Śmietana: Produkujemy śmietanę

dr hab. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW, SGGW Warszawa
dr inż. Dorota Zaręba, ZSG Warszawa
Forum Mleczarskie Biznes 3/2022 (48)
śmietana
© pixabay

Śmietana jest produktem otrzymywanym poprzez fermentację śmietanki, o jednorodnej i gęstej konsystencji, czystym, lekko orzechowym, nieco kwaśnym smaku i zapachu. Do fermentacji stosuje się zazwyczaj startery mezofilnych bakterii fermentacji mlekowej. Na skutek rozwoju tych mikroorganizmów następuje obniżenie wartości pH i zachodzi koagulacja białek obecnych w śmietance. Technologia śmietany obejmuje następujące czynności: dobór surowca mleczarskiego i wydzielenie z niego tłuszczu w postaci śmietanki, standaryzacja zawartości tłuszczu w śmietance, homogenizacja śmietanki, pasteryzacja wysoka, odgazowanie, dodatek kultury bakterii mlekowych poddanie fermentacji i rozlew do opakowań (lub ewentualnie rozlew do opakowań i następnie poddanie fermentacji). Finalny produkt wymaga intensywnego schłodzenia celem zatrzymania procesu fermentacji (por. Zaręba D., Ziarno M., Poznajemy dobrą śmietanę, „Forum Mleczarskie Handel” 2017, nr 3, s. 40-43).

Wydzielenie śmietanki z mleka surowego odbywa się na zasadzie użycia siły odśrodkowej w urządzeniach zwanych wirówkami. Wirowanie mleka w wirówkach prowadzi się w temp. 45-50°C, co intensyfikuje rozdział mleka na śmietankę i mleko odtłuszczone. Po wirowaniu otrzymuje się śmietankę o zawartości tłuszczu ok. 40% i mleko odtłuszczone zawierające zwykle 0,01-0,05% tłuszczu. 

Następnie otrzymaną śmietankę poddaje się procesowi normalizacji (standaryzacji) celem uzyskania produktu o ściśle określonej zawartości tłuszczu. W przypadku śmietany dostępnej w ofercie handlowej wydzielona z mleka śmietanka jest najczęściej standaryzowana na poziomie 12%, 18%, 22% i 36% tłuszczu. 

Wystandaryzowana śmietanka jest wstępnie podgrzewana i kierowana do homogenizatora, gdzie zachodzi proces mechanicznego rozdrabniania kuleczek tłuszczowych z początkowej średnicy 10 µm (mikrometrów) do średnio 2 µm. Zabieg ten jest prowadzony w temperaturze 60-75°C i pod zwiększonym ciśnieniem w urządzeniach zwanych homogenizatorami. Zależnie od zawartości tłuszczu w śmietance stosuje się inny poziom ciśnienia w homogenizatorach: dla śmietanki o za-wartości tłuszczu 10-12% jest to 15-20 MPa, przy zawartości tłuszczu 20-30% – 10-12 MPa. Proces homogenizacji wpływa na strawność tłuszczu mlecznego.

Bezpośrednio po homogenizacji śmietanka kierowana jest do pasteryzatora, w którym ulega pasteryzacji. W przypadku śmietanki stosuje się wysokie temperatury tej obróbki termicznej, rzędu 92-95°C przez 3-5 min. Taki zabieg termiczny skutecznie niszczy mikroflorę pierwotnie występującą w mleku surowym, która przeszła do śmietanki. Ponadto powoduje cieplną inaktywację laktenin (np. immunoglobulin, laktoperoksydazy, laktoferryny, lizozymu), czyli naturalnych substancji przeciwdrobnoustrojowych obecnych w mleku surowym, które mogłyby hamować aktywność bakterii mlekowych stosowanych do przeprowadzenia fermentacji śmietanki. W dodatku pasteryzacja sprzyja powstaniu warunków stymulujących rozwój bakterii kwasu mlekowego (np. uwolnieniu aminokwasów, obniżeniu potencjału redox). Dodatkowymi korzyściami z zastosowania wysokiej temperatury pasteryzacji śmietanki są: zmniejszenie synerezy serwatki ze skrzepu ukwaszonej śmietany oraz zwiększenie zwartości skrzepu otrzymanego metodą termostatową lub lepkości skrzepu otrzymanego metodą tankową. W temperaturze pasteryzacji przeprowadza się proces odgazowania i deodoryzacji. Procesy te prowadzone są jednocześnie w deodoryzatorze (odgazowywaczu). Działania te powodują, że ze śmietanki odparowują niepożądane substancje lotne. Po pasteryzacji i deodoryzacji śmietanka jest schładzana do temperatury fermentacji. 

Jak wspomniano, tradycyjna śmietana jest uzyskiwana w wyniku ukwaszenia śmietanki przez mezofilne bakterie fermentacji mlekowej, np.: Lactococcus lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris, L. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris. Kultury bakterii dodaje się do śmietanki po jej pasteryzacji w temperaturze 92-95°C, homogenizacji, odgazowaniu i schłodzeniu do temperatury fermentacji (jeśli produkcja śmietany opiera się na mezofilnych bakteriach maślarskich, to śmietankę schładza się do temperatury z zakresu 18-25°C). Fermentacja zwykle odbywa się w opakowaniach jednostkowych (metoda termostatowa), czasami w tankach (metoda zbiornikowa). Fermentację prowadzi się w temperaturze 20-24°C, co zwykle trwa nie dłużej niż 16 godz.

W przypadku produkcji metodą termostatową śmietankę z dodatkiem bakterii rozlewa się do opakowań, które są hermetycznie zamykane, i umieszcza w pomieszczeniu o odpowiedniej temperaturze, gdzie następuje biologiczne dojrzewanie śmietany (fermentacja) aż do czasu uzyskania odpowiedniego poziomu kwasowości. Przez cały czas trwania fermentacji śmietanka jest utrzymywana w założonej temperaturze. Punktem decydującym o zakończeniu fermentacji jest kwasowość produktu. Proces biologicznego dojrzewania kończy się przez schłodzenie produktu do temperatury poniżej 10°C, w tych warunkach produkt jest przetrzymywany przez ok. 15-20 godzin (tzw. fizyczne dojrzewanie śmietany, czyli powstanie odpowiedniej konsystencji, struktury oraz bukietu smakowo-zapachowego produktu końcowego). Finalnie produkt jest poddawany magazynowaniu w temperaturze 5-6°C.

Poza opisanym tradycyjnym termostatowym sposobem produkcji śmietany można stosować także metodę zbiornikową (tankową). W tym przypadku fermentacja śmietanki odbywa się w zbiorniku do osiągnięcia odpowiedniego poziomu kwasowości. W prawidłowo ukwaszonej śmietanie końcowa wartość pH powinna mieścić się w zakresie 4,4-4,6. Aby w finalnym produkcie osiągnąć taki poziom kwasowości, a jednocześnie nie doprowadzić do przekwaszenia, fermentację zatrzymuje się przy nieco większej wartości pH, gdyż wiadomo, że zanim śmietana trafi do magazynu, bakterie mlekowe jeszcze powoli będą ją fermentować. Dlatego najpierw śmietanę schładza się do temperatury poniżej 10°C. W tych warunkach śmietana jest aseptycznie rozlewana do opakowań, a opakowania hermetycznie zamykane. Następnie śmietana jest schładzana do temperatury 5-6°C i transportowana do magazynu. 

Fermentacja zbiornikowa niesie za sobą większe ryzyko reinfekcji związane z późniejszym pakowaniem produktu w opakowania jednostkowe. Aby wykluczyć reinfekcję, stosuje się termizację produktu łącznie z aseptycznym pakowaniem, co redukuje ilość mikroflory zanieczyszczającej (jeśli istnieje ryzyko jej dostania się do produktu), a także mikroflory technicznej (ograniczając ryzyko przekwaszenia produktu). W przypadku śmietany termizacja polega na przetrzymaniu produktu w temperaturze 55-65°C przez czas od 20 sek. do 10 min. Jej głównym celem jest inaktywacja termiczna mikroflory obecnej w śmietanie, czyli bakterii mlekowych i ewentualnie mikroflory zanieczyszczającej (niepożądanej), dzięki czemu produkt nie ulega przekwaszeniu i ma dłuższą trwałość. Termizacja śmietany daje jeszcze jedną korzyść, a mianowicie uaktywnia zagęszczające działanie niektórych substancji dodatkowych, na przykład skrobi. Już w dawnej kuchni było wiadomo, że jeśli śmietanę wymiesza się z odrobiną mąki (która jest zasobna w skrobię), to jest mniejsze prawdopodobieństwo jej warzenia przy zabielaniu zupy czy sosu. Zatem, stosując dodatki zagęszczające do śmietany już na drodze przemysłowej, zabezpiecza się produkt przez negatywnym wpływem cieplnych zabiegów kulinarnych.

Do produkcji śmietany można również zastosować kultury termofilne (bakterie jogurtowe) Streptococcus thermophilus i Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Ze względu na walory zdrowotne i terapeutyczne do tradycyjnych szczepionek mleczarskich można wprowadzić także probiotyczne szczepy termofilnych bakterii gatunku Lactobacillus acidophilus lub rodzaju Bifidobacterium. W przypadku użycia termofilnych kultur bakterii mlekowych śmietankę po pasteryzacji schładza się do temperatury rzędu 30-40°C, zaś fermentację prowadzi się w temperaturze 37°C lub 45°C przez ok. 4-5 godzin. Zastosowanie kultur termofilnych (jogurtowych i/lub szczepów probiotycznych) łącznie lub osobno z kulturami mezofilnymi pozwala skrócić czas biologicznego dojrzewania śmietany, zwiększyć zdolności przerobowe mleczarni oraz nadać produktowi nowe właściwości terapeutyczne i sensoryczne.

Gdy śmietana jest produkowana metodą tankową, istnieje możliwość stabilizowania jej struktury i konsystencji za pomocą dodatków funkcyjnych, a następnie termizacji produktu (por. Zaręba D., Ziarno M., Dodatki do śmietan i produktów śmietanopodobnych, „Forum Mleczarskie Biznes” 2017, nr 2, s. 56-59). Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1129/2011 z dnia 11 listopada 2011 r. zmieniające załącznik II do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 poprzez ustanowienie unijnego wykazu dodatków do żywności dopuszcza bardzo wiele substancji zagęszczających i stabilizujących do zastosowania w fermentowanych produktach śmietanowych i ich substytutach zawierających żywe kultury bakterii bez dodatków smakowych i środków aromatyzujących, o zawartości tłuszczu poniżej 20%: agar, karagen, mączka chleba świętojańskiego, guma guar, guma ksantanowa, pektyny, celuloza, karboksymetyloceluloza, mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych, skrobia utleniona, fosforan monoskrobiowy, fosforan diskrobiowy, fosforanowany fosforan diskrobiowy, acetylowany fosforan diskrobiowy, skrobia acetylowana, acetylowany adypinian diskrobiowy, hydroksypropyloskrobia, hydroksypropylofosforan diskrobiowy, sól sodowa oktenylobursztynianu skrobiowego, acetylowana skrobia utleniona – wszystkie na poziomie quantum satis.

W praktyce w ofercie rynkowej spotyka się śmietany z ograniczoną liczbą zastosowanych dodatków technologicznych: skrobią modyfikowaną (najczęściej kukurydzianą), mączką chleba świętojańskiego, gumą guar lub pektyną (por. Zaręba D., Ziarno M., Systemy stabilizujące do śmietany, „Forum Mleczarskie Biznes” 2018, nr 2/18, s. 50-53). Śmietany z takimi dodatkami mają dedykowane kulinarne wykorzystanie do zabielania zup i sosów, a użycie dodatków stabilizujących wynika z naturalnej właściwości śmietany do ścinania się na skutek działania wysokiej temperatury. Śmietana, jako produkt fermentowany i charakteryzujący się wysoką kwasowością, jest niestety podatna na ścinanie białek pod wpływem wysokiej temperatury. Żeby temu efektowi zapobiec, nie prowadzi się fermentacji śmietanki do końca, tylko zatrzymuje proces na poziomie pH ok. 5,5-5,7, a gęstą konsystencję produktowi nadaje, stosując wyżej wymienione dodatki i termizując ją. 

Oczywiście stosowanie dodatków funkcyjnych nie jest obecnie modne. Dlatego coraz więcej producentów śmietany decyduje się na otrzymywanie produktów tylko na bazie śmietanki i kultur bakterii fermentacji mlekowej, a bez zastosowania jakichkolwiek dodatków stabilizujących. Nie należy jednak dziwić się, że taka śmietana jest dobrze ukwaszona (pH około 4,5) i podatna na ścinanie białek przy przyrządzaniu zup czy sosów.

Każda śmietana ma co najmniej dwie funkcje konsumpcyjne: zagwarantować smak i konsystencję potrawy. Spełnienie pierwszej funkcji będzie zapewnione przez starannie wyprodukowaną śmietanę o oczekiwanej zawartości tłuszczu i składzie uwzględniającym preferencję czystej etykiety oraz tradycji produkcji. Jednak aby w satysfakcjonującym zakresie spełnić funkcję konsystencji potrawy, śmietana wymaga uszlachetnienia poprzez dodanie substancji stabilizujących jej strukturę przed, w trakcie i po obróbce termicznej lub mechanicznej. Ukwaszając śmietankę kulturami bakterii termofilnych, w tym szczepów probiotycznych, otrzymuje się nowy produkt wyróżniający się nie tylko cechami sensorycznymi, ale także walorami prozdrowotnymi, specyficznymi dla obecnej mikroflory probiotycznej. 

Jak wiadomo, z prawnego punktu widzenia nazwy przetworów mlecznych takie jak „śmietanka” i „śmietana” mogą być stosowane wyłącznie do produktów pochodzących tylko z mleka. Dlatego na zakończenie warto jeszcze zwrócić uwagę na substytuty i analogi śmietany (por. Zaręba D., Ziarno M., Wyroby podobne i analogi – podróbki czy nowy trend w produkcji żywności?, „Forum Mleczarskie Biznes” 2015, nr 2, s. 42-45). Substytuty są otrzymywane na drodze usunięcia tłuszczu mlecznego i zastąpienia go tańszym tłuszczem roślinnym (np. tłuszczem palmowym) lub niekiedy mieszaniną różnych białek i węglowodanów, zaś ich technologia jest bardzo często zbliżona do technologii oryginalnych produktów mleczarskich. Oferowane na rynku substytuty śmietany zwykle są etykietowane jako „ukwaszona emulsja tłuszczowa”, a ich receptura opiera się na odtłuszczonym mleku lub maślance, ewentualnie mleku w proszku i niewielkich ilościach śmietanki, do których wmieszano tłuszcze roślinne, stabilizatory, emulgatory, substancje zagęszczające i barwnik. Tak powstała mieszanka jest homogenizowana i poddawana fermentacji mlekowej tymi samymi metodami co klasyczna śmietana. Ale produktem finalnym nie jest śmietana (por. Zaręba D., Ziarno M., Dodatki do śmietan i produktów śmietanopodobnych, „Forum Mleczarskie Biznes” 2017, nr 2, s. 56-59). Analogiem śmietany jest natomiast produkt, w którego składzie zmieniono wszystkie składniki mleczne na składniki pochodzenia roślinnego, a proces technologiczny może istotnie różnić się od zasad produkcji oryginału mlecznego. Dla przykładu analog śmietany może zawierać w składzie: wodę, olej kokosowy, miazgę kokosową, syrop glukozowy i/lub cukier, skrobię lub mąkę tapiokową, białka grochu, substancję zagęszczającą: pektyny, żywe wegańskie kultury bakterii kwasu mlekowego. Deklaracja użycia kultur bakterii kwasu mlekowego w tej produkcji może wskazywać, że baza roślinna jest poddawana fermentacji mlekowej takimi samymi metodami jak klasyczna śmietana, co ma upodobnić wyrób do mlecznego oryginału.