автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии производства мягких кисломолочных сыров

На правах рукописи

ШУМИЛОВ СТАНИСЛАВ ЮРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МЯГКИХ КИСЛОМОЛОЧНЫХ СЫРОВ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Улан-Удэ, 1998

Работа выполнена в Кемеровском технологическом институте пищевс промышленности.

Научные руководители: - Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Л.А.Остроумов

Член-корреспондент МАХ, кандидат технических наук В.В.Бобылин

Официальные оппоненты: - Доктор технических наук,

профессор Н.П.Захарова

- Кандидат технических наук, доцент Т.Е.Кокшарова

Ведущее предприятие: ЗАО "Кемеровомолпром"

Защита диссертации состоится " ^ " О^-^аА^Л 1993 ГОда в /■г часов на заседании диссертационного совета К 064.68.01 в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013, Республика Бурятия, г.Улан-Удэ, ул.Клю чевская, 40 а.

С диссертацией монно ознакомиться в библиотеке Восточно Сибирского государственного технологического университета.

Автореферат разослан 2 Л -£ 1993 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

М.Б.Данилов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из проблем современного общества является организация рационального питания населения. Особенно остро стоит проблема достаточного обеспечения рационов питания белком. К полноценным белковым продуктам относятся сыры.

Научные и практические основы производства сыров разработаны С.А.Королевым, Г.С.Иниховым, З.Х.Диланяном, А.И.Чеботаревым, И.И.Климовским, П.Ф.Крашенининым, Р.В.Саакяном, А.В.Гудковым, Р.И.Раманаускасом, Н.П.Захаровой, Л.А.Остроумовым и другими отечественными и зарубежными исследователями.

По технологии, составу и органолептике сыры весьма разнообразны. Большую группу представляют, так называемые "мягкие" сыры. Однако и они неоднородны. Мягкие сыры различаются по способу свертывания молока, микробиологическим особенностям получения сыров, их составу, условиям созревания, а также по органолептическим характеристикам.

Весьма перспективными из мягких сыров являются кисломолочные сыры. К их преимуществам относятся рациональное использование сырья при выработке, быстрый цикл производства, высокая биологическая ценность, хорошие органолептические показатели.

Производство мягких кисломолочных сыров широко развито в ряде стран. Однако в России сыров этой группы вырабатывается недостаточно.

В настоящее время складываются объективные условия по организации производства мягких сыров в России. Особенно такое производство целесообразно создавать в промышленных центрах и в регионах с неблагополучной экологической обстановкой.

Все это указывает на необходимость расширения производства и потребления кисломолочных белковых продуктов, в том числе мягких кисломолочных сыров. Поэтому изучение особенностей выработки сыров этой группы является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является проведение исследований по изучению закономерностей формирования мягких кисломолочных сыров, научному обоснованию их технологии и созданию новых сыров этой категории. Для реализации поставленной цели решали следующие основные задачи:

- исследовать процесс кислотного свертывания молока как основного фактора, формирующего мягкие кисломолочные сыры;

- изучить роль основных технологических процессов (степень зрелости молока, режимы пастеризации молока, температура нагревания кислотного сгустка, режимы самопрессования и посолки сыра) при выработке мягких кисломолочных сыров;

- изучить влияние на состав и свойства мягких кисломолочных сыров различных бактериальных заквасок;

- исследовать основные закономерности формирования органо-лептических показателей продукта и его выход в зависимости от технологических факторов выработки сыров;

- создать новый вид мягких кисломолочных сыров, изучив особенности его технологии, состава и свойств.

Научная новизна работы. Исследован процесс кислотного свертывания молока как основного фактора, формирующего мягкие кисломолочные сыры. Установлено влияние температуры пастеризации молока, дозы бактериальной закваски и температуры обработки кислотного сгустка на его состав и свойства. Доказано, что важным критерием выработки мягких кисломолочных сыров является степень зрелости перерабатываемого молока. Получены математические модели, характеризующие зависимость органолептических показателей и состава продукта от дозы бактериальной закваски, температуры нагревания сгустка на этапе его обработки и продолжительности самопрессования сырной массы. Установлены основные закономерности формирования мягких кисломолочных сыров. Исследованы состав и свойства нового вида мягкого кисломолочного сыра.

Практическая значимость работы. Разработана технология производства нового вида мягкого кисломолочного сыра "Молодежный". На сыр утверждена нормативная документация (ТУ 9225-027-02068315-97).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на трех научно-практических конференциях (Углич, 1996; Кемерово, 1997; Казань, 1998).

Диссертация докладывалась на научно-техническом совете КемТИПП и получила одобрение.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 11 публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, их анализа, списка литературы (135 источников) и приложений. Основное содержание работы изложено на 119 страницах машинописного текста, включает 20 рисунков и 33 таблицы.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Общая схема проведения исследований приведена на рисунке 1.

Весь комплекс исследований подразделяется на четыре взаимосвязанных блока.

Первый блок посвящен исследованию кислотного свертывания молока с позиции использования этого процесса в производстве мягких кисломолочных сыров. Изучали влияние температуры пастеризации молока (70, 75, 80, 85, 90 и 95 °С), дозы бактериальной закваски мезофильных молочнокислых стрептококков (1,0; 2,5; 4,0 и 5,5 %) и температуры нагревания кислотного сгустка в процессе его обработки (35, 40, 45 и 50 °С) на процесс получения сгустка, его синере-тическую способность, а также на эффективность использования сухих веществ молока.

При получении и обработке кислотных сгустков определяли изменения титруемой и активной кислотности (через 4, 8, 12, 16, 20 и 24 часа), интенсивность выделения сгустками сыворотки (в течение 25 минут с интервалом 5 минут).содержание сухих веществ в сыворотке, состояние получаемых сгустков.

Во втором блоке исследований изучали влияние технологических факторов на формирование мягких кисломолочных сыров. Исследовали влияние степени зрелости молока, состава и свойств бактериальных заквасок, а такие продолжительности самопрессования сыра.

Степень зрелости молока регулировали его соответствующей подготовкой к переработке. Для этого использовали такие технологические приемы, как созревание сырого молока и созревание пастеризованного молока с закваской. Контролем служило молоко без созревания.

Из молока, прошедшего различную подготовку к переработке и имеющего различную степень зрелости, вырабатывали по единым технологическим параметрам три варианта сыров.

В молоке и сырах определяли общее количество бактерий, титруемую и активную кислотность, массовую долю жира, влаги и соли, органолептические показатели.

При исследовании роли состава заквасок в получении мягких кисломолочных сыров использовали закваски мезофильных молочнокислых стрептококков и молочнокислых палочек. В обоих вариантах перерабатывали молоко, прошедшее созревание.

При изучении режимов самопрессования на состав и свойства сыра варьировали продолжительностью процесса (4, 8, 16 и 24 часа).

Этапы Изучаемые Контролируемые

исследований факторы параметры

Рис.1. Схема проведения опытов

После самопрессования сыры охлаждали до температуры (10-2) °С.

В третьем блоке исследовали комплексное влияние дозы бактериальной закваски (в интервале от 1,0 до 5,0 %), температуры нагревания сгустка в период обработки (в интервале от 40 до 50 °С) и продолжительности самопрессования сыра (в интервале от 4 до 20 часов) на состав и свойства сыра. Эксперименты проводили применяя метод математического планирования. В результате получены математические модели и графические изображения, описывающие зависимость вкуса и запаха сыра, его консистенции и содержания в нем влаги от изучаемых факторов.

На заключительном этапе исследований разрабатывали новый вид мягкого кисломолочного сыра. При этом учитывали состав сыра, его органолептические показатели и расход сырья. Изучали аминокислотный состав белков сыра и их биологическую ценность.

На новый вид сыра разрабатывали нормативную документацию и организовывали его выработку в промышленности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование процесса кислотного свертывания молока как

основного фактора, формирующего мягкие кисломолочные сыры

На кислотное свертывание молока влияет температура его тепловой обработки. Изменяются темп нарастания кислотности, реологические и синеретические свойства сгустков, использование сухих веществ. С повышением температуры пастеризации молока в интервале от 70 до 95 °С скорость нарастания кислотности и образования сгустка замедлялась. Процесс получения сгустка достаточной плотности из молока, пастеризованного при 70 и 75 °С , в-сравнении с сырым молоком увеличивался в среднем на 15 %, а из молока, пастеризованного при 90 и 95 °С - в среднем на 28 %. Некоторое увеличение продолжительности периода образования кисломолочного сгустка из молока, пастеризованного при повышенных температурах, видимо,вызвано изменениями свойств агрегированных белковых мицелл, а именно, адсорбцией на поверхности казеиновых мицелл денатурированных сывороточных белков.

Интенсивность выделения сыворотки кисломолочными сгустками в зависимости от режимов тепловой обработки показана на рисунке 2. С повышением температуры пастеризации молока интенсивность выделения сгустками сыворотки понижалась (для 75 °С - на 6,9 %, для 85 °С - на 17,0 для 95 °С - на 26,5 %), что вызвано увеличени-

ем содержания в сгустках денатурированных сывороточных белков, которые усиливают жесткость их пространственной структуры и влагоудер-живающую способность.

к к

Си

о о.

о »

О

О

я

Ен

ё 40

80 70 60 50

ч о и

30

?

~3

Ю 15 2 J 2Ь

Продолжительность,мин

Рис.2.Интенсивность выделения сыворотки из кислотного сгустка в зависимости от температуры пастеризации молока: 1 - сырое молоко; 2 - молоко, пастеризованное при 75 °С; 3 - молоко, пастеризованное при 85 °С; 4 - молоко, пастеризованное при 95 °С

Лучшую эффективность использования сухих веществ при кислотном свертывании молока и обработке сгустка в зависимости от температуры пастеризации наблюдали в интервале температур от 80 до 87 °С.

Процесс кислотного свертывания молока и обработки сгустка зависит от применяемой дозы бактериальной закваски и от температуры проведения процесса (рисунок 3). При повышении температуры обработки сгустка с 35 до 40 °С прирост выделившейся сыворотки составил 18,4%, с 35 до 45 °С - 39,8 %, с 35 до 50 °С - 49,1 %.

о

га

Ен

о ф рг 5 Ч О ЬЙ

70 60

50

40 30

"2

1

Рис.3.Интенсивность выделения сыворотки из кислотного сгустка в зависимости от температуры его нагревания в период

обработки:

2 -4 -

°С

- 35

- 45

'С; 3С;

5 10 15 20 25 Продолжительность,мин

Следует отметить, что основная часть сыворотки выделялась на начальной стадии процесса. Лучшую эффективность использования сухих веществ наблюдали при температурах 40 и 45 °С (53,2 и 54,4 %).

Изучение влияния технологических факторов на формирование мягких кисломолочных сыров

Анализ технологии мягких кисломолочных сыров позволил выделить следующие основные технологические факторы, определяющие их видовые особенности: степень зрелости молока, температурные режимы пастеризации молока, состав и свойства бактериальных заквасок, кислотное свертывание молока, повышение содержания влаги в продукте, реализация сыра без созревания.

Положительная роль созревания молока при выработке мягких кислотно-сычужных сыров доказана в исследованиях В.В.Бобылина и А.М.Буланенко. В наших опытах вырабатывали три варианта сыров. Первый - из молока без созревания, второй - из молока, созревавшего в сыром виде без закваски и третий - из молока, созревавшего после пастеризации и с добавлением закваски.

Органолептические показатели опытных сыров приведены в таблице 1.

Таблица 1 Органолептическая оценка сыров

Вариант Вкус и запах Консистенция Общий

сыра Характеристика Балл Характеристика Балл балл

Первый Кислый,слегка горький 11,8-0,4 Мажущаяся 7,0-0,0 23,8-0,2

Второй Кислый 12,7-0,3 Удовлетворительная, мажущаяся 7,8±0,3 25,5±0,2

Третий Кисломолочный 14,0-0,0 Хорошая 8,8-0,2 27,8-0,1

Улучшение органолептических показателей у сыров третьего варианта явилось следствием применяемого режима созревания молока, что обеспечило более энергичное развитие в них молочнокислого процесса, а также повлияло на синеретические процессы.

При выработке мягких кисломолочных сыров лучшие результаты получены при использовании заквасок, состоящих из молочнокислых стрептококков.

К важным технологическим операциям при выработке изучаемых сыров относится самопрессование сырной массы. С ним связаны обезвоживание сырной массы, уровень молочнокислого процесса и приобретение сыром формы. В наших опытах хорошие результаты получены при самопрессовании сырной массы в течение (16-2) часов.

Исследование комплексного влияния дозы бактериальной

закваски, температуры нагревания сгустка и продолжительности самопрессования на состав и свойства мягких кисломолочных сыров

Зависимости вкуса и запаха сыра (У^), его консистенции (У2) и содержания в нем влаги (Уд) от дозы бактериальной закваски (Х-^), температуры нагревания сгустка (Х2) и продолжительности самопрессования сырной массы выражаются следующими уравнениями регрессии:

У1= -50,4 + 3,26Х1 + 2,6Х2 + ОД6Х3 - О.ббХ^- 0,029Х22- 0,0051Х32;

У2= -34,9 + 2,79ХХ + 1,65Х2 + 0,21Х3 - 0,48Х22-0,018Х22-0,0052Х32;

У3 = 195,1 + 1,16Х1 - 5,32Х2 - 0,74Х3 - ОДбХ^ + 0,056Х22 + + 0,019Х32 - О.ОШ-^д

Все три изучаемых фактора влияют на конечные показатели продукта (рисунок 4).

По степени влияния на вкус и запах они распределились в следующем порядке: доза бактериальной закваски (фактор влияния 2,4 балла), температура нагревания сгустка (фактор влияния 0,8 балла) и продолжительность самопрессования (фактор влияния 0,6 балла). На консистенцию продукта наиболее существенно влияла доза закваски и продолжительность самопрессования. Установлено, что лучшие органолег.тические показатели имели сыры с содержанием влаги от 65,0 до 64,0 %.

Выполненный цикл исследований позволил установить, что при выработке мягких кисломолочных сыров режимами, позволяющими получать продукт с хорошими органолептическими показателями, являются следующие: доза бактериальной закваски, вносимой в молоко перед свертыванием, (3,0-0,2) %, температура нагревания сгустка при его обработке (45-2) °С и продолжительность самопрессования сыра (16±2) часов. Следует отметить, что данные критерии имеют отношение к сырам с массовой долей жира в сухом веществе (45,0-1,6) %.

Разработка технологии нового вида мягкого кисломолочного сыра

С целью практической реализации результатов исследований разработана технология нового вида мягкого кисломолочного сыра "Молодежный".

Основные технологические параметры выработки сыра следующие:

Рис.4. Влияние изучаемых факторов на максимальную оценку вкуса (1) и консистенции 12) сыра, а также на содержание в нем влаги (3): " максимальное значение, — — —минимальное значение, — *— • массовая доля влаги при 3,0 % закваски, 45 °С нагрева и 16 часов продолжительности самопрессования \////////ЛА 30на сыра высокого качества

пастеризация молока (85-2) °С; созревание молока с закваской (0,3±0,1) % при (10-2) °С в течение (16-4) часов; свертывание молока при (32-2) °С с внесением закваски (3,0-1,0) нагревание сырного зерна (45-2) °С; посолка в зерне (400^100) г на 100 кг; самопрессование (14-4) часов; хранение в течение 10 суток при температуре от 0 до 8 °С.

Физико-химические показатели сыра приведены в таблице 2.

Таблица 2 Состав сыра "Молодежный"

Наименование Массовая доля. %

продукта жир в сухом веществе влага, не более Поваренная соль

Сыр "Молодежный" 45,0-1,6 70,0 от 0,5 до 1,0

Сыр имеет чистый кисломолочный вкус и нежную, однородную консистенцию.

Для характеристики биологической ценности нового вида сыра изучали его аминокислотный состав (таблица 3).

Таблица 3

Аминокислотный состав сыра "Молодежный"

Аминокислоты Содержание аминокислот

мг на 100 г сыра в % от общего количества аминокислот

Незаменимые, 5890 40,9

в том числе:

валин 850 5,9

изолейцин 870 6,0

лейцин 1170 8,1

лизин 950 6,6

метионин 470 3,3

треонин 820 5,7

триптофан 200 1,4

фенилаланин 560 3,9

Заменимые, 8510 59,1

в том числе:

аланин 1220 8,4

- 13 -

Продолжение таблицы 3

Аминокислоты Содержание аминокислот

мг на 100 г в % от общего коли-

сыра чества аминокислот

аргинин 360 2,5

аспарагиновая кислота 1350 9,4

гистидин 190 1,3

глицин 600 4,2

глютаминовая кислота 1980 13,8

пролин 820' 5,7

серин 1350 9,4

тирозин 420 2,9

цистин 220 1,5

Общее количество 14400 100,0 аминокислот

Общее количество аминокислот в 100 г сыра составило 14,4 г, из которых 40,9 % приходится на незаменимые аминокислоты. Оценивая качество аминокислотного состава белков, следует отметить, что исследуемый сыр обладает довольно хорошей сбалансированностью в содержании незаменимых аминокислот и имеет высокую биологическую ценность. Скор незаменимых аминокислот варьировал от 151 % (для изолейцина) до 113,3 % (для фенилаланина с тирозином).

На сыр "Молодежный" утверждена нормативная документация (ТУ 9225-027-02068315-97).

ВЫВОДЫ

1. Исследованы основы технологии производства мягких кисломолочных сыров и установлены основные закономерности их формирования.

2. Исследован процесс кислотного свертывания молока с позиции производства кисломолочных сыров. Доказано, что получение кисломолочных сгустков и их свойства зависят от температуры пастеризации молока, дозы бактериальной закваски, температуры обработки сгустков.

3. Установлено, что с повышением температуры пастеризации молока (от 70 до 95 °С) ослабевала синеретическая способность сгустков. Лучшее использование сухих веществ молока получено при температуре пастеризации (85-1) °С. Доза закваски позволяет регулировать продолжительность процесса. Температура обработки сгустка в пределах от 35 до 50 °С позволяет регулировать влагосодержание в продукте.

4. Доказано, что важным критерием выработки мягких кисломолочных сыров является степень зрелости перерабатываемого молока. Для ее регулирования предложена схема подготовки молока к переработке: пастеризация при температуре (85-2) °С, охлаждение до (10-2) °С, внесение бактериальной закваски (0,3-0,1) %, созревание в течение от 12 до 24 часов.

5. Доказано, что существенным фактором регулирования влаги в продукте и величины активной кислотности сырной массы является самопрессование сыра.

6. Установлена зависимость вкуса и запаха сыра, его консистенции и содержания влаги от-дозы закваски, температуры нагревания сгустка на этапе обработки и продолжительности самопрессования сырной массы. Получены математические модели, характеризующие эти зависимости. Доказано, что на органолептические показатели продукта весомое влияние оказывает доза закваски и продолжительность самопрессования, а не влажность сыра - температура нагревания сгустка и продолжительность самопрессования.

7. Разработана технология производства нового вида мягкого кисломолочного сыра "Молодежный". Основу его технологии составляет высокотемпературная пастеризация молока, его созревание с закваской, кислотное свертывание молока, нагревание сырного сгустка и самопрессование сыра. На сыр утверждена нормативная документация.

8. Исследованы состав и свойства сыра "Молодежный". Содержание незаменимых аминокислот в нем составило 5890 мг в 100 г продукта или 40,9 % от их общего количества.

Сыр имеет выраженный кисломолочный вкус и запах и нежную консистенцию.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бобылин В.В., Остроумова Т.А., Шумилов С.Ю. Регулирование влагосодержания в кисломолочных сырах // Нетрадиционные технологии и способы получения пищевых продуктов.- Кемерово, 1997.-

С. 3.

2. Бобылин В.В., Шумилов С.Ю. Исследование процесса самопрессования сырной массы при выработке мягких кисломолочных сыров/ Нетрадиционные технологии и способы получения пищевых продуктов.-Кемерово, 1997.- С. 4.

3. Бобылин В.В., Шумилов С.В. Разработка технологии нового вида мягкого кисломолочного сыра "Молодежный" // Нетрадиционные технологии и способы получения пищевых продуктов.- Кемерово,

1997.- С. 5.

4. Шумилов С.Ю. Аминокислотный состав сыра "Молодежный" // Нетрадиционные технологии и способы получения пищевых продуктов.-Кемерово, 1997,- С.6.

5. Бобылин В.В., Шумилов С.Ю. Влияние температуры пастеризации на кислотное свертывание молока// Нетрадиционные технологии и способы получения пищевых продуктов.- Кемерово, 1997.- С.25.

6. Бобылин В.В., Шумилов С.Ю. Обоснование выбора рациональных режимов выработки мягких кисломолочных сыров// Пищевая про-мишленность-2000: Материалы второй межрегиональной научн.-практ. конф.- Казань, 1998.- С. 65.

7. Бобылин В.В., Шумилов С.Ю., Рафалович С.Р. Некоторые аспекты кислотного свертывания молока// Новые технологии и продукты: Материалы научных работ.- Кемерово, 1998.- С. 11.

8. Остроумова Т.А., Шумилов С.Ю. Влияние температуры пастеризации молока на синеретичесние свойства кислотных гелей // Но-пыс технологии и продукты: Материалы научных работ.- Кемерово,

1998,- С. 13.

9. Шумилов С.Ю., Брагинский В.И. Условия формирования консистенции мягких кисломолочных сыров// Новые технологии и продукты: Материалы научных работ.- Кемерово, 1998,- С.14.

10. Шумилов С.О., Рафалович С.Р. Физико-химическая сущность кислотного свертывания молока// Новые технологии и продукты: Материалы научных работ.- Кемерово, 1998.- С. 17.

11. Шумилов С.Ю., Брагинский В.И. Зависимость вкуса и запаха кисломолочного сыра от технологических режимов его получения// Новые технологии и продукты: Материалы научных работ.- Кемерово, 1998.- С. 7.

Подписано к печати 24.02.98. Формат 60х84'/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 99.

Издательство "Кузбассвузиздат". 650043 Кемерово, ул. Ермака, 7