В РУП "Институт мясо-молочной промышленности" (ИММП) г. Минск было реорганизовано производство бактериальных заквасок для молочной продукции. Наша компания поставляла оборудование для культивирования микроорганизмов (линию ферментеров, реакторы смешения, лиофильные сушилки). Мы хотим рассказать вам, почему производить свои закваски важно и как это теперь происходит в Беларуси.

Миллионы людей во всём мире по разным причинам страдают от дисбактериоза. Про- и пребиотики, применяющиеся как отдельно, так и в составе кисломолочных продуктов, существенно помогают в его лечении. Научный подход к приготовлению кисломолочных продуктов тесно связан с именами Луи Пастера и его ученика И.И. Мечникова, в честь которого названа особая Мечниковская простокваша. Традиционные кисломолочные продукты, такие как айран, катык, шубат, каймак, мацони, сопровождают человека тысячи лет, но изучение молочнокислых организмов и приготовление таких «современных» продуктов как ацидофилин (1903 г), Наринэ (1964 г), бифилакт (1980-е гг.), началось только в XX веке. Именно в это время появились первые аппараты для выращивания чистых культур бактерий – ферментёры.

Реорганизация производства в Минске

В РУП «Институт мясо-молочной промышленности» (далее – ИММП) г. Минск в рамках программы импортозамещения было реорганизовано производство бактериальных заквасок для молочной промышленности. Многомиллионные государственные инвестиции позволили закупить самое современное оборудование. Понимание новых потребностей рынка (спрос на закваски прямого внесения) и осознание себя в новой роли производителя, а не только потребителя заквасок, обусловили начало этой масштабной государственной программы.

Статистика потребления молочных продуктов

По данным USDA и FAO мировой спрос на молочную продукцию устойчиво растёт на протяжении многих лет (рис. 1).

Рис. 1. Динамика мирового потребления некоторых молочных продуктов с 1964 по 2016 г, млн т.

Благоприятные для развития молочного скотоводства природно-климатические условия Беларуси и высокая эффективность производства и переработки молока, а также интенсификация производства обусловливают высокий уровень производства молока на душу населения (рис. 2). Например, в 2014 г. этот показатель составил 708 кг при норме потребления 393 кг (по данным TheDairyNews). Валовый объём производства молока растёт; в 2016 году этот показатель достиг 7141 тыс. т. (рис. 3).

Рис. 2. Производство и потребление молока на душу населения в Беларуси, тыс. т.

Молочная отрасль Беларуси

Доля продукции молочной отрасли на протяжении последних лет занимает третье место в общем объёме экспорта Беларуси и составляет 3,9%. На Республику Беларусь приходится 1,4% мирового производства молока и 5% мирового экспорта молочной продукции.

Структура производства молочной продукции Беларуси достаточно разнообразна (рис. 4). 51% от производимой в стране цельномолочной продукции приходится на цельное молоко, на втором месте – кефир и сыры (по 12% каждый). В структуре экспорта (рис. 5) цельное молоко занимает меньшую долю, нежели в структуре производства. Это обусловлено тем, что расходы на транспортировку делают этот продукт менее привлекательным для экспорта по сравнению с продуктами переработки молока (масло, сыр, творог и др.). Экспорт сыров и творога был в 2016 году самой большой статьёй молочного экспорта Беларуси. В натуральном выражении поставки увеличились на 12,3%, а в стоимостном — на 8% (по данным http://beldairyblog.by).

Рис. 4. Производство молочной продукции в Беларуси по видам.

Рис. 5. Структура экспорта Беларуси на примере IV квартала 2014 года.

Итак, ситуация на данный момент такая: в республике Беларусь производится много молока. С одной стороны, это хорошо. Но молоко в натуральном виде не приносит большой прибыли и оно неудобно в транспортировке. Для получения максимальной отдачи от молока предприятия перерабатывают его в кисломолочные продукты – сметану, творог, ряженку, сыр... Всем этим предприятиям нужны закваски. Раньше 100% заквасок закупали в Европе – на сумму около $7.5 млн ежегодно. Сейчас производственная линия ИММП может обеспечить заквасками всю страну. Да, на данный момент существует довольно жёсткая конкуренция с европейскими производителями, но опыт использования отечественных заквасок на десятках предприятий Беларуси показал, что их качество ничуть не хуже западных.

Отличительные особенности проекта в ИММП

В этом проекте были преодолены такие вызовы как финансовый кризис, последствия которого отражаются на многих предприятиях СНГ до сих пор, а также доработка и адаптация технологии производства заквасок на новом оборудовании. В Республике Беларусь комплексные работы по созданию и совершенствованию заквасок для молочной промышленности ведутся с 1990 г., когда на базе отдела микробиологии ИММП начались масштабные научные исследования и начало производства пилотных партий бактериальных заквасок. Несмотря на хорошую научную базу, получение промышленных партий товара было очень затруднительным. Оборудование, которым располагал институт, было небольшого объёма, и к началу программы реорганизации оно устарело как морально, так и физически.

Результаты проекта

На сегодняшний день в Институте разработано более 30 видов заквасок, а объём производства сухих заквасок достигает 40 т/год. Производственные мощности ИММП могут полностью удовлетворить потребность молокоперерабатывающих предприятий республики Беларусь в бактериальных заквасках.

Что получил ИММП в результате этой масштабной программы? Такие, казалось бы, простые и само собой разумеющиеся вещи как:

• надёжность оборудования;
• стабильность и прогнозируемость процесса (теперь автоматика следит за pH, температурой и прочими параметрами);
• обеспечение полностью асептических условий;
• минимизацию ручного труда.

Процесс производства заквасок теперь стабилен, прогнозируем, полностью асептичен и цикличен. Руководство ИММП отмечает, что стало меньше проблем со сроками поставок из-за контаминации или поломки оборудования; стало возможным производить закваски прямого внесения, сухие и замороженные, что положительно сказалось на востребованности продукта; охват молокоперерабатывающих предприятий стал более широким.

Зам. директора по научной работе Фурик Наталья Николаевна: «Одним из наших продуктов являются сырные закваски. Для разных групп сыров используются различные виды заквасочных микроорганизмов, позволяющие обеспечить определённый уровень кислото-, газо- и ароматообразования и необходимые органолептические характеристики».

Как организован процесс производства заквасок?

Первым этапом культивирования продуцентов является подготовка питательной среды. Состав сред зависит от типа питания и дыхания микроорганизмов. Приготовление питательных сред в ИММП производится в гидролизных реакторах. На производство была поставлена линия средоподготовки, состоящая из двух реакторов объёмом 1 м³ каждый, и миксера для смешивания компонентов среды (реактор смешения). Порядок работы следующий: в миксер подаётся вода; она нагревается до заданной температуры, и, при постоянной работе мешалки, в неё вносятся сухие компоненты. Полученная смесь является концентратом. В это время вода в гидролизных реакторах также нагревается до заданной температуры. Концентрат из реактора смешения подаётся по трубопроводам в реакторы и смешивается там с водой. После этого в течение часа происходит собственно гидролиз. Раньше на производстве также стояли гидролизные реакторы. Они были меньшего объёма, и для каждого ферментёра среда готовилась отдельно. Миксера не было, и процесс смешивания занимал больше времени. Теперь смешивание компонентов среды происходит быстрее и качественнее, а за процессом гидролиза следит только один человек.

Готовую питательную среду при помощи насосной станции передают в ферментёр для культивирования и стерилизуют в нём в соответствии с установленным режимом в течение 30–60 мин, затем охлаждают до температуры ферментации.

Подготовка посевного материала происходит в несколько этапов (начиная с пробирки и заканчивая посевным ферментёром) и длится несколько дней. Для первого этапа (засев пробирки) используются коллекционные культуры, которые особым образом сохраняются от нежелательных мутаций. Второй этап представляет из себя культивирование в колбах. Третий – культивирование в посевном ферментёре (инокуляторе) объёмом 15 л. В инокуляторе процесс проходит при строгом соблюдении заданных значений температуры и pH. На новом оборудовании контроль за этими параметрами происходит автоматически.

Момент окончания культивирования определяется с помощью датчика оптической плотности, когда этот показатель достигает заданного значения. Культуральная жидкость по стерильным трубопроводам подаётся в производственный ферментёр с подготовленной питательной средой. В зависимости от планируемого объёма партии заквасок это аппарат объёмом 1000 или 2500 литров.

Культивирование в производственном ферментёре – последний этап процесса upstream для производства заквасок. Он проходит при тех же условиях, что и в посевном ферментёре. Все основные параметры (температура, pH, оптическая плотность, скорость вращения мешалки) контролируются автоматически. При работе на старом оборудовании это делалось в полуавтоматическом режиме. Проводился довольно частый отбор проб, замер pH и добавление щёлочи или кислоты вручную. Также отсутствовала возможность визуального контроля пенообразования, что приводило к нагоранию пены на стенки ферментёра, а также снижению титра целевых микроорганизмов. Инактивированная таким образом биомасса попадала в готовый продукт, и его качество снижалось. Новые ферментёры самостоятельно отслеживают все заданные параметры и корректируют их при необходимости. Вероятность ошибки из-за человеческого фактора при обслуживании промышленных ферментёров значительно снизилась.

Немаловажным процессом биотехнологического производства является мойка оборудования. До реорганизации производства это делалось вручную. После изготовления каждой партии продукта аппараты открывали (поднимали крышку с помощью подъёмника), демонтировали мешалку и затем мыли. После мойки ставили на место мешалку и опускали крышку. После реорганизации в ИММП установлена CIP-система. Мойка происходит автоматически и без разбора оборудования.

Стерилизация теперь также проводится в автоматическом режиме одним работником. До реорганизации перед началом стерилизации все краны и клапаны (по несколько штук на каждом аппарате) открывали вручную, затем включали насос и настраивали цикличность, и только после этого начиналась стерилизация.

После культивирования в 1000-литровом ферментёре получают около 700 литров культуральной жидкости с содержанием сухих веществ 4–5%. Затем её концентрируют на проточных роторных центрифугах или бактофуге.

Далее есть два варианта сохранения полезных бактерий: замораживание и лиофильное высушивание. ИММП выпускает оба вида бакконцентратов. Замороженные закваски имеют более короткую стадию адаптации в молочном сырье. Это имеет большое значение для производства сыров – тут необходимо быстрое нарастание активной кислотности, и это могут обеспечить именно замороженные закваски. Транспортировка этих видов заквасок осуществляется при минусовых температурах – в морозильных камерах или в контейнерах с сухим льдом. В любом случае она должна быть достаточно быстрой (2–3 дня). Сухие закваски можно транспортировать при плюсовых температурах.

Остановимся подробнее на процессе сушки. Высушивают биомассу наиболее бережным способом – на лиофильных сушилках. После реорганизации производства в ИММП имеются две сушилки с объёмом конденсора 50 литров и одна с объёмом 500 литров. Раньше использовалась старая полочная сушилка, которая работала исключительно в ручном режиме. Новое оборудование позволило существенно (в разы) снизить потери продукта.

Биомассу, полученную из 1000-литрового промышленного ферментёра, высушивают на большой сушилке (одна загрузка), а из двух 150-литровых – на двух маленьких (также одна загрузка). Как происходит высушивание? Биомасса замораживается до –40°С и лиофильно высушивается под вакуумом. Замораживание биомассы производится либо в самой лиофильной сушилке, либо в низкотемпературных морозильниках (они также поставлялись в ИММП в рамках этой программы). Высушивание бакконцентратов происходит в течение длительного времени в зависимости от вида микроорганизмов. Программы сушки разрабатываются индивидуально для каждого вида/ансамбля микроорганизмов и сохраняются в памяти программы управления сушилкой.

Микробиологический контроль ведётся на протяжении всего технологического процесса. Во время процесса проверяется чистота культивируемой закваски; в каждой партии готового продукта – активность кислотообразования и другие качественные характеристики.

Высушенная биомасса измельчается и упаковывается в соответствии с требованиями Технического регламента Республики Беларусь ТР 2010/018/BY. Готовый продукт хранится в холодильниках, ожидая отправки покупателю.

Итоги и выводы

Зам. директора по научной работе Фурик Наталья Николаевна: «Самые востребованные закваски – это закваски для традиционных групп продуктов: творога, сметаны, сыров, так как эти группы товаров пользуются наибольшим спросом у населения».

Директор ИММП Мелещеня Алексей Викторович: «С 1993 года мы прошли большой путь от лабораторных изысканий до промышленных партий заквасок. Сегодня, благодаря идеальному асептическому исполнению оборудования и своевременному постгарантийному обслуживанию, мы имеем все возможности, чтобы стать лидером по производству заквасок не только в Беларуси, но и в СНГ».

Видео с открытия производства – видео с канала CTV.BY.

Приложение 1. Ассортимент заквасок РУП «ИММП»

Название	Характеристика
СЫР-1	Представляют собой консорциумы специально подобранных культур лактококков. Предназначены для изготовления ферментативных сыров с низкой температурой второго нагревания. При ферментации молока образуют молочную кислоту, углекислый газ и ароматические вещества. Содержат не менее 10 млрд КОЕ/г молочнокислых бактерий. Применяются путём непосредственного внесения в молочное сырьё для изготовления сыра или для приготовления производственной закваски.
СЫР-2	Консорциум специально подобранных культур лактококков и Lactobacillus plantarum. Оказывает антагонистическое действие на бактерии группы кишечной палочки и маслянокислые бактерии. При ферментации молока образуют молочную кислоту, углекислый газ и ароматические вещества.
СЫР-3	Консорциум специально подобранных культур лактококков, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus. Способствует ускорению созревания сыра, усиливает сырный вкус, снижает горечь. При ферментации молока образуют молочную кислоту, углекислый газ и ароматические вещества.
СЫР-4	Консорциум специально подобранных культур лактококков, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus и пропионовокислых бактерий. Образует молочную и пропионовую кислоты, углекислый газ и ароматические вещества. Способствует формированию рисунка в сырах.
СЫР-5	Консорциум специально подобранных культур лактококков, термофильного стрептококка, Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus и пропионовокислых бактерий. Образует молочную и пропионовую кислоты, углекислый газ и ароматические вещества. Способствует формированию рисунка в сырах.
СЫР-6	Консорциум специально подобранных культур лактококков и термофильного стрептококка, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus helveticus. Способствует ускорению созревания сыра, усиливает сырный вкус, используется при температурах второго нагревания выше 39°С. Оказывает антагонистическое действие на бактерии группы кишечной палочки и маслянокислые бактерии.
ТВ-М	Лактококки. При ферментации молока образует однородную колющуюся консистенцию сгустка с хорошим отделением сыворотки. Образует молочную кислоту, углекислый газ и ароматические вещества, формирующие выраженный вкус продукта.
ТВ-МТ	Лактококки, термофильный стрептококк. При ферментации молока образует однородную колющуюся консистенцию сгустка с хорошим отделением сыворотки. Образует молочную кислоту, углекислый газ и ароматические вещества, формирующие выраженный вкус продукта. При повышении температуры сквашивания происходит ускорение процесса изготовления продукта.
«Альфа» ТВ-М	Лактококки. При ферментации молока образует однородную колющуюся консистенцию сгустка с хорошим отделением сыворотки. Образует молочную кислоту, не образует углекислый газ и ароматические вещества. Рекомендуется для производства кисломолочных продуктов (зернёного творога и др.) и мягких сыров.
СМ-Мв	Лактококки. Способствует образованию однородной плотной умеренно вязкой консистенции продукта. Образует молочную кислоту, ароматические вещества, формирующие традиционный вкус продукта. Рекомендуется использовать для производства сметаны, в т.ч. низкожирной.
СМ-М	Лактококки. Способствует образованию однородной плотной невязкой консистенции продукта. Образует молочную кислоту, ароматические вещества, формирующие традиционный вкус продукта.
СМ-МТв	Лактококки, термофильный стрептококк. Способствует образованию однородной плотной умеренно вязкой консистенции продукта. Образует молочную кислоту и ароматические вещества, придающие гармоничный вкус продукту. При повышении температуры сквашивания происходит ускорение процесса изготовления продукта. Рекомендуется использовать для производства кисломолочных напитков, сметаны, в том числе низкожирной.
СМ-МТ	Лактококки, термофильный стрептококк. Способствует образованию однородной плотной невязкой консистенции продукта. Образует молочную кислоту и ароматические вещества, придающие гармоничный вкус продукту. При повышении температуры сквашивания происходит ускорение процесса изготовления продукта.
Тв, Тн/в	Термофильный стрептококк. Обеспечивает получение продукта плотной невязкой (Тн/в) или вязкой (Тв) консистенции с мягким вкусом. Рекомендуется для производства ряженки, простокваши и других кисломолочных напитков.
ЛбБ	Болгарская палочка. Способствует образованию сгустка однородной невязкой консистенции. Образует молочную кислоту. Предназначена для изготовления казеина, сыров, йогурта и других ферментированных молочных продуктов, в т.ч. для детского питания.
ЛбА, ЛбАв	Ацидофильная палочка. Обеспечивает получение продукта с плотной невязкой (ЛбА) или вязкой (ЛбАв) консистенцией с чистым кисломолочным вкусом. Обладает антагонистической активностью к возбудителям кишечных инфекций и гнилостным бактериям. Рекомендуется для производства ацидофилина, ацидофильного молока, бифитата и других кисломолочных напитков.
ТЛбБв	Термофильный стрептококк, болгарская палочка. Консорциум специально подобранных культур термофильного стрептококка и болгарской палочки. Способствует получению продукта плотной вязкой консистенции и гармоничного вкуса. Предназначен для изготовления йогурта, ряженки и других кисломолочных напитков, в том числе для детского питания.
ТЛбБн/в	Термофильный стрептококк, болгарская палочка. Консорциум специально подобранных культур термофильного стрептококка и болгарской палочки. Способствует получению продукта плотной невязкой консистенции и гармоничного вкуса. Предназначен для изготовления сыра, ряженки, айрана и других кисломолочных напитков, в том числе для детского питания.
«Альфа» ТВ-МТ	Лактококки, термофильный стрептококк. При ферментации молока способствует образованию однородной колющейся консистенции сгустка с выраженным синерезисом. Образует молочную кислоту, не образует углекислый газ и ароматические вещества. Рекомендуется для производства кисломолочных продуктов (простокваши и др.) и кислосливочного масла.
ЛбХв	Lactobacillus helveticus. Способствует образованию сгустка однородной консистенции. Образует молочную кислоту. Предназначена для изготовления ферментированных молочных продуктов.
ЛбХн/в	Lactobacillus helveticus. Способствует образованию сгустка однородной консистенции. Образует молочную кислоту. Предназначена для изготовления казеина, сыров, других ферментированных молочных продуктов.
ЛбР	Специально подобранные и лиофильно высушенные культуры термофильных лактобацилл Lactobacillus rhamnosus, соответствующие международным требованиям, предъявляемым к пробиотикам. Рекомендуется для производства (обогащения) ферментированных и неферментированных пищевых продуктов, включая молочные, в том числе для детского питания и для питания беременных и кормящих женщин.
«Биолюкс»	Специально подобранные консорциумы культур лактококков и термофильного стрептококка с добавлением от одного до трёх видов пробиотических микроорганизмов (бифидобактерий, Lactobacillus casei, пропионовокислых бактерий). Образуют сгусток однородной плотной консистенции. Обеспечивают получение продукта с чистым кисломолочным вкусом и ароматом. Рекомендуются для производства биопродуктов («Биостиль», «Биолюкс» и др.).
«Пробилакт-1» – «Пробилакт-6»	Специально подобранные консорциумы культур термофильного стрептококка и ацидофильной палочки или Lactobacillus helveticus с добавлением бифидобактерий и Lactobacillus casei. Образуют сгусток однородной плотной консистенции. Обеспечивают получение продукта с гармоничным вкусом. Рекомендуются для производства биопродуктов, в т.ч. диетических («Цветик-семицветик», «Бифитат», «Бифи-мульт», «На здоровье!» и др.).
«Пробилакт-7»	Lactobacillus helveticus. Способствует образованию сгустка однородной консистенции. Образует молочную кислоту. Предназначена для изготовления казеина, сыров, других ферментированных молочных продуктов.
Б-1	Специально подобранные культуры бифидобактерий, соответствующие международным требованиям, предъявляемым к пробиотикам. Рекомендуется для производства био- и обогащённых продуктов.