автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями

На правах рукописи

ЛОГИНОВ ВИТАЛИИ АНАТОЛЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУТВЁРДОГО СЫРА С ПРОПИОНОВОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ

Специальность 05.18.04 —технология мясных, молочных И рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

2 0 ПАР 2014

Кемерово 2014

005546218

005546218

Работа выполнена а Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный работник ВШ РФ Гаврилова Наталья Борисовна

Гаврилов Гавриил Борисович,

доктор технических наук, заслуженный работник пищевой индустрии РФ, директор Государственного учреждения «Ярославский государственный институт качества сырья и пищевых продуктов»

Кригер Анастасия Викторовна,

кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия РАСХН

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное об-

разовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И,И. Ползунова»

Защита диссертации состоится "23" апреля 2014 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г, Кемерово, бульвар Строителей, 47, (тел./факс 8(3842) 39-68-88).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (www.kemtipp.ru). С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http.valc.ed.gov.ru) и ФГБОУ ВПО «Кем-ТИПП» (www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «_» _2014 г.

Ученый секретарь /у

диссертационного совета .¿у-' О.В. Кригер

¿Л.-!-' О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В России стабильно растет потребление сыра, что делает отрасль одной из наиболее динамично развивающихся в молочной индустрии. Согласно Государственной программе развития пищевой промышленности Правительство России планирует инвестировать 100 млрд руб. в развитие молокоперерабатывающей отрасли в течение ближайших восьми лет, что позволит увеличить объем производства сыра на 25% - до 576 тыс. т в год.

В настоящее время, несмотря на кризисные явления, в молочной промышленности России наступил новый этап развития сыродельной отрасли — формирования на рынке сегмента современных сыродельных предприятий, которые не только способны производить сыры стабильного качества, но и конкурировать с импортными сырами.

Сегодня известно более 2000 наименований сыров, их ассортимент постоянно пополняется. Тем не менее, существуют определенные предпочтения потребителей, которые побуждают отечественных учёных и производителей вести поиск новых ресурсных, технологических, аппаратурных возможностей для создания сыров с видовыми характеристиками, близкими к таким известным импортным сырам, как швейцарский, маасдам, эдам и др. Маасдам — один из самых молодых голландских сортов сыра, отличается большой популярностью благодаря особым органолептическим показателям.

Все вышеизложенное позволяет считать актуальным проведение исследований по разработке инновационных технологий полутвёрдых сыров — аналогов популярных брендов европейских сыров.

Степень разработанности темы. Вопросы совершенствования и разработки новых технологий сыра и сырных продуктов отражены в научных трудах фундаментального и прикладного характера А.Г. Храмцова, З.Х. Диланяна, H.H. Липатова (мл), В.Д. Харитонова, Ю.Я. Свириденко, A.B. Гудкова, Г.Б. Гаври-лова, И.С. Хамагаевой, В.И. Ганиной, М.С. Уманского, В.Ф. Семинихиной, Н.С. Королёвой, JI.A. Остроумова, М.Б. Данилова, A.A. Майорова, Г.М. Свириденко, АЛО. Просекова, И.А. Смирновой, JI.M. Захаровой, И.А. Евдокимова, A.M. Осинцева, И.В. Буяновой, О.Н. Буянова, М.П. Щетинина, Н.Б. Гавриловой и др.

Цель работы и задачи исследований. Цель работы - исследование и научное обоснование технологии полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие научные задачи:

- обосновать выбор сыра-аналога и качественных показателей разрабатываемого полутвёрдого сыра;

- исследовать качество молока-сырья и определить обязательные показатели для обеспечения качества и безопасности нового вида сыра;

-разработать комплексные мероприятия для повышения качества, безопасности и сыропригодности молока-сырья;

- выбрать основные биообъекты, обеспечивающие видовые особенности полутвёрдого сыра;

- провести математическое моделирование комплекса показателей;

- изучить процесс созревания полутвёрдого сыра с целью определения параметров его производства и влияния упаковочных материалов на качество и безопасность нового сыра. Установить срок его годности;

-определить пищевую, биологическую, энергетическую ценность полутвёрдого сыра;

- разработать технологию и нормативную документацию для производства полутвёрдого сыра. Провести промышленные испытания новой технологии. Определить экономические показатели производства.

Научная новизна работы. Установлены закономерности изменения химического состава, физико-химических и микробиологических показателей качества молока-сырья для твёрдых и полутвёрдых сыров. Разработаны научно-обоснованные мероприятия для повышения объемов сыропригодного молока. В их числе - технологический регламент очистки молока путём совместного использования сепаратора-молокоочистителя и бактофуги, а также включение в рацион коров кормовой биодобавки производимой по предложенной технологической схеме. Обоснован вид культур - энергичных газообразователей и ускорителей созревания сыров с пропионовокислым брожением на основании изучения комплекса качественных показателей полутвёрдых сыров.

Предложен алгоритм оптимизации вида и количества закваски для полутвёрдого сыра с рисунком из крупных глазков. Исследован процесс созревания полутвёрдого сыра, научно обоснован вид защитных и упаковочных покрытий. Определены технологические параметры производства, пищевая, биологическая и энергетическая ценность полутвёрдого сыра. Установлен срок его годности.

Теоретическая и практическая значимость работы. В результате аналитических и экспериментальных исследований разработана технология нового вида полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями и нормативная документация для его производства (СТО 00431728-005-2013). Проведена промышленная апробация технологии в условиях предприятия ОАО «Белебеевский ордена «Знак почета» молочный комбинат».

Методология и методы исследования. В процессе реализации экспериментальных исследований использовались общепринятые, стандартные методы определения химических, микробиологических, биохимических, физических характеристик. Для обработки полученных данных применялись методы математической статистики и построения математических моделей. Основные положения выносимые на защиту:

-мероприятия по повышению качества молока-сырья для производства

полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями; -исследование закономерностей влияния биообъектов содержащих про-пионовокислую микрофлору на формирование органолептических показателей и рисунка полутвёрдого сыра;

- технология производства полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями.

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, реологических методов исследований, и их математической обработкой, апробацией нового технологического решения в производственных условиях. Пищевая, биологическая ценность нового продукта определялась в лаборатории научно-образовательного центра Кемеровского технологического института пищевой промышленности.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Область исследований диссертации соответствует п.п. 1, 2, 4 паспорта научной специальности 15.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств.

Апробация результатов. Основные положения работы и результатов были предметом обсуждений и докладов на научно-технических мероприятиях различного уровня: VIII специализированном конгрессе «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2012); международной научно-практической конференции посвященной 70-летию проф. Е.Т. Тулеуова «Продовольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы» (Семей, 2012); втором международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2013).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 138 страницах, содержит 31 таблицу, 33 рисунка, 148 литературных источников и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность выбранного направления исследований, представленв научная новизна и практическая значимость результатов работы.

Глава 1. Обзор литературных данных на тему «Состояние и основные направления совершенствования технологии твёрдых и полутвёрдых сыров». Представлен ассортимент твёрдых и полутвёрдых сыров. Обосновано значение молока-сырья для сыроделия и пути повышения его качества. Так же проведён анализ влияния биотехнологических факторов на формирование видовых особенностей твёрдых и полутвёрдых сыров, в числе которых органолептические показатели и рисунок сыра. Отражена роль упаковочных материалов в повышении сроков годности сыров.

Глава 2. Методология проведения исследований. Экспериментальные исследования, аналитическая и математическая обработка данных проводились в производственных цехах и лаборатории производственного предприятия ОАО «Белебеевский ордена «Знак почета» молочный комбинат», лабораториях: кафедры технологии и оборудования пищевых производств ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»; научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»; ГНУ Сибирский НИИ сыроделия РАСХН (г. Барнаул) в соответствии со схемой исследований приведенной на рисунке 1.

С

<Т)

с о

Анализ научно-технической литературы и патентной информации по вопросу «Состояние и основные направления совершенствования технологии твёрдых и полутвёрдых сыров». Обоснование актуальности, цели диссертационной работы и формулирование научных задач

и —

Определение объектов исследования сыра — аналога полутвёрдого сыра, изучение химического состава и безопасности молока-сырья для полутвёрдого сыра высокого качества. Разработка методов повышения качества молока-сырья 1,2,3,4,5,15,16,17

С

п

Выбор и исследование биообъектов, участвующих в формировании видовых особенностей полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями. Математическое моделирование совокупности экспериментальных данных 4, 5, 7, 11

С ст>

Изучение процесса созревания полутвёрдого сыра, подбор полимерного покрытия, определение параметров процесса созревания, сроков его годности. Определение пищевой, биологической, энергетической ценности 5, 6, 7, 8, 9,10,11,12

т

С

Практическая реализация результатов исследования: разработка технологии, нормативной документации, определение экономических показателей производства новых продуктов 13, 14

Рис. 1. Схема проведения исследований

Условные обозначения исследуемых показателей: 1 - массовая доля жира; 2 - массовая доля влаги; 3 - массовая доля белка; 4 - титруемая и активная ки-

слотность; 5 — органолептические показатели; 6 — свободные аминокислоты; 7 -полная характеристика белков; 8 - количество витаминов; 9 - количество минеральных веществ; 10 - безопасность продуктов; 11 - микробиологические показатели; 12 - структурно-механические показатели; 13 - нормативная документация; 14 — экономические показатели; 15 - показатели качества и безопасности молока-сырья 16 - показатели сыропригодности молока-сырья; 17 - программы для ЭВМ.

На первом этапе исследований изучена научно-техническая литература и патентная информация по вопросу «Состояние и основные направления совершенствования технологии твёрдых и полутвёрдых сыров», обоснована актуальность направлений, цель диссертационной работы и сформулированы задачи научных исследований.

На втором этапе определены объекты исследований, их качественные характеристики и сыр-аналог нового вида полутвёрдого сыра. Изучены химический состав и показатели безопасности молока-сырья в сравнении с требованиями ГОСТа, определены дополнительные параметры, обеспечивающие высокое качество твёрдых и полутвёрдых сыров.

На третьем этапе выбраны и исследованы основные биообъекты, участвующих в формировании видовых особенностей полутвёрдого сыра с пропио-новокислыми бактериями. Проведено математическое моделирование совокупности экспериментальных данных.

На четвёртом этапе изучен процесс созревания полутвёрдого сыра, определены условия созревания, виды полимерных покрытий и срок годности нового продукта. Изучена биологическая, пищевая, энергетическая ценность.

На заключительном этапе определены экономические показатели, разработаны технология и нормативная документация.

Экспериментальные исследования и опытные выработки проводились в трех-пятикратных повторностях с использованием общепринятых, стандартных методов исследований физико-химических, микробиологических и реологических показателей объектов исследований. Для получения достоверных, исчерпывающих характеристик результаты экспериментальных исследований обрабатывались методами математической статистики и анализа.

Глава 3. Результаты исследований и их анализ. Основными факторами, формирующими видовые особенности нового вида полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями, определенными для исследования являются следующие:

- высокое качество молока-сырья;

- активность биообъектов, содержащих пропионовокислые бактерии;

- технологические параметры, соответствующие деятельности биообъектов и задачам технологического процесса производства сыра с пропионовокислыми бактериями;

-регулирование процесса созревания путём использования барьерных и защитных покрытий для обеспечения качества и безопасности нового вида сыра.

Объектом исследование было молоко-сырьё трёх хозяйств - сырьевой зоны предприятия ОАО «Белебеевский ордена «Знак почета» молочный комбинат». Результаты исследования молока-сырья показывают, что количество молока в/сорта составляет от 48,0 до 55,0 %, 1 сорта от 23,0 до 30,0 % и 2 сорта от 20,0 до 25,0 %. Основным недостатком качества и безопасности молока-сырья в соответствии с ГОСТ Р 52054-2003 являются нестабильные микробиологические показатели, невысокое содержание белка и др. Определение показателей характеризующих сыропригодность молока для твёрдых и полутвёрдых сыров: сычужная свёртываемость, массовые доли кальция и фосфора и их соотношение, приведённые в таблице 1 и на рисунке 2, позволяют считать, что в сырьевой зоне молочного предприятия имеются резервы для повышения качества, безопасности и сыропригодности молока-сырья.

Таблица 1

Градация молока по показателю сычужная свёртываемость, %

Наименование Время менее Время от Время более

хозяйства 15 мин. 16 до 40 мин. 40 мин.

I тип - свёрты- II тип — молоко III тип - свёрты-

вание хорошее сыропригодное вание плохое

ООО «СХП «Нерал- 48,5 24,0 27,5

матрикс»

ООО «Байбулатово» 52,8 20,9 26,3

ООО «Берлек» 47,8 27,0 25,2

Рис. 2. Среднестатистические данные по показателю соотношения кальций/фосфор в молоке из исследуемых хозяйств (май-август 2010 г.)

Результаты проведения экспериментальных исследований влияния очистки молока путём совместного использования сепаратора-молокоочистителя и бак-тофуги на микробиологические показатели молока-сырья, позволяют считать данное мероприятие эффективным.

Для повышения показателей: массовой доли белка; «сычужная свёртываемость»; количественное отношение Са/Р, разработана кормовая биодобавка, технологическая схема её производства представлена на рисунке 3. Использо-

0 10 20 30 40 so

Среднестатистические данные, %

□ ООО «Берлек» 0ООО «Байбулатово» фООО «СХП «Нерал-матрикс»

вание комплекса мероприятий в хозяйствах - поставщиках сырья позволило повысить объемы молока в/сорта, в среднем до 80,5-86,0 %, сыропригодного молока по показателю «сычужная свёртываемость» до 66,0-66,5 %, также улучшить в молоке-сырье количественное соотношение минеральных веществ кальция и фосфора, которые входят в казеинат-фосфатный комплекс (ККФК) -основу сгустка.

Фильтрация подсырной сыворотки

Сепарирование подсырной сыворотки

Пастеризация подсырной сыворотки t = 82-86 °С,т = 5-10 мин

Охлаждение до t = (37±1) °С, внесение комбинации пробиоти-ческих культур В. bifïdum и L. acidophilum в соотношении 1 : 1

т

Выдержка (ферментация) в течение 1,5-2,0 ч

Смешивание с минеральной добавкой «Монокальцийфосфат кормовой»

Охлаждение до t = (10±2) °С. Хранение до использования

Рис. 3. Блок-схема приготовления кормовой биодобавки

Для экспериментов были выбраны бактериальные закваски производимые компанией «CSK food enri-chment»:

-PI 14 - глубокозамороженный концентрат смеси штаммов пропионово-кислых бактерий P. freudenreichii subsp. shermanii (клеточная концентрация > 2-1010 клеток/мл) и молочнокислых бактерий L. delbrueckii ssp. lactis (клеточная концентрация > 1-109 клеток/мл);

- PS-4 — лиофилизированная DVS культура содержащая определенный штамм Р. freudenreichii subsp. shermanii (рекомендуется к применению с другими молочными культурами: Str. thermophilus, Lac. helveticus, Lac. delbrueckii subsp. bulgaricus и LD-культурами, в частности PS-1 и PS-2;

- LH-B02 (Chr. Hansen) - термофильная культура Lactobacillus helveticus рекомендуется к использованию так же в сочетании с другими молочными культурами Str. thermophilus и Lac. delbrueckii подв. bulgaricus;

- U102 (CesKa®-stAr) - глубокозамороженный концентрат смеси мезо-фильных штаммов молочнокислых бактерий: L. lactis ssp. lactis / cremoris, Leuconostoc species., Streptococcus thermophilus (STA).

Использовались специальные испытательные упаковки от 5-10 г, температура инокуляции 32 °С. Из вышеперечисленных культур составлены два сочетания согревательных и дополнительных культур: опыт 1 - PI 14; опыт 2 - PI 14 + U102; опыт 3 - PS-4; опыт 4 - PS-4 + LH-B02.

В качестве фермента использовали натуральный сычужный фермент под маркой «Kalase» компании «CSK food enrichment».

Результаты трёх серий экспериментов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты экспериментальных выработок полутвёрдого сыра

Показатели Едини- Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4

цы из- Культура Культуры Культура Культуры

мере- PI 14 Р114 + PS-4 PS-4 +

ния +U102 +LH-B02

Молоко кг 500,0 500,0 500,0 500,0

м.д.ж. % 2,71 2,70 2,71 2,72

м. д.белка % 3,18 3,19 3,17 3,18

Свёртывание мин 35,0 32,0 32,0 34,0

Сыворотка, м.д.ж. % 0,20 0,22 0,20 0,21

Сыр из под пресса

рН ед. 5,52 5,65 5,54 5,63

м.д.влаги % 44,1 45,6 44,2 46,2

Расход смеси кг/кг 10,58 10,55 10,50 10,45

Одним из важных показателей характеризующих интенсивность пропионо-вокислого брожения является активная кислотность сырной массы (рН), который меняется в ходе выработки. Исследованы критические точки, в которых состояние сырной массы оказывает решающее влияние на качество сыра (табл. 3).

Таблица 3

Активная кислотность сырной массы опытных сыров_

Точки контроля Активная кислотность, ед. pH

опыт 1 опыт 2 опыт 3 опыт 4

В конце обработки сырного зерна 6,30 6,35 6,44 6,40

После пресса 5,59 5,60 5,65 5,68

После посолки 5,38 5,38 5,18 5,20

В процессе созревания

10-12 сут 5,44 5,44 5,46 5,46

20-21 сут 5,51 5,51 5,52 5,53

30 сут 5,52 5,52 5,53 5,55

35 сут 5,52 5,52 5,54 5,60

40 сут 5,52 5,52 5,55 5,60

Так как основная созревательная культура - это пропионовокислые бактерии, то их количество тщательно контролировали во всех опытных сырах (табл. 4).

Таблица 4

Содержание пропионовокислых бактерий в опытных сырах

Вариант опытного сыра Количество пропионовокислых бактерий, тыс. КОЕ/г

после прессования после посолки 15 сут 30 сут 35 сут 40 сут

Опыт 1 6,1 4,0 910 510 210 180

Опыт 2 6,2 4,1 1200 540 240 200

Опыт 3 6,4 4,2 1350 650 425 400

Опыт 4 6,8 4,4 1400 680 440 410

ВОбщий азот

©Общий растворимый азот □Азот растворимый небелковый ВАмннный азот

Опыт I Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4 ВОбщий азот

вОбщий растворимый азот □Азот растворимый небелковый ВАмннный азот_

Характер размножения пропионовокислых бактерий во всех опытных сырах был близким по количественным значениям, но интенсивность процесса была в опытах 3 и 4, выше.

Результаты изучения биохимических показателей в опытных сырах (30-40 сут) приведены на рисунках 4—8.

Рис. 4. Массовая доля азота в опытных образцах свежего сыра

Опыт1 Опыт 2 ОпытЗ Опыт 4 ВОбщий азот

ВОбщий растворимый азот □Азот растворимый небелковый ВАмннный азот_

Рис. 5. Массовая доля азота в опытных образцах 15 суточного сыра

Я 40

Опыт1 Опыт 2 ОпытЗ Опыт 4 ВОбщий азот

ВОбщий растворимый азот □Азот растворимый небелковый ВАмпнный азот__

Рис. 6. Массовая доля азота в опытных образцах 30 суточного сыра

Рис. 7. Массовая доля азота в опытных образцах 35 суточного сыра

Опыт 2 Опыт 3

ВОбщий азот

□Общий растворимый азот ОАзот растворимый небелковый ВАмнниый азот_

Рис. 8. Массовая доля азота в опытных образцах 40 суточного сыра

Анализ динамики накопления растворимых форм азота в опытных сырах (опыты 1—4) свидетельствует о том, что в сырах (опыты 3 и 4) процесс накопления растворимых азотистых соединений проходил более активно, чем в сырах (опыты 1 и 2).

Для оптимизации состава заквасочных культур разработан регламент математической обработки совокупности экспериментальных данных.

Эксперимент - однофакторный (х) — состав заквасочной культуры: х! - опыт 1 (культура Р114); х2 - опыт 2 (культуры Р114 + и 102); х3 - опыт 3 (культура Р8-4); Х4 -опыт 4 (культуры РБ-4 + Ш-В02).

Регулируемые факторы:

У! - активная кислотность, ед. рН;

у2 - количество пропионовокислых бактерий, тыс. КОЕ/г;

Уз — органолептические показатели, баллы;

у4 - растворимый азот в процентах от общего количества.

Целевые функции, характеризующие зависимость совокупности качественных показателей опытных сыров от вида заквасочных культур представлены на рисунке 9._

>5 6 -

0пырпы?>пьг,

4 2

35 суток

40 суток

Рис. 9. Целевые функции опытных сыров в возрасте 35 и 40 суток

На рисунке 10 приведена графическая иллюстрация математической модели изменения активной кислотности сыра.

Регрессионная зависимость данной модели имеет вид:

г = а +Ь/х +с/х2 +с!у, Коэффициент детерминации модели равен 0,961. Коэффициенты математической модели равны: а = 5,468; Ь =-0,061; с = 0,0074; с1 = 0,004999 Увеличение количества внесенной заквасочной культуры и продолжительности созревания увеличивают показатель активной кислотности.

Рисунок 10 — Изменение активной кислотности в опытных сырах в зависимости времени созревания и количества заквасочной культуры (опыт 4)

На рисунке 11 изображено изменение содержания общего азота в период созревания сыра от 10 до 40 суток при внесении заквасочной культуры (опыт 4) в количестве от 0,2 до 1,0 %.

' + суи5+(1/у,

Математическая модель имеет вид:

Ъ = а + Ьх2 Коэффициент детерминации модели равен 0,989. Коэффициенты математической модели равны: а = 19,986; Ь = 3,913; с = 0,0364; а = -79,303 Следует отметить, что с увеличением продолжительности созревания сыра и дозы заквасочной культуры наблюдается повышение содержания общего растворимого азота.

На рисунке 12 изображено изменение содержания пропионовокислых бактерий (логарифм количества бактерий) в процессе созревания опытного сыра

Рис. 11. Изменение содержания общего растворимого азота от времени созревания сыра (опыт 4) и количества закваски

Математическая модель имеет вид:

Ъ = а + Ьх + сх2 + ах3 + еу + ¡у2, Коэффициент детерминации математической изменения содержания пропионовокис-лых бактерий равен 0,907. Коэффициенты математической модели равны: а = 7,711; Ь =-4,848; с = 8,318; ё = -3,958; е = 0,0177;

Г=-0,00133 В процессе созревания сыра количество пропионовокис-лых бактерий снижается.

Рис. 12. Изменение содержания пропионово-кислых бактерий от времени созревания опытного сыра и количества закваски

Таким образом, на основании результатов математического моделирования совокупности экспериментальных данных, получены объективные данные по наиболее перспективному виду заквасочных культур для нового вида сыра -сочетание PS-4 + LH-B02.

Исследован процесс созревания сыров, проведено сравнительное изучение влияния вида покрытия на качество и безопасность нового вида сыра.

Сыр полутвёрдый был выработан с закваской - термофильная культура, содержащая определенный штамм Propionibacterium freudenreichii subsp. sher-manii (PS-4) с добавлением LH-B02.

После посолки и обсушки опытные сыры разделили на 3 группы:

-1 группа (опыт 1) - созревание по традиционной технологии с использованием парафинового покрытия Delvowax®, которое используется, чтобы избежать потери веса вследствие испарения влаги сыра. Оно наносилось на 10 сут созревания сыра;

- II группа (опыт 2) - экспериментальная технология, так же на 10 сут созревания сыра наносили защитное покрытие Plasticoat, которое состоит из эмульсии сополимера винилацетата Delvocid® и растворимых в воде пищевых красителей. Plasticoat защищает сыр от физических повреждений и плесени;

- III группа сыра (опыт 3) — экспериментальная технология, сыр покрывался покрытием Plasticoat и после созревания в тёплой камере - на 20 сут охлаждали и упаковывали в пакеты «Криовак ВК 3950» при вакууме (0,4-0,6 МПа).

Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что процесс протеолиза активнее протекал в опытных сырах 2 и 3 (рисунок 13).

Рис. 13. Содержание азотосодержащих фракций в полутвёрдых сырах (35 суток)

Небелковый Аминный азот

растворимый

азот |-

□ Опыт! ЕЗОпыт2 ЕЭОпытЗ

О

Общий растворимый азот

Также контролировали массовую долю влаги в опытных сырах - свежих и в конце созревания. Установлено, что за период созревания опытного сыра 1 снижение влаги составило (3,5±0,2) % от первоначального содержания в свежем сыре. В опытном сыре 2 снижение влаги составило (1,2±0,2) %, в опытном сыре 3 - (0,8±0,2) %. Полученные результаты свидетельствуют о значительном увеличении съедобной массы сыра, что подтверждает эффективность использования защитного покрытия, как самостоятельно, так и в сочетании с полимерными покрытиями.

Оценка качества образования рисунка в опытных сырах свидетельствует о том, что он состоит из крупных глазков (рисунок 14).

34,05±1,50

56,41 ±1,22

59,47±1,03

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Рис. 14. Опытный сыр на разрезе

В зрелых и готовых к реализации сырах измеряли пенетрационную твердость с помощью пенетрометра АР/4. Средние значения твердости сырной массы приведены в таблице 5.

Таблица 5

_Твердость сырной массы, кПа_

Результаты оценки консистенции сыров в зависимости от способа ухода во время созревания, приведены на рисунке 15.

Они в достаточной степени точности коррелируют с результатами органо-лептической оценки опытных сыров, коэффициент корреляции составил 0,92. Полученные данные и их анализ свидетельствуют о том, опытные сыры являются зрелыми в 35 суточном возрасте. _

Общая Консистенция

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

□ Консистенция ООбщая

Рис. 15. Результаты органолептической оценки опытных сыров

В соответствии с МУК 4.2.1847-04 для нового вида сыра установлен срок годности: при температуре (4±2) °С и относительной влажности воздуха 8285 % - 3 месяца со дня завершения процесса созревания в условиях завода-производителя и 1 месяц при отпуске в торговую сеть.

Биологическая ценность полутвёрдого сыра, которому присвоено название «Премиум» изучена в лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Проведено сравнение массовой доли незаменимых аминокислот и аминокислотного скора - объективного показателя биологической ценности белков сыра (таблица 6) с аналогичными показателями Советского сыра, приведёнными в справочном издании Г.Г. Шилера.

Таблица б

Содержание незаменимых аминокислот (мг/100 г продукта)

Название аминокислоты Советский сыр Опытный сыр «Премиум»

Валин 1490 1492

Изолейцин 1000 1200

Лейцин 1700 1997

Лизин 1460 1827

Метионин 750 668

Треонин 1000 1246

Триптофан 800 650

Фенилаланин 1050 855

Итого 9250 10135

Пищевая ценность сыра определяется не только качественным и количественным составом основных нутриентов, но и содержанием микронутриентов: витаминов и минеральных веществ. Данные о содержании основных минералов и витаминов получены экспериментальным путём с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель».

Данные об энергетической ценности опытного сыра приведены в табл. 7.

Таблица 7

Энергетическая ценность опытного сыра

Продукт Белки, % Жиры, % Энергетическая ценность

ккал кДж

Полутвёрдый сыр «Премиум» 26,0±0,2 26,1 338,9 1420,0

Сыр относится к высокоэнергетичным продуктам питания. Совокупность показателей, характеризующих биологическую, пищевую и энергетическую ценность нового продукта позволяет его рекомендовать для массового питания населения всех возрастных групп.

Глава 4. Технология производства полутвёрдого сыра с пропионово-кислыми бактериями: нормативная и производственная стадия. На основании аналитических и экспериментальных исследований разработана технология полутвёрдого сыра «Премиум» и нормативная документация для его производства (СТО 00431728-005-2013).

Блок-схема производства полутвёрдого сыра представлена на рисунке 16.

Входной контроль сырья и материалов

Молоко-сырьё ГОСТ Р52054

Сливки питьевые ГОСТ Р52091

Молоко обезжиренное ГОСТ Р53503

Вода питьевая СанПиН 2.1.4.1074-01

Подготовка молока

Бактофугирование и деаэрация

Термическая обработка и созревание:

Пастеризация 1 = (74±2) °С, т = 20-25 с

Нормализация 1 = 45-50 °С

Охлаждение 1 = 32-33 °С

Внесение закваски и созревание т = 35-40 мин

Рис. 16. Блок-схема производства полутвёрдого сыра «Премиум»

_1_

Свёртывание, обработка, формование

Внесение фермента, свёртывание 1 = 32-33 °С, т = 25-40 мин

Разрезка, постановка зерна т = 20-25 мин

Отделение сыворотки 50%

Добавление воды 20%

Второе нагревание, вымешивание 1 = 38-40 °С

Отделение сыворотки, формование сыра

Прессование сыра р = 2-9 бар, т= 110 мин

Посолка 1= 10-13 °С, т = 3 сут

Созревание

I этап т = 10-12 суМ = 7-10 °С

II этап т= 19-21 сут, 1 = 21 °С

III этап т =10-12 сут, 1= 10 °С

Хранение 1 = 4-6 °С

Продолжение рис. 16. Блок-схема производства полутвёрдого сыра «Премиум»

Технология полутвёрдого сыра «Премиум» прошла промышленную апробацию в условиях молочного предприятия ОАО «Белебеевский ордена «Знак почета» молочный комбинат».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из основных проблем отечественного сыроделия является ограниченный ассортимент и объёмы производства высококачественных твёрдых и полутвёрдых сыров, что в значительной степени определяется недостатком количества сыропригодного молока высшего сорта и современных технологий производства сыра, адаптированных к потребительскому спросу.

Анализ технической литературы и патентной информации по вышеозначенной проблеме позволил определить направление экспериментальных исследований. Полученные данные и их анализ позволяют считать, что все поставленные в диссертационной работе задачи выполнены и её цель достигнута.

Выводы и рекомендации:

1. На основании анализа научно-технической литературы и патентной информации обоснован вид сыра-аналога (маасдам) и видовые показатели нового вида полутвёрдого сыра: сладковато-ореховый вкус, рисунок, состоящий из крупных глазков, пластичная консистенция.

2. Исследовано качество молока-сырья в соответствии с ГОСТ Р 52054-2003 и показателями характеризующими его сыропригодность. Экспериментально установлено, что объём молока высшего сорта составляет (51,66±2,00) %; 1 сорта -(2б,0±3,5) %; доля сыропригодного молока (1Г тип свёртывания) составляет (24,0±3,0) %, по показателю - отношение количества Са/Р, не менее (1,10±0,05)

- (49,70±0,05) % и не менее (1,40±0,05) - (24,3±0,2) %.

3. Установлены основные изменения химического состава, физико-химических и микробиологических показателей качества молока-сырья. Разработаны мероприятия по повышению качества и сыропригодности молока, в том числе: очистка путём совместного использования сепаратора-молокоочисти-теля и бактофуги при температуре (50±1) °С; разработка и включение в рацион кормления лактирующих коров кормовой биодобавки на основе подсырной сыворотки с добавление пробиотических культур В. bifidum и L. acidophilum и монокальцийфосфата кормового. В результате, объём молока высшего сорта составил (83,1±0,5) %; 1 сорта - (10,0±0,5)%; сыропригодного молока (II тип свёртывания) увеличился с 24,3 % до 66,0 %.

4. Изучен процесс протеолиза, как основного показателя зрелости сыра, в зависимости от вида заквасочных культур:

- PI 14 - P. freudenreichii subsp. shermanii и L. delbrueckii ssp. lactis (опыт 1);

- PI 14 + U102 - P. freudenreichii subsp. shermanii и L. delbrueckii ssp. lactis + + L. lactis ssp. lactis / cremoris, Leuconostoc species., Streptococcus thermo-philus (опыт 2);

- PS-4 - Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii (опыт 3);

- PS-4 + LH-B02 - Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii + Lactobacillus helveticus (опыт 4).

Установлено, что интенсивность накопления содержания общего азота составляет 0,346 %/сут (опыт 4) и 0,247 %/сут (опыт 1); накопления содержания растворимого небелкового азота в опыте 4 составило 0,257 %/сут, а в опыте 1 -0,200 %/сут, то есть активность заквасочных культур используемых в опыте 4 была на 18 % выше, чем культур в опыте 1.

5. Предложен алгоритм оптимизации вида и количества закваски для полутвёрдого сыра с пропионовокислыми бактериями. Полученные в результате математического моделирования совокупности микробиологических, биохимических и органолептических показателей сыра математические модели позволили рекомендовать в качестве закваски сочетание культур PS-4 (Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii) и LH-B02 (Lactobacillus helveticus) в количестве 0,6-0,8 %.

6. Исследованы закономерности изменения биохимических, микробиологических, структурно-механических и показателей сырной массы в процессе созревания, которые позволили установить срок созревания полутвёрдого сыра

- 35 сут и рекомендовать использование защитного покрытия Plasticoat с упаковыванием в пакеты «Криовак ВК 3950». Срок годности нового вида сыра составляет 4 месяца при температуре хранения 1-4 °С и влажности 80-85 %.

7. Определены пищевая, биологическая ценность сыра: массовая концентрация аминокислот 25046,79 мг/100 г, в том числе незаменимых 10435,0 мг/100 г, энергетическая ценность 1420 кДж/338,9 ккал.

8. Разработана технология полутвёрдого сыра «Премиум» и нормативная документация (СТО 00431728-005-2013) для его производства. Определена себестоимость и оптово-отпускная цена сыра. Проведена промышленная апробация технологии на молочном предприятии ОАО «Белебеевский ордена «Знак почета» молочный комбинат».

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации

1. Гаврилова, Н.Б. Технология полутвёрдого сыра «Премиум» / Н.Б. Гав-рилова, В.А. Логинов, Е. Т. Линкевич // Сыроделие и маслоделие. - 2013. -№ 1. -С. 14-15.

2. Логинов, В.А. Выбор закваски и изучение технологических параметров производства полутвёрдого сыра / В. А. Логинов, Н. Б. Гаврилова // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 2. - С. 39-42.

3. Логинов, В.А. Микробиологические и биохимические аспекты разработки технологии полутвёрдого сыра с крупным рисунком / В.А. Логинов, Н.Б. Гаврилова // Аграрный Вестник Урала. - 2013. - № 6 (112). - С. 52-53.

Материалы международных и всероссийских конференций, конгрессов, форумов, семинаров

4. Гаврилова, Н.Б. Разработка технологии нового вида полутвёрдого сыра / Н.Б. Гаврилова, Е.Т. Линкевич, В.А. Логинов // Сб. материалов VIII специализированного конгресса «Молочная промышленность Сибири», - Барнаул, 2012.-С. 61-63.

5. Гаврилова, Н.Б. Исследование и разработка технологии копчёных полутвёрдых сыров / Н.Б. Гаврилова, В.А. Логинов, Е. Т. Линкевич // Сб. материалов VIII специализированного конгресса «Молочная промышленность Сибири», - Барнаул, 2012.-С. 64-65.

6. Логинов, В.А. Инновации в технологии полутвёрдых сыров // В.А. Логинов Н.Б. Гаврилова // Продовольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы : матер, междунар. науч.-практ. конф. - Семей. 2012. - С. 7-9.

7. Линкевич, Е.Т. ОАО «Белебеевкий молочный комбинат» в период вступления России в ВТО: состояние и перспективы / Е.Т. Линкевич, В.А. Логинов, И.Р. Зарипов // Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы : материалы второго междунар. науч.-техн. форума. 27-29 марта 2013 г. - Омск. — С. 25-26.

8. Логинов, В.А. Технология нового вида полутвёрдого сыра / В.А. Логинов // Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы : материалы второго междунар. науч.-техн. форума. 27-29 марта 2013 г. - Омск. - С. 206-208.

Статьи и материалы научных трудов институтов, и другие издания

9. Линкевич, Е. Т. Технология производства новых видов полутвёрдого сыра / Е.Т. Линкевич, В.А. Логинов, Н.Б. Гаврилова // Молочная река. - 2013. -№4(48).-С. 20-21.

10. Логинов, В.А. Перспективы расширения ассортимента полутвёрдых сыров / В.А. Логинов, Н.Б. Гаврилова // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока : сб. науч. тр. с междунар. участием. Вып. 9. -Барнаул, 2012. - С. 98-100.

11. Заявление о выдаче патента РФ № 201214394610/070539, приоритет от 29.11.2012 г. на изобретение «Способ производства полутвёрдого копчёного сыра» / В.А. Логинов, Е.Т. Линкевич, Н.Б. Гаврилова. Заявитель ОАО «Белебе-евский ордена «Знак почета» молочный комбинат».

Подписано в печать 24.02.14. Формат 60x84 1/16. Бум. офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Печ. л. 1,31. Тираж 100 экз. Заказ 6.

Отпечатано в полиграфическом секторе Института экономики и финансов ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П Л. Столыпина Омск-8, ул. Физкультурная, 8е.