Закваски прямого внесения DVS/DVI: принцип работы и преимущества для производства
Закваска — один из основных инструментов управления ферментацией молочного продукта. От ее активности и штаммового состава зависят скорость снижения pH, формирование сгустка, вкус, аромат, консистенция, синерезис и стабильность продукта при хранении.
В промышленном производстве все шире применяются концентрированные заквасочные культуры прямого внесения — DVS и DVI. Их главное отличие от традиционной производственной закваски состоит в том, что культуру можно вносить непосредственно в подготовленное молоко или смесь без предварительного размножения на предприятии.
На практике это упрощает технологическую схему, сокращает число микробиологических операций и позволяет точнее воспроизводить процесс от партии к партии. Но прямое внесение не означает, что культуру достаточно просто высыпать в резервуар: результат по-прежнему зависит от температуры, дозировки, качества сырья, санитарного состояния оборудования, фаговой нагрузки и соблюдения рекомендаций для конкретной культуры.
Что означает DVS и DVI
DVS расшифровывается как Direct Vat Set, а DVI — как Direct Vat Inoculation или Direct-to-Vat Inoculation.
В профессиональной литературе эти обозначения используются для одного технологического класса — высококонцентрированных заквасочных культур, рассчитанных на внесение непосредственно в производственную емкость. Также встречаются термины direct-to-vat и direct-set culture. Поэтому рассматривать DVS и DVI как две принципиально разные технологии некорректно.
Такие культуры могут выпускаться:
- в лиофилизированной форме;
- в глубоко замороженной форме;
- в виде одноштаммовых или многоштаммовых композиций;
- с мезофильными, термофильными или смешанными культурами.
Лиофилизированная закваска представляет собой концентрированную биомассу микроорганизмов, из которой вода удалена путем сублимационной сушки. Это позволяет сохранять жизнеспособность клеток при хранении и получать компактный продукт с высокой концентрацией микроорганизмов.
Замороженные культуры также содержат высокую концентрацию жизнеспособных клеток, однако требуют более жесткого соблюдения холодовой цепи.
Чем культура прямого внесения отличается от производственной закваски
При классической схеме предприятие получает исходную культуру и самостоятельно проводит одну или несколько стадий ее размножения.
Упрощенно процесс выглядит так:
исходная культура → маточная или промежуточная культура → производственная закваска → продукт.
Для каждой стадии необходимы подготовленная питательная среда, оборудование для культивирования, контроль температуры и времени, санитарная обработка, охлаждение и микробиологический контроль.
При прямом внесении промежуточные стадии исключаются:
концентрированная DVS/DVI-культура → непосредственно молоко или продуктовая смесь.
Именно высокая концентрация жизнеспособных микроорганизмов позволяет получить необходимый уровень инокуляции без предварительного наращивания биомассы непосредственно на предприятии.
При этом DVS/DVI-культуры технически могут использоваться и для получения производственной закваски. Термин «прямого внесения» прежде всего описывает возможность использовать концентрат непосредственно в продукте без обязательного предварительного культивирования.
Как работают закваски прямого внесения
После внесения культуры в молоко клетки должны восстановить метаболическую активность, адаптироваться к среде и начать размножение.
Далее молочнокислые бактерии используют доступные субстраты, прежде всего лактозу, и образуют молочную кислоту. По мере ее накопления pH снижается.
Изменение кислотности запускает или сопровождает целый комплекс технологически важных процессов:
- формирование кислотного сгустка;
- изменение свойств казеиновых мицелл;
- управление синерезисом;
- формирование текстуры;
- подавление части нежелательной микрофлоры;
- образование вкусоароматических соединений;
- создание условий для последующего созревания сыров.
Роль конкретной закваски определяется ее штаммовым составом.
Одна культура может быть ориентирована на быстрое кислотообразование, другая — на создание выраженного сливочного профиля, третья — на образование экзополисахаридов и повышение вязкости, четвертая — на работу в определенном температурном диапазоне или устойчивость к конкретным бактериофагам.
Нужно ли предварительно активировать DVS/DVI-закваску
Основная идея культуры прямого внесения как раз состоит в отсутствии обязательной предварительной активации или размножения.
Культуру вносят непосредственно в подготовленное сырье в соответствии с технологической инструкцией производителя.
Самостоятельное предварительное разведение или «оживление» культуры без технологической необходимости может, наоборот, создать дополнительные риски:
- контаминацию посторонней микрофлорой;
- изменение соотношения штаммов;
- дополнительный контакт с бактериофагами;
- нестабильность активности;
- ошибки при расчете фактической дозировки.
Если для конкретной культуры предусмотрена специальная процедура внесения или предварительной подготовки, необходимо следовать именно технической документации производителя.
Как правильно вносить закваску прямого внесения
Конкретный порядок зависит от продукта, оборудования и используемой культуры, но общая технологическая логика одинакова.
1. Подготовить сырье
До внесения культуры молоко или смесь проходят предусмотренные рецептурой стадии:
- нормализацию;
- гомогенизацию, если она предусмотрена;
- тепловую обработку;
- охлаждение до температуры заквашивания.
К моменту внесения культуры температура должна находиться в рабочем диапазоне для конкретного штаммового состава.
2. Внести рассчитанное количество культуры
Закваску добавляют в соответствии с дозировкой производителя.
У культур прямого внесения дозировка нередко указывается не в граммах на литр, а в условных единицах активности на определенный объем продукта. Это связано с тем, что технологический эффект определяется не только массой порошка, но и концентрацией жизнеспособных клеток и активностью композиции.
Поэтому нельзя автоматически пересчитывать закваску одного производителя на другую только по массе упаковки.
3. Обеспечить распределение культуры
Лиофилизированному порошку необходимо равномерно распределиться в объеме продукта.
Режим перемешивания должен обеспечивать диспергирование культуры, но соответствовать технологии конкретного продукта. Чрезмерное механическое воздействие после формирования структуры, например при производстве кисломолочных продуктов, может уже отрицательно влиять на сгусток.
4. Выдержать установленный температурный режим
После внесения начинается ферментация.
Температура определяет скорость развития микроорганизмов и соотношение активности отдельных штаммов. Поэтому отклонение даже на несколько градусов может изменить:
- продолжительность сквашивания;
- динамику pH;
- выраженность кислого вкуса;
- образование аромата;
- вязкость;
- свойства сгустка.
5. Контролировать не только время, но и pH
Фиксированное время сквашивания удобно для организации процесса, однако главным технологическим ориентиром обычно является достижение требуемой кислотности или pH.
Время достижения целевой точки способно меняться из-за свойств сырья, дозировки, температуры, активности культуры, наличия ингибирующих веществ и фаговой нагрузки.
Основные преимущества DVS/DVI-культур
Снижение риска контаминации
Каждая дополнительная операция с культурой — приготовление питательной среды, пересев, культивирование, перекачивание — создает дополнительную точку потенциальной контаминации.
При прямом внесении количество таких операций уменьшается.
Это особенно важно для предприятий с высокой загрузкой оборудования, где ошибка на стадии приготовления производственной закваски способна повлиять сразу на большой объем продукции.
Однако культура прямого внесения не отменяет требований к санитарии. При открытии технологической емкости для внесения культуры также возникает риск вторичного загрязнения, поэтому операция должна быть организована максимально гигиенично. На крупных предприятиях могут использоваться системы закрытого или автоматизированного внесения культуры.
Более стабильный штаммовый состав
В многоштаммовой производственной закваске отдельные микроорганизмы способны размножаться с разной скоростью.
При последовательных культивированиях исходное соотношение штаммов может постепенно изменяться. В результате меняются скорость кислотообразования, вкус или другие свойства культуры.
В DVS/DVI-продукте состав формируется производителем культуры и стандартизируется до поступления на предприятие. Поэтому каждая новая производственная емкость получает заданную комбинацию микроорганизмов без промежуточного культивирования на заводе.
Упрощение технологического процесса
Предприятию не требуется содержать полный цикл подготовки производственной закваски для каждой выработки.
Это позволяет сократить:
- число технологических операций;
- потребность в заквасочных емкостях;
- время персонала;
- объем санитарной обработки;
- количество промежуточных контролей.
Особенно заметно преимущество при большом ассортименте продукции: разные культуры можно применять в разных выработках без необходимости каждый раз заранее готовить отдельную производственную закваску.
Гибкость производства
Прямое внесение удобно при изменении производственного плана.
Если предприятие выпускает несколько видов йогуртов, сметаны, творога или сыров, культура может подбираться непосредственно под очередную выработку.
Это упрощает:
- переход между продуктами;
- работу с небольшими партиями;
- запуск новых рецептур;
- опытно-промышленные выработки;
- корректировку объемов производства.
В сыроделии возможность быстро подобрать количество концентрированной культуры под конкретный объем ванны также рассматривается как одно из преимуществ систем прямого внесения.
Уменьшение рисков на стадии подготовки закваски
При использовании производственной закваски предприятие само отвечает за ее культивирование.
Ошибка температуры, недостаточная тепловая обработка среды, нарушение санитарного режима или несвоевременное охлаждение могут изменить активность всей партии.
DVS/DVI переносит этап выращивания и концентрирования биомассы к специализированному производителю культуры.
Для пищевого предприятия это означает более короткую технологическую цепочку и меньшее количество переменных, которыми необходимо управлять внутри завода.
DVS/DVI и бактериофаги
Бактериофаги остаются одной из наиболее серьезных причин нарушения молочнокислой ферментации.
Фаг инфицирует чувствительную бактериальную клетку, размножается внутри нее и вызывает лизис. При значительной фаговой нагрузке это может проявляться как:
- замедление кислотообразования;
- увеличение времени ферментации;
- недостижение требуемого pH;
- нестабильность производства;
- полный срыв сквашивания.
Прямое внесение позволяет исключить стадию длительного размножения производственной закваски на предприятии, на которой бактериофаг также способен размножаться. Поэтому DVS/DVI может уменьшить один из путей развития фаговой проблемы.
Но считать культуры прямого внесения «защищенными от фагов» нельзя.
Если фаг присутствует в сырье, воздухе или производственной среде и культура к нему чувствительна, заражение возможно непосредственно в технологической емкости.
Поэтому защита строится комплексно:
- санитарное разделение потоков;
- правильная мойка и дезинфекция;
- контроль аэрозольного переноса;
- фагомониторинг;
- подбор устойчивых комбинаций штаммов;
- ротация фагоальтернативных культур.
На базе НИЦ ГК «СОЮЗСНАБ» проводится исследование производственных проб на наличие бактериофагов и подбор фагоальтернативных заквасочных культур Golden Line® с учетом выявленной фаговой нагрузки.
Есть ли у DVS/DVI недостатки
Технология прямого внесения имеет существенные преимущества, но считать ее универсально лучшей для любого предприятия неправильно.
Стоимость одной дозы культуры
Высококонцентрированная DVS/DVI-культура обычно требует более сложного промышленного производства, концентрирования и стабилизации биомассы.
Поэтому при сравнении только стоимости культуры на тонну перерабатываемого молока собственная производственная закваска в отдельных технологиях может выглядеть дешевле.
Корректное экономическое сравнение должно включать не только стоимость пакетика культуры, но и:
- оборудование заквасочного отделения;
- энергозатраты;
- санитарную обработку;
- труд персонала;
- лабораторный контроль;
- потери при нестабильной ферментации;
- стоимость потенциально забракованной партии;
- гибкость производственного графика.
Возможная лаг-фаза
После прямого внесения лиофилизированным клеткам необходимо восстановиться и адаптироваться к молочной среде.
В некоторых сыродельных технологиях это может давать более заметную лаг-фазу по сравнению с активной производственной закваской. Из-за этого профиль кислотообразования при прямом внесении и при использовании bulk starter не всегда полностью совпадает.
Это особенно важно при производстве сыров, где pH должен достигать определенных значений не просто к окончанию процесса, а на конкретных технологических стадиях: во время обработки зерна, отделения сыворотки, формования или посолки.
Поэтому переход с производственной закваски на DVS/DVI нельзя проводить простой заменой «доза вместо дозы». Технологию необходимо отработать на конкретном сырье и оборудовании.
DVS/DVI в производстве кисломолочных продуктов
Для йогурта, сметаны, ряженки и других кисломолочных продуктов прямое внесение удобно благодаря воспроизводимости процесса.
Штаммовый состав культуры может подбираться сразу под требуемые свойства продукта:
- скорость ферментации;
- конечный pH;
- выраженность постокисления;
- вязкость;
- устойчивость сгустка;
- синерезис;
- сливочность;
- интенсивность кисломолочного вкуса.
Поэтому две DVS/DVI-культуры для одного и того же продукта могут давать заметно разные технологические результаты.
В ассортименте Golden Line® ГК «СОЮЗСНАБ» представлены лиофилизированные заквасочные культуры для йогуртов, сметаны, ряженки, творога, других кисломолочных продуктов, а также мягких, рассольных, полутвердых и твердых сыров. Штаммовые композиции подбираются в зависимости от требуемых параметров вкуса, структуры и производственного процесса.
DVS/DVI в сыроделии
В сыроделии требования к культуре особенно высоки, поскольку скорость кислотообразования влияет сразу на несколько этапов производства.
От динамики pH могут зависеть:
- действие молокосвертывающего фермента;
- свойства сгустка;
- отделение сыворотки;
- влажность сырного зерна;
- формование;
- посолка;
- микробиологические процессы при созревании;
- итоговая текстура и вкус сыра.
Поэтому технолог оценивает не только конечную кислотность, но всю кривую снижения pH.
Если при переходе на культуру прямого внесения профиль подкисления изменился, могут потребоваться корректировки времени отдельных операций.
Причина в том, что DVS/DVI и предварительно выращенная производственная закваска находятся в разном физиологическом состоянии в момент внесения в молоко.
Что важно при хранении культуры
Сохранение активности закваски напрямую зависит от условий хранения.
Для разных форм культуры они различаются.
Глубоко замороженные концентраты требуют постоянного хранения при низкой отрицательной температуре и особенно чувствительны к нарушению холодовой цепи.
Лиофилизированные культуры технологически удобнее в логистике, однако это не означает, что их можно постоянно хранить при комнатной температуре. Необходимо соблюдать температурный режим и срок хранения, указанные для конкретного продукта.
Tetra Pak приводит для высококонцентрированных лиофилизированных культур типовое длительное хранение при температуре ниже −18 °C, тогда как для глубоко замороженных культур требуются еще более низкие температуры. Конкретные условия всегда определяются документацией производителя.
Особенно нежелательны многократные циклы нагревания и охлаждения упаковки.
Поэтому культуру рекомендуется извлекать из места хранения непосредственно перед использованием и не оставлять открытую упаковку без технологической необходимости.
Что нельзя делать с закваской прямого внесения
На практике ошибки часто связаны с обращением с культурой.
Подбирать дозировку только по массе
Количество граммов не является универсальной характеристикой активности.
Необходимо использовать дозировку конкретного продукта, указанную производителем.
Делить упаковку без учета требований производителя
Если культура рассчитана на внесение целой упаковки, произвольное деление может привести как к ошибке дозирования, так и к нарушению однородности композиции.
Кроме того, после вскрытия увеличивается риск попадания влаги и посторонней микрофлоры.
Игнорировать температуру внесения
Мезофильная и термофильная культуры по-разному реагируют на температуру. Даже внутри одной группы оптимальные режимы отдельных композиций различаются.
Ориентироваться только на время сквашивания
Если одна партия достигла целевого pH за шесть часов, это не означает, что все последующие выработки нужно автоматически останавливать ровно через шесть часов.
Технологический контроль должен учитывать фактическое изменение pH и свойства продукта.
Считать прямое внесение защитой от любых производственных проблем
DVS/DVI не компенсирует:
- низкое качество молока;
- остатки антибиотиков или других ингибирующих веществ;
- нарушение температурного режима;
- плохую санитарную обработку;
- высокую фаговую нагрузку;
- ошибки рецептуры.
Закваска работает только как часть всей технологической системы.
Как выбирать DVS/DVI-культуру для производства
Подбор начинается с технологического задания.
Необходимо определить:
Вид продукта. Для йогурта, сметаны, творога и сыра требуются культуры с разными свойствами.
Сырье. Важны содержание белка, жира, сухих веществ, особенности сезонного молока и используемая тепловая обработка.
Температурный режим. Он должен соответствовать физиологии штаммов.
Требуемая скорость ферментации. Ускорение процесса может повышать производительность оборудования, однако культура должна одновременно обеспечивать нужный вкус и структуру.
Целевой pH. Важно оценивать не только момент окончания сквашивания, но и дальнейшее постокисление.
Текстуру. Для одних продуктов необходим плотный сгусток, для других — выраженная вязкость, для третьих особенно важна устойчивость после перемешивания и фасовки.
Органолептический профиль. Даже культуры с близкой скоростью кислотообразования способны давать разную сливочность, кислотность и аромат.
Фаговую ситуацию предприятия. Для стабильной работы культуры должны подбираться с учетом актуальной фаговой нагрузки и возможности ротации штаммовых композиций.
Экономику процесса. Оценивается стоимость не самой культуры отдельно, а всей выработки: длительность ферментации, загрузка оборудования, выход продукта, количество брака и стабильность качества.
DVS/DVI или производственная закваска: что выбрать
Однозначного решения для всех предприятий нет.
Производственная закваска может быть экономически оправдана на предприятии с отработанной системой культивирования, стабильной микробиологической обстановкой и большими постоянными объемами одного продукта.
DVS/DVI особенно удобны там, где важны:
- высокая воспроизводимость;
- широкий ассортимент;
- быстрый переход между культурами;
- сокращение операций внутри предприятия;
- снижение рисков при самостоятельном размножении закваски;
- точный подбор культуры под конкретный продукт;
- возможность ротации фагоальтернативных культур.
Поэтому переход на прямое внесение меняет организацию всего ферментационного процесса.
Предприятие получает уже подготовленную и стандартизированную концентрированную композицию штаммов и переносит основной контроль с этапа выращивания производственной закваски на точное соблюдение режима внесения, температуры, дозировки и параметров ферментации.
При правильно подобранной культуре это делает производство более управляемым: технолог получает прогнозируемую динамику кислотообразования, требуемую структуру и органолептический профиль продукта без дополнительной стадии культивирования закваски на предприятии.
