СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЙОГУРТА Российский патент 2023 года по МПК A23C9/123 A23C9/13 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к молочной промышленности и может быть использовано для производства функциональных кисломолочных продуктов.

Уровень техники

Известен способ производства йогуртового напитка с повышенным содержанием полисахарида кефиран на основе сухого молока (патент РФ на изобретение № 2630623, опубл. 11.09.2017). Способ включает приготовление смеси из сухого обезжиренного молока, пастеризацию смеси, выдержку, охлаждение, внесение закваски прямого внесения (например, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus), сквашивание, охлаждение сгустка, перемешивание, фасовку. Причем воду для смеси предварительно подвергают ультразвуковой кавитации в режиме 240 Вт в течение 3 мин, после выдержки проводят фильтрацию, гомогенизацию при температуре 45±2°С, пастеризацию при температуре 60±2°С в течение 15 мин, при следующем соотношении компонентов (г на 1000 г продукта): молоко обезжиренное сухое 87,5, закваска 0,5, вода остальное.

Недостатком данного способа является использование ультразвукового воздействия для обработки воды, а не молочной смеси, подвергаемой сквашиванию, что не позволяет в полной мере влиять на качественные характеристики готового продукта, формирующиеся в процессе ферментации. В данном способе используется сухое молоко вместо молока сырого, что снижает качество готового продукта. Кроме того, предложенные режимы ультразвуковой обработки и использование длительного режима пастеризации приводят к излишним энергозатратам. Также способ не предусматривает использование функциональных ингредиентов для придания продукту пребиотических свойств.

Известен способ производства йогуртового напитка с использованием сухого молока (патент РФ на изобретение № 2665786, опубл. 04.09.2018). Способ предусматривает обработку воды с фукоиданом ультразвуковой кавитацией в режиме 240 Вт в течение 3 мин, добавление в полученную смесь сухого обезжиренного молока, размешивание и выдерживание полученной смеси в течение 1-1,5 ч и фильтрацию. Затем проводят гомогенизацию смеси при температуре 45±2°C, нормализацию, пастеризацию при температуре 60±2°C в течение 15 мин, добавление заквасочной культуры прямого внесения и сквашивание при температуре 40°C в течение 8 ч, охлаждение и перемешивание. Исходные компоненты используют в следующем соотношении (г на 1000 г продукта): молоко сухое обезжиренное 87,5; вода 911,8; заквасочная культура прямого внесения 0,5; фукоидан 0,2.

Недостатком данного способа является использование ультразвукового воздействия для обработки воды, а не молочной смеси, что не оказывает прямого влияния на формирование высоких структурно-механических характеристик и органолептических показателей кисломолочного продукта в процессе ферментации. В данном способе используется сухое молоко вместо молока сырого, что снижает качество готового продукта. Кроме того, недостатком являются повышенные энергетические затраты из-за принятых параметров ультразвуковой обработки и использования длительного режима пастеризации.

Известен способ получения кисломолочного напитка с использованием сухого обезжиренного молока (Шершенков, Б.С. Разработка технологии ферментированных молочных продуктов с применением ультразвуковой интенсификации биотехнологических процессов: дисс… канд. техн. наук: 05.18.07 / Шершенков Борис Сергеевич. – Санкт-Петербург. 2015. – 156 с. (стр. 147)). Сухое молоко добавляют в воду и тщательно перемешивают в течение 10 минут при температуре 40±2°С. Полученную смесь нагревают и подвергают пастеризации до 92±2°С в течение 20 с. Затем смесь охлаждают до температуры 32±2°С и вносят лиофлизилиновую закваску на основе мезофильных микроорганизмов и перемешивают в течении 5 минут. Полученную смесь подвергают ультразвуковой обработке частотой 30 кГц интенсивностью 270 Вт/дм³ и длительности обработки 70 с. Полученную смесь выдерживают в течение 2 часов в резервуаре для сквашивания при температуре 32±2°С и затем подвергают повторной ультразвуковой обработке с частотой 30 кГц интенсивностью 270 Вт/дм³ и длительности обработки 70 с. Полученный сгусток выдерживают в резервуаре 3-4 часа для сквашивания с температурой 32±2°С, затем охлаждают до 20°С, перемешивают в течение 10 минут и выполняют розлив.

Недостатком данного способа являются невысокие структурно-механические свойства продукта и повышенный расход энергии при указанных параметрах ультразвуковой обработки. Также в данном способе используется сухое молоко вместо молока сырого, что снижает качество готового кисломолочного продукта. Кроме того, способ не предусматривает использование функциональных ингредиентов для придания продукту пребиотических свойств.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения термостатного кисломолочного продукта на основе сухого обезжиренного молока, при производстве которого сухое обезжиренное молоко восстанавливают при перемешивании в течение 10 минут при температуре 40±2°С (Шершенков, Б.С. Разработка технологии ферментированных молочных продуктов с применением ультразвуковой интенсификации биотехнологических процессов: дисс… канд. техн. наук: 05.18.07 / Шершенков Борис Сергеевич. – Санкт-Петербург. 2015. – 156 с. (стр. 148)). Полученную смесь подвергают пастеризации при температуре 92±2°С в течение 20 с. Затем смесь охлаждают до температуры сквашивания равной 40±2°С и вносят закваску на основе термофильных молочнокислых культур при перемешивании в течение 5 минут. Полученную смесь подвергают ультразвуковой обработке при частоте 30 кГц, удельной мощности 210 Вт/дм³ и длительности обработки 170 c. После обработки смесь помещают в резервуаре для сквашивания на 2 часа при температуре 40±2°С, затем перемешивают в течение 10 минут и подвергают повторной ультразвуковой обработке при той же удельной мощности, частоте и длительности ультразвуковой обработки (соответственно 210 Вт/дм³, 30 кГц и 170 c). Затем осуществляют розлив, упаковку, маркировку и выдерживают в термостатной камере при температуре 40±2°С в течение 1-2 часов до завершения процесса сквашивания. Охлаждают до температуры 4 ±2°С.

Недостатком данного способа являются невысокое качество продукта, его структурно-механических свойств и органолептических характеристик, повышенные затраты энергии, связанные с принятыми параметрами ультразвуковой обработки. Кроме того, в данном способе используется сухое молоко вместо молока сырого, что снижает качество готового кисломолочного продукта, и способ не предусматривает использование добавок функционального назначения для придания продукту пребиотических свойств.

Технический результат сводится к приобретению продуктом пребиотических свойств, повышению его качества, улучшению структурно-механических свойств и органолептических показателей, снижению затрат энергии и нагревания продукта при ультразвуковом воздействии за счет сбалансированности специально подобранных характеристик ультразвуковой обработки и температурных параметров.

Осуществление изобретения

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ включает в себя входной контроль молока сырого, его очистку, нормализацию, гомогенизацию, кратковременную пастеризацию и охлаждение, внесение закваски на основе термофильных молочнокислых культур, первичную и повторную ультразвуковую обработку с промежуточным между ними сквашиванием путем термостатирования при температуре 38-42°С и дальнейшей выдержкой полученного сгустка при той же температуре до завершения процесса сквашивания, отличающийся тем, что в молочное сырье при температуре 30-35°С вносят мелассу молочную с лактулозой «ЛактуВет-1» в количестве 3% от общей его массы, растворяют её путем перемешивания в течение 5-6 минут и после пастеризации охлаждают до температуры внесения закваски, величину которой принимают на 3-5°С ниже температуры сквашивания с учетом ее повышения в результате ультразвуковой обработки. Ультразвуковую обработку выполняют при частоте 22,5-24,5 кГц с интенсивностью 264-266 Вт/cм², удельной мощностью 840-860 Вт/дм³ в импульсном режиме с параметрами 0,5-0,6 с – ультразвуковое воздействие, 0,4-0,5 с – пауза, общей продолжительностью первичной обработки 100-120 с, а повторной – 17-20 с, промежуточное термостатирование осуществляют вплоть до окончания лаг-фазы роста термофильных молочнокислых культур, длительность которой для используемой закваски определяют предварительно.

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:

- признаки «…в молочное сырье при температуре 30-35°С вносят мелассу молочную с лактулозой «ЛактуВет-1» в количестве 3 % от общей его массы, растворяют её путем перемешивания в течение 5-6 минут …» обеспечивают оптимальный пребиотический эффект продукта за счет наиболее оптимальных значений количества вводимой мелассы молочной с лактулозой и температуры её растворения при минимальной длительности перемешивания;

- признак «…ультразвуковую обработку выполняют… в импульсном режиме…» обеспечивает снижение нагревания продукта и расхода энергии в процессе ультразвуковой обработки;

- признаки: «…ультразвуковую обработку выполняют при частоте 22,5-24,5 кГц с интенсивностью 264-266 Вт/cм², удельной мощностью 840-860 Вт/дм³… с параметрами 0,5-0,6 с – ультразвуковое воздействие, 0,4-0,5 с – пауза, общей продолжительностью первичной обработки 100-120 с, а повторной – 17-20 с…» в своей совокупности обеспечивают высокие структурно-механические свойства, органолептические показатели и снижение энергетических затрат;

- признак «…промежуточное термостатирование осуществляют вплоть до окончания лаг-фазы роста термофильных молочнокислых культур, длительность которой для используемой закваски определяют предварительно» обеспечивает формирование высокого качества продукта за счет дополнительного формирования его улучшенных структурно-механических свойств и органолептических показателей;

- признак «…молочное сырье… после пастеризации охлаждают до температуры внесения закваски, величину которой принимают на 3-5°С ниже температуры сквашивания с учетом ее повышения в результате ультразвуковой обработки» обеспечивает повышение качества йогурта в части его органолептических характеристик путем устранения появления нежелательных хлопьевидных включений в процессе сквашивания.

Меласса молочная с лактулозой «ЛактуВет-1» производства АО «Молочный комбинат «Ставропольский» (декларация о соответствии ЕАЭС N RU Д-RU.АЯ21.В.03469/20, СТО 00437062-014-2020 «Продукт переработки молока сухой. Меласса молочная с лактулозой «ЛактуВет-1». Стандарт организации») представляет собой светлый порошок с нейтральным запахом, свойственным молоку, содержит не менее: 14,3% лактулозы, 25,2% лактозы, 15% минеральных веществ молока (в том числе, %: кальций – 3,4, магний-0,5, фосфор-1,4, калий-1,2, натрий-1,4 и др.), представленных преимущественно в виде солей (фосфатов, цитратов, гидрокарбонатов, лактатов и др.), органические кислоты, а также спектр минорных низкомолекулярных азотсодержащих соединений.

Лактулоза – признанный во всем мире пребиотик, промотор бифидобактерий. Основное действие лактулозы на организм человека основано на том, что она способна проходить верхние отделы желудочно-кишечного тракта в нерасщепленном виде и, достигая толстой кишки, стимулировать рост бифидобактерий. Попадая в толстую кишку, лактулоза вызывает изменения в составе отдельных популяций микробиоты и их метаболизме, которые могут благотворно воздействовать на организм человека.

Использование мелассы молочной с лактулозой «ЛактуВет-1» в технологическом процессе производства обогащенного йогурта позволяет не только получить продукт с пребиотическим действием, но и дополнительно повышает его органолептические характеристики – обеспечивает насыщенный кисломолочный вкус и запах, приятный равномерный светло-кремовый цвет, консистенцию без признаков расслоения.

Для анализа закономерностей и особенностей роста микроорганизмов, в том числе термофильных молочнокислых культур, в настоящее время широко применяют типовую схему, состоящую из 6 стадий: лаг-фаза, лог-фаза (или переходная фаза), экспоненциальная фаза, фаза затухающего роста, стационарная фаза, фаза отмирания.

Лаг-фаза – фаза адаптации и приспособления микроорганизмов. Внесенные в питательную среду клетки микроорганизмов сразу не начинают активно размножаться. В этот период клетки приспосабливаются к составу среды и окружающим условиям. По окончанию лаг-фазы наступает стадия интенсивного размножения микроорганизмов и к этому моменту большинство клеток уже снабжены необходимыми питательными веществами, становятся биологически активными и еще не накопили вредных продуктов обмена. Поэтому момент окончания лаг-фазы роста молочнокислых культур можно считать оптимальным для проведения повторной ультразвуковой обработки с целью воздействия на процесс ферментации и формирования высоких структурно-механических свойств и органолептических характеристик готовой продукции.

Продолжительность лаг-фазы роста термофильных молочнокислых культур при прочих равных условиях зависит от свойств применяемой закваски. Поэтому для каждой используемой закваски необходимо знать время окончания лаг-фазы, определить которое можно используя, например, широко известный потенциометрический метод.

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика отношений показателей напряжения сдвига и эффективной вязкости опытных образцов йогурта (по предлагаемому способу и по способу, принятому за прототип) к соответствующим им контрольным образцам (без ультразвуковой обработки).

Таблица 1 – Результаты сравнения структурно-механических характеристик

Показатель Продукт, полученный по предлагаемому способу по отношению к контрольному образцу Продукт, полученный по способу, принятому за прототип по отношению к контрольному образцу Среднеарифметическое значение отношения показателей напряжения сдвига опытного и контрольного образцов (при возрастании градиента деформации) 1,90 0,90 Среднеарифметическое значение отношения показателей эффективной вязкости опытного и контрольного образцов (при убывании градиента деформации) 1,44 0,92

Данные в таблице 1 позволяют сделать вывод о том, что полученный продукт, приготовленный по предлагаемому способу, имеет более высокие структурно-механические характеристики, так как среднеарифметические значения отношения показателей напряжения сдвига и показателей эффективной вязкости к контрольному образцу в 2,1 раза и в 1,56 раза выше чем у продукта, полученного по способу, принятому за прототип.

В таблицах 2 и 3 приведены органолептические показатели йогурта и результаты его органолептической оценки.

Таблица 2 – Органолептические показатели йогурта

Показатель Продукт, полученный по предлагаемому способу Продукт, полученный по способу, принятому за прототип Внешний вид и консистенция Однородная в меру вязкая жидкость Однородная жидкость с постоянной текущей консистенцией Цвет Светло-кремовый равномерный Молочно-белый равномерный Вкус и запах Кисломолочные Кисломолочные

Таблица 3 – Результаты органолептической оценки

Образец Внешний вид Вкус и запах Консистенция Цвет Общая оценка Продукт, полученный по способу, принятому за прототип 4,6 4,4 4,2 4,8 4,50 Продукт, полученный по предлагаемому способу 5,0 4,8 5,0 4,6 4,85

Органолептическая оценка членов дегустационной комиссии показала, что все представленные образцы имели в меру вязкую жидкость с ненарушенным сгустком и чистым кисломолочным запахом, соответствующими продукту. При этом йогурт, полученный по предлагаемому способу, отличался более высокой вязкостью, светло-кремовым цветом, однородной консистенцией, насыщенным кисломолочным вкусом и запахом.

По результатам органолептической оценки йогурт, получаемый по предлагаемому способу, на 0,35 бала превосходит продукт, выработанный по наиболее близкой ему по технической сущности способу производства, принятому за прототип.

Примеры реализации

Пример 1

Технологический процесс производства обогащенного йогурта с лактулозой с использованием сухой йогуртовой закваски «Lactofem Eco» (производитель Biochem s.r.l.), состоящей из термофильных молочнокислых культур Streptococcus thermophilus и Lactobacillus Delbruckii subsp. подвида Bulgaricus, осуществляется по следующим этапам:

1. Принимают молочное сырьё (молоко коровье сырое), выполняют его очистку от загрязнений и примесей, проводят нормализацию молока по жиру.

2. Для используемой закваски определяют лаг-фазу роста термофильных молочнокислых культур.

3. Молоко нагревают до температуры внесения мелассы молочной с лактулозой «ЛактуВет-1» равной 30-35°С.

4. Вносят мелассу молочную с лактулозой «ЛактуВет-1» в количестве 3 % от общей массы молочного сырья и перемешивают в течение 5-6 минут.

5. Проводят гомогенизацию и выполняют кратковременную пастеризацию при температуре 95±2°С в течение 15-20 с.

6. Охлаждают до температуры внесения закваски равной 37-39 °С.

7. Закваску перемешивают с частью молока до однородной консистенции в течение 2-3 минут и вносят в остальное молоко с внесенной в него ранее молочной мелассой с лактулозой.

8. Выполняют первичную ультразвуковую обработку при частоте 22,5 кГц и интенсивностью 264 Вт/cм², удельной мощностью 840 Вт/дм³ и параметрами импульсного режима 0,5 с – ультразвуковое воздействие, 0,5 с – пауза, с общей продолжительностью обработки 120 с.

9. Сквашивают при температуре 38-42°С вплоть до окончания лаг-фазы роста термофильных молочнокислых культур, длительность которой для закваски «Lactofem Eco» составляет 2,5 часа.

10. Проводят повторную ультразвуковую обработку при частоте 22,5 кГц и интенсивностью 264 Вт/cм², удельной мощностью 840 Вт/дм³ и параметрами импульсного режима 0,5 с – ультразвуковое воздействие, 0,5 с – пауза, с общей продолжительностью обработки 20 с.

11. По завершению ультразвукового воздействия осуществляют дальнейшую выдержку полученного сгустка при температуре 38-42°С до завершения процесса сквашивания. Окончание сквашивания определяют по характеру сгустка и достижению оптимальной кислотности

Пример 2

Технологический процесс производства обогащенного йогурта с лактулозой с использованием сухой йогуртовой закваски «Vita» (производитель ООО «Эко-Фуд»), состоящей из термофильных молочнокислых культур Streptococcus thermophilus и Lactobacillus Delbruckii subsp. подвида Bulgaricus, осуществляется по следующим этапам:

1. Принимают молочное сырьё (молоко коровье сырое), выполняют его очистку от загрязнений и примесей, проводят нормализацию молока по жиру.

2. Для используемой закваски определяют лаг-фазу роста термофильных молочнокислых культур.

3. Молоко нагревают до температуры внесения мелассы молочной с лактулозой «ЛактуВет-1» равной 30-35°С.

4. Вносят мелассу молочную с лактулозой «ЛактуВет-1» в количестве 3 % от общей массы молочного сырья и перемешивают в течение 5-6 минут.

5. Проводят гомогенизацию и выполняют кратковременную пастеризацию при температуре 95±2°С в течение 15-20 с.

6. Охлаждают до температуры внесения закваски равной 37-39 °С.

7. Закваску перемешивают с частью молока до однородной консистенции в течение 2-3 минут и вносят в остальное молоко с внесенной в него ранее молочной мелассой с лактулозой.

8. Проводят первичную ультразвуковую обработку при частоте 24,5 кГц и интенсивностью 266 Вт/cм², удельной мощностью 860 Вт/дм³ и параметрами импульсного режима 0,6 с – ультразвуковое воздействие, 0,4 с – пауза, с общей продолжительностью обработки 100 с.

9. Сквашивают при температуре 38-42°С вплоть до окончания лаг-фазы роста термофильных молочнокислых культур, длительность которой для закваски «Vita» составляет 3 часа.

10. Проводят повторную ультразвуковую обработку с параметрами обработки 24,5 кГц и интенсивностью 266 Вт/cм², удельной мощностью 860 Вт/дм³ и параметрами импульсного режима 0,6 с – ультразвуковое воздействие, 0,4 с – пауза, с общей продолжительностью обработки 17 с.

11. По завершению ультразвукового воздействия осуществляют дальнейшую выдержку полученного сгустка при температуре 38-42°С до завершения процесса сквашивания. Окончание сквашивания определяют по характеру сгустка и достижению оптимальной кислотности.

При выходе за верхний предел указанных в формуле изобретения и в примерах 1 и 2 изменяемых параметров, при заквашивании йогурта происходит сильное отделение сыворотки, что приводит к ухудшению органолептических показателей готового продукта.

При выходе их за нижний предел – увеличивается время сквашивания.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными технологическими решениями имеет следующие преимущества:

- приводит к повышению органолептических показателей качества и приобретению пребиотических свойств выпускаемым йогуртом;

- обеспечивает высокий уровень структурно-механических характеристик готового продукта;

- приводит к снижению энергозатрат при производстве йогурта.

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ получения йогурта включает входной контроль молока, его очистку, нормализацию, гомогенизацию, кратковременную пастеризацию и охлаждение, внесение закваски на основе термофильных молочнокислых культур, первичную и повторную ультразвуковую обработку с промежуточным между ними сквашиванием путем термостатирования при температуре 38-42°С и дальнейшей выдержкой полученного сгустка при той же температуре до завершения процесса сквашивания, при этом в молоко после стадии нормализации при температуре 30-35°С вносят мелассу молочную с лактулозой «ЛактуВет-1» в количестве 3% от общей его массы, растворяют её путем перемешивания в течение 5-6 минут, ультразвуковую обработку выполняют при частоте 22,5-24,5 кГц с интенсивностью 264-266 Вт/cм², удельной мощностью 840-860 Вт/дм³ в импульсном режиме Изобретение позволяет получить продукт с пребиотическими свойствами, повысить его качество, структурно-механические и органолептические показатели. 3 табл., 2 пр.

Способ получения йогурта, включающий входной контроль молока сырого, его очистку, нормализацию, гомогенизацию, кратковременную пастеризацию и охлаждение, внесение закваски на основе термофильных молочнокислых культур, первичную и повторную ультразвуковую обработку с промежуточным между ними сквашиванием путем термостатирования при температуре 38-42°С и дальнейшей выдержкой полученного сгустка при той же температуре до завершения процесса сквашивания, отличающийся тем, что в молочное сырье после стадии нормализации при температуре 30-35°С вносят мелассу молочную с лактулозой «ЛактуВет-1» в количестве 3% от общей его массы, растворяют её путем перемешивания в течение 5-6 минут, после пастеризации охлаждают до температуры внесения закваски, величину которой принимают на 3-5°С ниже температуры сквашивания с учетом ее повышения в результате ультразвуковой обработки, ультразвуковую обработку выполняют при частоте 22,5-24,5 кГц с интенсивностью 264-266 Вт/cм², удельной мощностью 840-860 Вт/дм³ в импульсном режиме с параметрами 0,5-0,6 с – ультразвуковое воздействие, 0,4-0,5 с – пауза, общей продолжительностью первичной обработки 100-120 с, а повторной – 17-20 с, промежуточное термостатирование осуществляют вплоть до окончания лаг-фазы роста термофильных молочнокислых культур, длительность которой для используемой закваски определяют предварительно.