukwaszenia mleka przez tworzące układ symbiotyczny pałeczki Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i ziarniaki Streptococcus thermophilus. Jest produkowany dwoma metodami: metodą termostatową - jogurt stały oraz metodą zbiornikową - jogurt mieszany.

Produkcja:

Normalizacja zawartości tłuszczu i s.m





Homogenizacja [63-65 °C ; 15±5 MPa]


Pasteryzacja [90-95 °C ; 2-5 min]


Chłodzenie do 42-45 °C



Dodatek zakwasu w ilości 2-5 %

Metoda zbiornikowa Metoda termostatowa


Inkubacja [42-45 °C ; 6-7 h] Wprowadzenie dodatków


smakowo-zapachowych [15±10 %]


Chłodzenie do 15-20 °C


Rozlew do opakowań

Wprowadzenie dodatków



smakowo-zapachowych [15±10 %] Inkubacja [42-45 °C ; 6-7 h]


Rozlew do opakowań
Schładzanie do 4-6 °C


Schładzanie do 4-6 °C Magazynowanie i dystrybucja

Magazynowanie i dystrybucja

Kefir jest napojem fermentowanym otrzymywanym z pełnego lub w części odtłuszczonego mleka z zastosowaniem zakwasu kefirowego (fermentacja mlekowo-alkoholowa wywołana przez ziarna kefirowe). Ziarna kefirowe biorące udział w procesie technologicznym są skupiskiem drobnoustrojów kilku szczepów bakterii fermentacji mlekowej: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Lactobacterium caucasium oraz drożdży niezarodnikujących Torula kefir i zarodnikujących z gatunku Saccharomyces kefir.

Produkcja na zakwasie:

Normalizacja mleka





Homogenizacja [60-65 °C ; 15-17MPa]


Pasteryzacja mleka [85-87 °C ; 10 min]


Oziębianie mleka do temperatury ukwaszania [do 21 °C]



Zakwaszanie mleka [zakwas kefirowy w ilości 3-5 %]



Rozlew do opakowań Ukwaszanie [10-12h ; 31 °SH]



Ukwaszanie [10-12 h] Chłodzenie [15 °C]


Chłodzenie [9 °C] Rozlew do opakowań






Dojrzewanie [9 °C ; 1-3 dni] Dojrzewanie [9 °C ; 15 h]


Chłodzenie [6 °C]

Magazynowanie i dystrybucja

Produkcja na ziarnach kefirowych (grzybkach):

Mleko odtłuszczone





Obróbka termiczna [95 °C ; 30 min]


Chłodzenie do 20±1 °C




Zaszczepianie


Inkubacja do uzyskania kwasowości 36° SH [20±1 °C ; 20±2 h ]

Dojrzewanie [10 °C ; 7-8h ]






Ziarna kefirowe Odcedzanie

Zakwas macierzysty

Maślanka jest napojem uzyskanym przy wyrobie masła ze śmietany pasteryzowanej i ukwaszonej zakwasem czystych kultur maślarskich, bez dodatku wody, nienormalizowany lub o określonej zawartości tłuszczu. Maślanka może być także produkowana z dodatkiem mleka odtłuszczonego, pasteryzowanego i zakwasu czystych kultur bakterii kwasu mlekowego, w skład których wchodzą: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenterodies ssp. cremoris.

Produkcja:

Maślanka uzyskana z produkcji masła naturalna bądź z dodatkiem odtłuszczonego mleka, nieznormalizowana lub normalizowana do 1,5 % tłuszczu





Dodatek zakwasu [1-5 %]

Inkubacja
do uzyskania kwasowości 20-30 °SH [w temp. 19-22 °C]


Chłodzenie do 4-5 °C


Rozlew do opakowań

Magazynowanie i dystrybucja

Mleko ukwaszone jest napojem z mleka znormalizowanego, pasteryzowanego, ukwaszonego zakwasem czystych kultur maślarskich Lactobacillus lactis ssp. lactis, Lactobacillus lactis ssp. cremoris.

Produkcja:

Normalizacja mleka do 2 % tłuszczu





Ukwaszanie zakwasem maślarskim [w ilości 2-5 %]





Rozlew do opakowań


Inkubacja do uzyskania kwasowości 30-34 °SH [w temp. 30 -35 °C]


Chłodzenie do 4-5 °C

Magazynowanie i dystrybucja

Mleko acydofilne jest napojem z mleka znormalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego, ukwaszonego zakwasem czystych kultur Lactobacillus acidophilus. Wyróżnia się wysoką wartością dietetyczną i leczniczą. Zaliczane do napojów probiotycznych.

Produkcja:

Normalizacja mleka





Homogenizacja [62-65 °C ; 15-17MPa]


Pasteryzacja mleka [85-87 °C ; 10 min]


Oziębianie mleka do temperatury zakwaszania [38-40 °C]


Zakwaszanie mleka [zakwas w ilości 5 %]


Mieszanie


Ukwaszanie do uzyskania skrzepu o kwasowości 32-42 °SH [6 h]

Chłodzenie do 10-14 °C




Rozlew do opakowań




Magazynowanie i dystrybucja

7. METODA PRODUKCJI MASŁA

Produkcja masła może odbywać się jedną z dwóch alternatywnych metod:

okresową lub ciągłą.

Masło jest produktem wysokotłuszczowym otrzymywanym w wyniku zmaślania wydzielonej i odpowiednio przygotowanej śmietanki.

W trakcie zmaślania dochodzi do ok. 20-krotnej w porównaniu z mlekiem koncentracji tłuszczu i rozpuszczonych w nim witamin, przy jednoczesnym obniżeniu zawartości białka, laktozy, soli mineralnych i wody.

Proces okresowy (metoda tradycyjna) obejmuje następujące czynności technologiczne:

• otrzymywanie śmietanki (30-35% TŁUSZCZU)

• pasteryzację i odgazowanie śmietanki (95+/- 2°C, CZAS 35s)

• chłodzenie śmietanki (7°+/- 1° zima,17°+/-1° lato)

• dodanie zakwasu (2+/- 1%)

• dojrzewanie śmietanki

• przygotowanie śmietany do zmaślania

• zmaślanie śmietany

• płukanie ziaren masła

• solenie masła (tylko w przypadku masła solonego)

• wygniatanie

• formowanie i pakowanie masła

Proces ciągły obejmuje następujące czynności technologiczne:

• otrzymywanie śmietanki (38-45% TŁUSZCZU)

• pasteryzację, odgazowanie i chłodzenie śmietanki (95+/- 2°C, CZAS 35s), chłodzenie(7°+/- 1° zima,17°+/-1° lato)

• dodatek zakwasu i farby (barwnika) (2+/- 1%)

• dojrzewanie fizyczne i biologiczne śmietanki

• przygotowanie śmietany do zmaślania

• zmaślanie

• wygniatanie masła

• solenie masła (tylko w przypadku masła solonego)

• formowanie i pakowanie masła

Produkcja masła:

wydzielanie śmietanki z mleka

(zaw. tłuszczu 30 - 35% w metodzie periodycznej, 38 - 45% w metodzie ciągłej)

↓

pasteryzacja śmietanki (95±2^oC)

↓

odgazowanie (60±10 kPa)

↓

chłodzenie i dojrzewanie fizyczne śmietanki

↓

ukwaszanie (biologiczne dojrzewanie)

↓

chłodzenie

↓

zmaślanie (średnica ziaren 3±1 mm)

↓

oddzielanie maślanki

↓

płukanie 3-krotne

↓

wygniatanie

↓

formowanie i pakownie

↓

Magazynowanie

SUROWIEC- surowcem do produkcji masła zarówno metodą periodyczną jak i ciągłą powinna być śmietanka o kwasowości nie wyższej niż 6.0-8.0 °SH w plazmie. Powinna być ona uzyskana z mleka odpowiadającego normie jakościowej na mleko surowe do skupu.

PASTERYZACJA I ODGAZOWANIE ŚMIETANKI-

Należy podkreślić że specyficzny skład śmietanki zmusza do stosowania rygorystycznych parametrów obróbki cieplnej, śmietankę przeznaczoną do wyrobu masła powinno pasteryzować w temp nie niższej niż 92° C przez 30-40s

Uzasadnienie silnego ogrzewania śmietanki przeznaczonej do produkcji masła:

1. śmietanka zawiera więcej bakterii, niż mleko, z którego ją otrzymano;

2. zmniejszona o ponad 20% przewodność cieplna ośrodka ogrzewanego obniża efekt pasteryzacji;

3. wysoka ciepłooporność enzymów bakteryjnych i laktoperoksydazy (pochodzące od psychrofilów);

4. korzystny wpływ wysokiej obróbki termicznej na trwałość oksydacyjną masła: denaturacja białek, maksymalne odsłonięcie grup -SH;

5. ograniczenie autooksydacji w wyniku reakcji grup -SH z wodorotlenkami tłuszczowymi;

6. większe przechodzenie jonów miedzi do maślanki w trakcie zmaślania.

Odgazowywanie śmietanki.

Cel - usunięcie lotnych substancji o nieprzyjemnym zapachu:

• pochodzenia paszowego,

• produktów działalności szkodliwej mikroflory i enzymów,

• substancji zapachowych przenikających z otoczenia krowy.

Odgazowanie prowadzi się bezpośrednio po pasteryzacji, co przedłuża czas obróbki cieplnej.

Warunki odgazowywania: temperatura 95 - 98^oC, ciśnienie zredukowane do 50 - 70 kPa.

Odgazowywanie poprawia w pewnym stopniu stabilność oksydacyjną masła poprzez:

• przedłużenie obróbki termicznej co najmniej o 45 sekund,

• usunięcie tlenu,

• usunięcie wolnych lotnych kwasów tłuszczowych.

Bezpośrednio po odgazowywaniu śmietankę schładza się do początkowej temp krystalizacji latem 16-18 °C zimą 4-6°C

DOJRZEWANIE FIZYCZNE

Przyczynia się ono do uzyskania właściwego stopnia wykrystalizowania tłuszczu mlekowego , umożliwiającego efektywne zmaślanie śmietanki ale także do otrzymania właściwych cech reologicznych masła. Przetrzymywanie śmietanki przez określony czas w stanie schłodzenia. Celem tego zabiegu jest utworzenie tzw. ziarna masła, czyli zestalenie części tłuszczu mlecznego. W śmietance w temp. pokojowej tłuszcz mleka jest w stanie ciekłym, nie podlega zmaślaniu.

Kolejność zabiegów dojrzewania fizycznego i biologicznego jest uzależniona od właściwości tłuszczu mleka w okrasie letnim i zimowym. Latem śmietanka zawiera dużą ilość kwasów mono i polienowych, czyli kwasów tłuszczowych  nienasyconych (wysoka liczba jodowa), w zimie odwrotnie.

Parametry chłodzenia muszą być tak dobrane, aby pewna część tłuszczu pozostała w stanie ciekłym. Jej funkcją jest zlepianie w grona i ziarenka skrystalizowanego tłuszczu masła. Przyjmuje się, że ok.30-50% tłuszczu mlecznego powinno ulec krystalizacji. Przy zbyt dużej ilości tłuszczu ciekłego, po zmaśleniu części, tłuszcz przechodzi do maślanki stanowiąc straty ekonomiczne. Klasyczny system dojrzewania śmietanki, tzw. metoda szwedzka przewiduje:

zima: 8°C, 2h/ 19°C, 3h/ 16°C, 14-20h

Tworzą się wtedy duże kryształy z trudnotopliwych frakcji tłuszczu mleka (triacyloglicerole) umieszczone wewnątrz łatwotopliwej frakcji tłuszczu.

lato: 19°C, 2h/ 16°C, 3h/ 8°C, 14-20h

Powstaje duża ilość małych kryształów i następuje zamknięcie płynnej oraz łatwotopliwej frakcji tłuszczu wewnątrz siatki utworzonej ze skrystalizowanej frakcji trudnotopliwych tłuszczów.

DOJRZEWANIE BIOLOGICZNE

Ma na celu nadanie korzystnych cech organoleptycznych poprzez wytworzenie na drodze biologicznej związków smaku i aromatu masła, przede wszystkim orzeźwiającego, lekko kwaśnego smaku oraz orzechowego aromatu pochodzącego głównie od diacetylu.

Pożądane stężenie diacetylu w maśle wynosi od 0,8 do 3 mg/kg. Pogorszenie aromatu masła może wystąpić przy zbyt dużej zawartości aldehydu octowego, którego stężenie nie powinno przekraczać 0,1-0,2 mg.

Zakwas, w ilości 1,5-3,0, dodaje się na początku procesu. Ukwaszanie prowadzi się do poziomu 16 - 18°SH (śmietanka umiarkowanie ukwaszona) lub do 20-22°SH (śmietanka ukwaszona).

ZMAŚLANIE

Zmaślanie śmietany/śmietanki - Na godzinę przed rozpoczęciem zmaślania doprowadza się temperaturę śmietanki do 7-10°C (latem) lub do 10-14°C (zimą).

Zmaślanie jest procesem przekształcania śmietany słodkiej lub śmietany ukwaszonej w masło. Proces ten określa się jako przemianę fazową emulsji: typu o-w (olej-woda) w emulsję typu w-o (woda-olej). Niezbędne do tego celu jest mechaniczne uszkodzenie płynnych kuleczek tłuszczu i zlepienie wykrystalizowanego tłuszczu w większe grudki. Po uzyskaniu odpowiedniej wielkości grudek (ok. 2-4mm) proces zmaślania uznaje się za ukończony.

·         Proces zmaślania przeprowadza się w różnego typu i wielkości (3-12m²) mieszalnikach wykonanych ze stali nierdzewnej,

·         Najczęstsze kształty miesielnicy to dwustożkowy, kubiczkowy lub cylindryczny.

Miesielnice są zaopatrzone w zawór wlotowy, pokrywę do wyładunku masła, wiernik, zawór do odprowadzenia maślanki. Mechanizm napędowy miesielnicy umożliwia zmianę liczby obrotów w zakresie 3-35 obrotów/minutę.,

·         Stopień wypełnienia miesielnicy zależy od typu urządzenia i wynosi najczęściej 30-50%,

·         Optymalny czas procesu zmaślania to 45-60 minut.

Czynniki wpływające na czas i sposób zmaślania oraz na zawartość tłuszczu w maślance:

• większa zawartość tłuszczu w śmietanie szybciej się zmaśla, ale więcej tłuszczu w maślance,

• temperatura śmietany,

• stopień ukwaszenia,

• stopień dojrzałości fizycznej,

• rodzaj pasteryzacji śmietanki,

• stopień wypełnienia masielnicy (większe wypełnienie - większe zmaślanie),

• szybkość obrotów masielnicy,

• jakość mleka i skład chemiczny tłuszczu (dużo wolnych i niekompletnych kwasów tłuszczowych w mleku od krów chorych powoduje emulgowanie, powstaje trwała emulsja).

Zmiany cieplne w śmietanie zachodzące podczas zmaślania:

• rozgrzewanie zawartości masielnicy od powietrza otoczenia,

• przekształcenie energii mechanicznej w cieplną,

• wydzielanie utajonego ciepła krystalizacji przechłodzonych w trakcie dojrzewania fizycznego frakcji tłuszczowych.

ZMAŚLANIE METODĄ PERIODYCZNĄ i CIĄGŁĄ ::!!!!

Jeszcze kilkanaście lat temu zmaślanie prowadzono w szerokim zakresie metodą periodyczną w różnego typu i różnej wielkości (3-12m3) masielnicach wykonanych najczęściej ze stali kwasoodpornej. Przeznaczoną do zmaślania śmietankę kieruje się pompami próżniowymi, można także korzystać ze spływu grawitacyjnego . Napełnienie masielnicy powinno wynosić 30-50% jej objętości .Proces zmaślania rozpoczyna się po zamknięciu maślnicy ,przeprowadza się go na szybkich obrotach . Ze względu na uwalnianie się gazów konieczne jest w ciągu pierwszych 3-5 minut kilkakrotnie ich wypuszczenie, po wcześniejszym zatrzymaniu masielnicy i otwarciu zaworu odpowietrzającego . Zmaślanie należy przerwać z chwilą uzyskania 2-4mm ziaren , które powinny mieć kulisty kształt oraz niemazistą ,jędrną konsystencję. W optymalnych warunkach czas zmaślania wynosi 45-60min .

Czynniki wpływające na czas i efektywność zmaślania metodą periodyczną:

-wielkość kuleczek tłuszczowych

-zawartość tłuszczu w śmietanie

-temperatura zmaślania

-stopień ukwaszenia śmietany

-wypełnienie masielnicy

Gdy ziarna uzyskają optymalną wielkość pozostawia się je na kilka minut w spokoju aby w dolnej części masielnicy zebrała się maślanka. Jest ona cennym produktem ubocznym, może być wykorzystywana do produkcji napojów mlecznych , serków ,twarogów.

Dzisiaj, największe zastosowanie mają urządzenia ciągłe oparte na flotacyjnym procesie zmaślania opracowanym przez Fritza umożliwiające szybką destabilizację śmietanki i szybkie uzyskiwanie ziaren masła w specjalnej konstrukcji cylindrze zmaślającym.

W praktyce przemysłowej stosowane są dwa typy ciągłych urządzeń zmaślających. W urządzeniach typu pierwszego (np. Contimab) maślanka z ziarnem jest kierowana z cylindra zmaślającego bezpośrednio do I. sekcji podłużnego wygniatacza, zamocowanego w pozycji skośnej, składającego się z dwóch równolegle umieszczonych ślimaków. Następuje tutaj schłodzenie ziarna, jego wstępna aglomeracja, oddzielenie maślanki oraz wstępne wygniecenie. Do chłodzenia ziarna może służyć recylkulowana, schłodzona maślanka. Podobnie jak cylinder zmaślający, wygniatacz jest chłodzony wodą lodową w celu zwiększenia wtórnej aglomeracji najmniejszych ziaren masła oraz obniżenia zawartości tłuszczu w maślance. Prawidłowe schłodzenie ziarna poprawia także skuteczność ewentualnego „odpowietrzenia“ masła.

Odpowiednia konstrukcja przedniej części I. sekcji wygniatacza (wywołując przeciwciśnienie) uintensywnia proces mechanicznego wyciskania nadmiaru maślanki z ziarna masła. Urządzenie umożliwia również skuteczne płukanie masła przez natryskowe podanie wody płuczącej. Proces wygniatania jest kontynuowany w sekcji II., w której istnieje również możliwość wstrzykiwania do masła wodnej zawiesiny soli kuchennej. W III. sekcji wygniatacza masło podlega ponownie dezintegracji i może być poddane działaniu zredukowanego ciśnienia (zwykle do 80 kPa) w celu usunięcia z niego powietrza do ok. 1% (v/v). Ostatnią IV. sekcję wygniatacza stanowi zestaw perforowanych płyt i ścinających mieszadeł umożliwiających właściwą homogenizację fazy wodnej.

W rozwiązaniach drugiego typu (np. urządzeniach zmaślających typu BUD firmy GEA Westfalia Separator AG) maślanka z ziarnem jest kierowana z cylindra zmaślającego do obracającego się cylindra aglomeracyjno-rozdzielczego zaopatrzonego w skośnie zamocowane listwy oraz specjalne występy rozluźniające zbyt duże zbrylenia ziaren. Końcowa część tego cylindra może być perforowana i wyposażona dodatkowo w natryskowy system płukania masła. Następuje w nim aglomeracja małych ziarenek masła i tworzenie ziarna o optymalnej wielkości. W końcowej jego części następuje także oddzielenie większości maślanki. Pozbawione maślanki ziarno jest kierowane

do jedno- lub dwusekcyjnego wygniatacza. Następuje w nim chłodzenie i dalsza aglomeracja ziaren masła oraz końcowe oddzielenie maślanki i wygniecenie masła. Przejście masła przez znajdującą się między dwoma sekcjami wygniatacza komorę próżniową umożliwia także obniżenie zawartości powietrza w produkcie gotowym do 1%(v/v). Wpływa to nie tylko na zmniejszenie podatności produktu na przemiany oksydacyjne, ale także na poprawę jego smarowności. Podobnie jak w urządzeniach pierwszego typu, następuje tutaj końcowa regulacja zawartości wody i właściwa jej dyspersja. Urządzenia tego typu umożliwiają również produkcję masła metodami alternatywnymi (np. NIZO, IBC).

Sterowanie nowoczesnych urządzeń zmaślających prowadzone jest za pomocą zainstalowanego obok urządzenia pulpitu sterowniczego oraz ze znajdującej się w oddzielnym pomieszczeniu sterowni, umożliwiającej programowanie i nadzór nad pracą: pomp podających śmietankę, wymienników podgrzewających i schładzających śmietankę, dozowników wszystkich dodatków (np. kultury bakteryjne, koncentrat wysoko ukwaszonej serwatki, barwniki), systemu kontroli i regulacji zawartości wody, rozdzielaczem masła do urządzeń pakujących oraz instalacją myjącą. Wydajność urządzeń do ciągłego zmaślania waha się od kilkuset do kilkunastu tysięcy kg/h.

PŁUKANIE MASŁA I WYGNIATANIE MASŁA

Niezależnie od metody produkcji uzyskane ziarno masło może być poddane płukaniu. Ma na celu usunięcie maślanki międzyziarnowej oraz obniżenie zawartości składników nietłuszczowych, głównie białka (o 25-50%) i laktozy (o 50-60%), stanowiących doskonałe substraty dla rozwoju drobnoustrojów. Podstawowe korzyści płynące z płukania masła to: poprawa jakości mikrobiologicznej i ogólnej trwałości masła, obniżenie aktywności lipolitycznej w maśle oraz możliwość regulacji temperatury wygniatania masła i związana z tym możliwość wpływania na reologiczne cechy produktu gotowego. Niepożądanym zjawiskiem jest natomiast wypłukanie znacznych ilości substancji smakowo-zapachowych, głównie diacetylu.

Ważną rolę w uzyskaniu prawidłowego efektu płukania masła odgrywa jakość stosowanej wody, która powinna odpowiadać w pełni wymaganiom dobrej wody do picia, zarówno pod względem składu chemicznego, jak i jakości mikrobiologicznej. W celu ograniczenia możliwości katalizowania przemian o charakterze oksydacyjnym należy stosować wodę o niskiej zawartości żelaza.

Bardzo ważny wpływ na jakość a także trwałość masła wywiera wspomniane już wygniatanie. Ma ono na celu: połączenie ziaren masła w jednolitą bryłę, nadanie masłu właściwych cech struktury i konsystencji w wyniku zapewnienia odpowiedniej ilości płynnego tłuszczu wydobywającego się w trakcie procesu z wnętrza uszkodzonych kuleczek tłuszczowych, usunięcie z masła nadmiaru wody i doprowadzenie do właściwej dyspersji fazy wodnej, tj. uzyskania kropelek wody o śr. 3-5 ၭm, podniesienie trwałości masła w wyniku ograniczenia możliwości rozwoju drobnoustrojów, a także niekorzystnych przemian lipolitycznych.

W zależności od wyposażenia masłowni, wygniatanie można prowadzić zarówno pod normalnym ciśnieniem, jak i zredukowanym.

Prowadzone zbyt intensywnie wygniatanie masła przyczynia się do zwiększenia zawartości powietrza (do ok. 5-6% v/v) i jego rozproszenia oraz wyciśnięcia wolnego (płynnego) tłuszczu. Zjawiska te sprzyjają procesom utleniania oraz pojawieniu się wady oleistości, a także pogorszeniu struktury masła. W przypadku wygniatania masła przy obniżonym ciśnieniu (60-80 kPa) umożliwe jest zmniejszenie zawartości powietrza w maśle do ok. 1% (v/v).

Wygniatanie wywiera znaczny wpływ na reologiczne cechy masła. Następuje w nim dalsza (po procesie zmaślania) intensywna destrukcja kuleczek tłuszczowych, i tym samym wzrost zawartości wolnego tłuszczu. Wyraźne zmniejszenie liczby elementów rozproszonych (kuleczek tłuszczowych) może sprzyjać znacznemu wyciekowi płynnych frakcji triacyloglicerolowych i wpływać na zbyt dużą miękkość masła. Nadmiar elementów rozproszonych, występujący w przypadku niedostatecznego wygniecenia masła, może powodować natomiast kruchość i łamliwość produktu.

W celu właściwego zabezpieczenia jakości wyprodukowanego masła musi być ono odpowiednio zapakowane. Wychodzące z urządzenia zmaślającego masło jest kierowane

8. Mechanizm koagulacji kwasowej i podpuszczkowej

Koagulacja kwasowa

Odbywa się poprzez zakwaszenie, a wiec obniżenie pH, następuje cofanie się dysocjacji grup kwasowych micel kazeinowych. Po osiągnięciu wartości pH 4.6 (temp. 20^oC) ilość zdysocjowanych grup kwasowych i zasadowych w micelach kazeiny jest jednakowa (punkt izoelektryczny), a zewnętrzny ładunek elektryczny miceli jest równy zeru. Jednocześnie większość jonów wapniowych tworzących mostki wapniowe w micelach kazeiny oddysocjowuje i przechodzi do fazy wodnej. W wyniku rozluźnienia wewnątrzmicelarnych wiązań następują zmiany geometryczne micel (wydłużenie, rozciągnięcie, ponad 3-krotny wzrost średnicy) co ułatwia bezpośredni wzajemny kontakt i tworzenie się miedzymicelarnych wiązań (asocjacja). W efekcie powstaje żel kazeinowy o uporządkowanej strukturze sieciowej, zwany skrzepem, zamykający w wolnych przestrzeniach sieci wszystkie pozostałe składniki mleka. Mleko o wyższej zawartości kazeiny daje bardziej zwięzły (zwarty, twardy) skrzep, odwrotny zaś skutek powoduje wyższa zaw. tłuszczu. Kwasowa koagulacja mleka jest odwracalna - podwyższenie wartości pH wywołuje wzrost dysocjacji grup funkcyjnych micel kazeinowych ( z przewagą grup kwasowych), co prowadzi do wiązania jonów wapniowych i hydratacji micel kazeinowych, a jednocześnie rozluźnienie się wiązań międzymicelarnych. Gdy wartość pH wynosi 6,6 następuje całkowity powrót kazeiny do stanu koloidalnego. Koagulacja kwasowa wykorzystywana jest w przetwórstwie mleka podczas produkcji fermentowanych napojów mlecznych, serów twarogowych i kazeiny.

Metoda podpuszczkowa (enzymatyczna)

Koagulacja mleka może być wywołana działaniem enzymów koagulujących, takich jak chymozyna ( podpuszczka - preparat uzyskiwany z żołądków młodych cieląt karmionych mlekiem), pepsyna, proteolityczne preparaty enzymatyczne pochodzenia mikrobiologicznego. W procesie enzymatycznej koagulacji można wyróżnić dwie wyraźne fazy: enzymatyczną (proteoliza) i żelifikacji (powstawanie skrzepu). Faza enzymatyczna polega na proteolizie wiązania peptydowego między 105 i 106 aminokwasem łańcucha peptydowego kazeiny -ĸ (wrażliwe na działanie enzymu wiązanie miedzy fenyloalaniną, a metioniną), prowadzącej do odszczepienia polipeptydu zwanego makropeptydem lub kazeinomakropeptydem. Makropeptyd, stanowiący ok. 30% masy kazeiny -ĸ, jako związek silnie hydrofilowy rozpuszcza się w fazie wodnej mleka. Pozostałe części kazeiny -ĸ (parakazeina -ĸ) związane z micelami o wysoce hydrofobowym charakterze nie stanowią już czynnika stabilizującego układ koloidalny. W wyniku odszczepienia makropeptydu zmniejsza się objętość miceli kazeinowych, wzrasta ich hydrofobowość i w następstwie maleją stopień hydratacji i siły wzajemnego odpychania się. Zmiany te powodują zmniejszenie się lepkości mleka.

Druga faza koagulacji enzymatycznej to tworzenie się skrzepu (żelifikacja) - powstawanie trójwymiarowej sieci rozciągniętych splotów łańcuchów polipeptydowych. Struktury te powstają z micel kazeinowych, połączonych miedzy sobą mocnymi wiązaniami ( hydrofobowymi, jonowymi, wodorowymi). Wiązania te powstają podczas tzw. skutecznych zderzeń miceli (bezpośredni kontakt reaktywnych centrów), wykonujących ruchy Browna z odpowiednią energią kinetyczną, zależną od temperatury mleka - minimum 20^oC. W niższych temperaturach skrzep nie powstaje. Mimo, iż w tworzeniu się wiązań międzymicelarnych nie biorą udziału jony wapniowe, to odpowiednia ich zawartość (typowa dla mleka normalnego) jest niezbędna do uzyskania dostatecznej zwięzłości skrzepu ( warunkują silną sieć wiązań wewnątrz miceli kazeinowych). Stąd wynika konieczność uzupełniania ubytków wapnia jonowego powodowanych obróbką cieplną mleka ( wytrącenie się Ca₃(Po₄)₂) przed koagulacją enzymatyczną mleka pasteryzowanego (dodatek CaCl₂). Enzymatyczna koagulacja zachodzi szybciej, gdy obniżone jest pH mleka, podwyższona temperatura oraz wyższa zawartość kazeiny i wapnia w mleku.

Koagulacja enzymatyczna jest nie odwracalna i zwykle przeprowadzana jest „na słodko”, tj. przy pH mleka świeżego. Tak uzyskany skrzep charakteryzuje się wysoką zawartością Ca i P. Proces ten wykorzystuje się przy produkcji serów podpuszczkowych i kazeiny podpuszczkowej.

9. Porównanie produkcji serów twardych i miękkich

Sery twarde:

Np. Cheddar, Emmentaler, Groye're

Sery miękie:

Np.

- dojrzewające: Brie, Camembert, Bei Paese,

-niedojrzewające: Cottage, Ricotta

Produkcja serów twardych i miękkich różni się głównie termiczną obróbką mleka, w przypadku serów twardych stosuje się kilka etapów, czyli termizacje, podgrzewanie oraz pasteryzacje natomiast w przypadku serów miękkich stosuje się tylko pasteryzacje. Kolejną różnicą jest to, że w przypadku serów miękkich nie dodajemy podpuszczki, dodawany zostaje zakwas tak w przypadku serów twardych. Po obróbce skrzepu sery miękkie zostają podane dogrzewaniu, płukaniu i ociekaniu. Sery twarde podane są soleniu, w przypadku serów miękkich solenia się nie stosuje.

Produkcja
Twarde	Miękkie
Czyszczenie i normalizacja mleka
Termizacja 63^oC/15 s	Pasteryzacja 85^oC/15 s
Chłodzenie 4^oC	Chłodzenie 20 - 26^oC
Przechowywanie
Podgrzewanie 53^oC
Baktofugacja
Pasteryzacja 72^oC
Standaryzacja mleka
Doprawianie mleka (Farba, zakwas 1 -3%,CaCl2 KNO3)
Zaprawianie podpuszczką	Zakwas 0,5% - 3,5%
Krzepnięcie	Koagulacja 120 - 14 h
Obróbka skrzepu (krojenie, osuszanie, dogrzewanie, dosuszanie)	Krojenie skrzepu 1 - 5 cm
	Dogrzewanie do max. 40^oC/30 - 90 min
		Płukanie 30 - 35^oC
		Ociekanie 30 - 60 min.
Formowanie	Formowanie i pakowanie (formowanie po pakowaniu).
Prasowanie	Prasowanie 10 - 30 N/kg/1 - 2 h
Solenie (na sucho/ solanka)
Dojrzewanie
Pakowanie
	Chłodzenie 4 - 8^oC
Magazynowanie
Dystrybucja

10. Przemiany zachodzące podczas dojrzewania serów

Podczas dojrzewania serów przemianom ulegają trzy zasadnicze składniki mleka:

• Cukier (laktoza),

• Białko (kazeina),

• Tłuszcz.

Produkty tych przemian determinują cechy fizyczne i chemiczne serów, nadając im pożądaną konsystencję oraz strukturę, a także właściwy smak i zapach, w zależności od rodzaju danego sera. Chronologicznie najpierw dochodzi do fermentacji laktozy, oraz przemian mleczanów i cytrynianów, a kolejno dochodzi do enzymatycznych przemian degradacyjnych w białkach oraz w pewnym stopniu w tłuszczu.

1. Fermentacyjne przemiany laktozy i mleczanów

Podczas przygotowania mleka przerobowego na sery, oraz w wyniku jego krzepnięcia pod wpływem podpuszczki, czy formowania i innych zabiegów technologicznych, laktoza podlega rozkładowi prawie całkowicie do kwasu L(+)-mlekowego, w wyniku działalności bakterii mlekowych i jest to tzw. fermentacja mlekowa. Jeżeli dominującym produktem jest kwas mlekowy, wówczas mówi się, iż jest to homofermentacja, a w przypadku tworzenia się innych produktów, takich jak CO₂, kwas octowy czy di acetyl, określa się ja jako heterofermentacja. Powstały w ten sposób kwas mlekowy oraz jego sole (mleczany) podlegają dalszej fermentacji mlekowej i wskutek działalności bakterii heterofermentatywnych i bakterii propionowych(rodzaj Propionibacterium) wydziela się w dużej ilości CO₂ odpowiedzialny za kształtowanie się oczek w serze. W końcowej fazie przemian cukrów swą działalność mogą ujawnić bakterie fermentacji masłowej (Clostriudium tyrobutyricum), które odpowiedzialne są wzdymanie oraz pękanie serów, z jednoczesnym pogorszeniem cech smakowo-zapachowych.

2. Degradacyjne zmiany w białkach

Decydują one w zasadniczy sposób o kształtowaniu się typowych cech smaku, zapach, struktury oraz konsystencji. Zmiany te mają głównie charakter hydrolityczny, a enzymy biorące udział w proteolizie pochodzą głównie z podpuszczki oraz innych preparatów enzymatycznych, a także z drobnoustrojów rozwijających się w miąższu sera, dodanych z zakwasem oraz z drobnoustrojów rozwijających się na powierzchni sera. Enzymy proteolityczne rozkładają białka, głównie kazeinę do coraz prostszych związków, co przedstawia poniższy schemat:






+H₂O +H₂O


+ enzymy podpuszczki + enzymy podpuszczki





+enzymy podpuszczki i bakterii fermentacji mlekowej






+H₂O


+H₂O




+enzymy podpuszczki i bakterii fermentacji mlekowej

+H₂O

+ plazminy i enzymy fermentacji mlekowej





Podpuszczka powoduje rozkład kazeiny na albumozy, peptony i polipeptydy, są one rozpuszczalne w wodzie, a wskutek działania enzymów bakterii fermentacji mlekowej i innych bakterii znajdujących się w miąższu sera, następuje dalszy rozkład tych związków na peptydy, aminokwasy i amoniak. Na podstawie stopnia zaawansowania proteolizy i obecności powstawania swoistych w tym procesie związków, można określić cechy charakterystyczne dla sera dojrzałego.

Poniższy rysunek przedstawia w uproszczony sposób proteolizę praz produkty jej rozkładu. W początkowej fazie proteolizy dochodzi do hydrolizy białek (parakazeinianu) do polipeptydów, peptydów prostych i aminokwasów, aminokwasy mogą dalej ulegać procesom dezaminacji oraz dekarboksylacji. Zmiany te zachodzą zazwyczaj przy pH 5,1-6,2 mają więc charakter acydoproteolityczny. Schematycznie możemy przedstawić ten proces następująco:


KAZEINY


polipeptydy wielkocząsteczkowe


polipeptydy niskocząsteczkowe i oligopeptydy


aminokwasy






aminy związki siarkowe

amoniak

aldehydy

alkohole

ketokwasy

3. Degradacyjne zmiany w tłuszczach

W serach tłuszcz podlega tylko nieznacznym zmianom, ale to właśnie tym zmianom zawdzięcza się bardziej wyrazisty i pikantny smak. Najpierw zachodzi hydrolityczne uwalnianie kwasów tłuszczowych w wyniku działania lipaz bakteryjnych, na komórki tłuszczowe, a następnie podlegają stopniowej degradacji, wskutek β-oksydacji. Enzymy powodujące lipolizę tłuszczu pochodzą z mleka, drobnoustrojów podpuszczki, a także preparatów enzymatycznych dodawanych do mleka. Największą zdolnością do lipolizy odznaczają się pleśnie, dlatego też odbywa się ona najintensywniej właśnie w serach pleśniowych, a najsłabiej w serach twardych.


TŁUSZCZE


Kwasy tłuszczowe


Ketony


Laktony

Aldehydy

Peptony

Albumozy

Białko

Aminokwasy

Peptydy

Polipeptydy

Lotne kwasy

Amoniak

---