автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование реологических свойств сыров и разработка инструментального метода контроля их консистенции

На правах рукописи

ХАВРОВ ЯРОСЛАВ ВИКТОРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЫРОВ И РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ИХ КОНСИСТЕНЦИИ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2005

Работа выполнена в Алтайском Государственном Техническом Университете им.И.И.Ползунова

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор М.П.Щетинин

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор М.С.Уманский

кандидат технических наук, доцент Вождаева Л.И.

Ведущая организация: Департамент пищевой и

перерабатывающей промышленности Алтайского края

Защита диссертации состоится «!< » февраля 2005 года в часов

на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650056, Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан январь 2005 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н., профессор

Н.Н.Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из важнейших показателей, определяющих качество сырной массы, является ее консистенция, которая характеризует как готовность продукта к переходу от одной стадии технологического процесса к другой, так и его готовность к реализации. На практике консистенция оценивается прямой дегустацией, т. е. при физиологическом контакте дегустатора с образцом сыра (пережевывании). Безусловно, в этом процессе присутствует ряд субъективных моментов, таких как настроение, физическое и физиологическое состояние дегустатора, его сосредоточенность на данном процессе, темп и ритм дегустации, в том числе пережевывания, состояние функционирования вкусовых рецепторов в момент дегустации и множество других сопутствующих факторов. В конечном итоге каждый эксперт по своему оценивает консистенцию и в совокупности выводится средний балл. Основываясь на таких данных, полученных от каждого дегустирующего, можно получить общее мнение о консистенции продукта, причем при повторной дегустации данные могут существенно отличаться от предыдущих, что подтверждает субъективность и не стабильность данного метода оценки консистенции. Оценку консистенции пищевых продуктов можно осуществить и на основании изучения различных реологических показателей. Решению данной проблемы посвящены работы многих ученых: Мачихина Ю.А., Крашенинина П.Ф., Табачникова В.П., Остроумова Л.А., Илюшки-на B.C., Майорова А.А. и др. Однако большинство из них не учитывали комплекса показателей, который присущ органолептической оценке пищевых продуктов.

Поэтому исследования, направленные на разработку инструментального метода контроля консистенции сырной массы на основе изучения комплекса ее реологических свойств являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей диссертационной работы является исследование реологических свойств сыров с низкой температурой второго нагревания и разработка метода инструментальной оценки консистенции продукта.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Изучить физико-химические показатели сырной массы на различных стадиях технологического процесса;

• Исследовать реологические показатели сырной массы после пресса в зависимости от применяемого дренажного материала;

• Исследовать влияние способа посолки сыра на его реологические показатели;

• Изучить влияние способов созревания сыра на реологические показатели последнего;

• Изучить динамику изменения реологических показателей сырной массы в ходе технологического процесса;

• Разработать метод инструментальной оценки консистенции сырной массы на различных стадиях технологического процесса.

Научная новизна работы. Проведено моделирование «жевательного» процесса, позволившее совместить различные реологические характеристики продукта с учетом особенностей его производства. Систематизированы сведения, связанные с определением отдельных реологических показателей сырной массы и качества консистенции готового продукта.

Выявлено влияние вида дренажного материала, способов посолки и созревания на реологические показатели сыра на различных стадиях технологического процесса.

Установлено, что наибольшими прочностными характеристиками обладает сыр, отпрессованный с применением тканевого дренажного материала, с полной посолкой в рассоле и созревающий в полимерно-парафиновом сплаве SOP-W/5, наименьшими - отпрессованный с применением перфорированного дренажного материала, с частичной посолкой в зерне и досаливанием в рассоле, созревающий в вакуум-упаковочной пленке.

Изучена динамика и характер изменения реологических показателей сырной массы в ходе технологического процесса. Получены уравнения регрессии, описывающие эти изменения.

Предложен критерий оценки консистенции сырной массы, получивший название «коэффициент текстуры». На основе проведенных дегустаций составлена таблица соответствия коэффициента текстуры, бальной (органолептической) оценке консистенции сырной массы.

Практическая значимость работы. Разработаны методы «Инструментальная оценка консистенции твердых сыров» и «Прогнозирование качества (консистенции) сыра на различных стадиях производства» прошедшие проверку на Экспериментальном сыродельном заводе при СибНИИС г. Барнаул.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях различного уровня: Всероссийская научно-практическая конференция конгресса «Молочная промышленность Сибири» (г. Барнаул, 2002); «Пища, экология, качество» III международная научно-практическая конференция (г. Краснообск, 2003); «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве» международная научно-практическая конференция (г. Барнаул, 2003).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методики проведения исследований, результатов экспериментов и их анализа, выводов, списка литературы (112 источников) и приложений.

Основное содержание работы изложено на 117 страницах машинописного текста, включая 17 рисунков и 16 таблиц.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводили в Сибирском научно-исследовательском институте Сыроделия. Общая схема исследований приведена на рисунке 1.

Весь цикл исследований состоял из нескольких взаимосвязанных этапов:

На предварительном (теоретическом) этапе исследований изучены литературные данные, которые позволили сформулировать цели и задачи исследований.

На первом этапе, исследовали влияние дренажного материала (тканевого дренажного материала и перфорированного дренажного материала), в процессе прессования, на структурно-механические свойства сырной массы.

Второй этап предполагал определение влияния способа посолки (частичная посолка в зерне с досаливанием в рассоле и полная посолка в рассоле) на реологические показатели сырной массы.

На третьем этапе изучали воздействие способов созревания (по классической схеме с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, либо в полимерной пленке «cryovac») на формирование консистенции сыра.

В ходе проведения исследований, на первом, втором и третьем этапах изучали физико-химические показатели (активная кислотность, массовая доля влаги, массовая доля жира), реологические показатели (твердость, деформация, релаксация) сырной массы.

Последний этап предполагает разработку метода инструментальной оценки консистенции сырной массы.

При выполнении работы использовали общепринятые и оригинальные методы исследований, в том числе физико-химические, реологические, органолептические и др.

Рис. 1. Общая схема проведения исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Физико-химические показатели сырной массы на стадиях производства

В процессе проведения исследований определялись основные физико-химические показатели сырной массы: активная кислотность, массовая доля влаги в сыре, массовая доля жира в сыре.

Полученные данные соответствовали физико-химическим показателям сыра Голландского брускового, заложенным в технологическую инструкцию на производство данного вида сыра.

Динамика пенетрации сыра

В рисунках 2, 3, 4, 5, 6, 7, принимаем следующие обозначения:

1, 2, 3, 4 - стадии выработки сыра: прессование, посолка, 20 суток созревания, 40 суток созревания, соответственно;

- 1 образец; - 2 образец;

3 образец; 4 образец;

- 5 образец; 6 образец;

7 образец; - 8 образец;

-------- аппроксимирующая прямая, шкжзывающая характер динамики.

Анализ экспериментальных данных показывает, что характер динамики изменения показателей пенетрации коркового слоя сыра, сохраняется при проведении замеров на всех образцах.

Согласно рисунков 2, 3 влияние дренажного материала на стадии прессования, закладывало начальную твердость продукта. Применение тканевого дренажного материала способствовало образованию твердой корки на поверхности сыра, а внутренние слои сырного теста оказывались наоборот более мягкими и соответственно менее устойчивыми к проникновению индентора при пенетрации.

Прессование сырного зерна, с применением перфорированного дренажного материала показало, что структура сырного теста является более равномерной при использовании данного метода. Разброс показателей проникновения индентора пенетрометра вглубь коркового слоя относительно проникновения во внутренние слои сыра, заметно меньше, чем при использовании тканевого дренажного материала.

Максимальному проникновению индентора (7,80 мм) соответствовали образцы коркового слоя сыра, отпрессованного в перфорированном дренажном материале, минимальное проникновение - 7,36 мм, отпрессо-

аан с применением тканевого дренажного материала, тем самым корковый слой такого сыра является наиболее плотным.

Значения, полученные при исследовании внутреннего слоя сыра показали, что сыр, отпрессованный с применением тканевого дренажного материала является более твердым 8,87 мм, чем сыр, отпрессованный с применением перфорированного дренажного материала — 9,10 мм.

Способ посолки сыра также влиял на твердость сырного теста.

Максимальный предел прочности коркового слоя сыра (3,50 мм) после посолки был зафиксирован у образца прошедшего частичную посол-ку с досаливанием в рассоле, наиболее мягким корковым слоем обладал образец, который солился полностью в рассоле (4,10 мм).

Большей прочностью обладает сыр, который прессовался с применением тканевого дренажного материала, а посолка была полной в рассоле (5,80 мм). Внутренний слой образца, который прессовался в перфорированном дренажном материале, а посолка была полной в рассоле, является наиболее мягким (6,18 мм).

На 20-е сутки созревания, сыр уже обладает выраженными структурно механическими свойствами, на которые особо сильное влияние оказывает способ созревания сыра.

Наиболее твердым (2,38 мм) оказался корковый слой сыра созревающего с применением полимерного сплава SOP-W/5, наименьший предел прочности (3,80 мм) - созревал в термоусадочной полимерной пленке «cryovac».

Внутренний слой сыра был более мягким (7,05 мм) при созревании в термоусадочной полимерной пленке «сгуоуас», а наиболее твердым (6,60мм) - у созревающего с применением полимерного сплава SOP-W/5.

Рис. 3. Динамика пенетрации внутреннего слоя сыра.

Корковый слой готового продукта обладает максимальной твердостью у сыра созревающего с применением полимерного сплава SOP-W/5 (3,01 мм), а сыр, созревающий в термоусадочной полимерной пленке «сгуоуас» - обладает структурой с наиболее низким пределом прочности и проникновение индентора составляет 4,48 мм.

Внутренний слой сыра созревающего с применением полимерного сплава SOP-W/5 - наиболее твердый (6,10 мм), а при созревании в термоусадочной полимерной пленке «сгуоуас» - является самым мягким (6,70мм).

По итоговым данным, наиболее плотным оказалось тесто сыра выработанного с использованием тканевого дренажного материала, с частичной посолкой в зерне и созревающего под парафиновым покрытием.

Наименее плотным оказался сыр, полученный с применением, для прессования, перфорированного дренажного материала, посолка была проведена полностью в рассоле, созревание проходило в полимерной пленке «cry o vac».

Таким образом, можно с достаточной уверенностью говорить о том, что твердость сыра возрастает на всех исследуемых стадиях его получения не зависимо от вариантов производства.

Динамика деформации сыра

Анализ экспериментальных данных показывает что, характер изменения деформации сыра при сжатии, сохраняется на всех стадиях проведения замеров.

Динамика деформации коркового слоя сыра представлена на рисунке 4.

230 т 2 10 1 90

2 а

1,70 *

О. \о

0

а150

1

т

о. 1 зо •

ж ж о

• 110 3S

S

0 90 0 70

0 SO -.-----------Т----- --------

1 2 3 4

Рис. 4. Динамика деформации коркового слоя сыра при сжатии.

Полученные данные показывают, что сыр, отпрессованный с применением дренажного материала перфора обладает наименее плотным корковым слоем (2,21 мм). В свою очередь, сыр, который прессовался с при-

менением тканевого дренажного материала имеет более плотную структуру (1,76 мм).

На стадии после посолки было выявлено, что корковый слой образца с частичной посолкой оказался менее подвержен сжатию на дефометре (0,76 мм).

Более всего подверженным сжатию является образец, который проходил полную посолку в рассоле (1,06 мм).

На стадии созревания, через 20 суток, максимальное сжатие образца наблюдалось у сыра созревающего в вакуум-полимерной пленке «cryovac» (1,51 мм), более плотным на этой стадии был образец сыра, созревавший по классическому способу с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5 (1,21 мм).

Готовый сыр, созревавший в полимерно-парафиновом сплаве SOP-W/5, обладал наиболее плотным и менее подверженным к сжатию корковым слоем (0,70 мм). Сыр созревающий в пленке «cryovac» получился самым мягким (1,00 мм).

Динамика деформации внутреннего слоя сыра представлена на рисунке 5.

Рис. 5. Динамика деформации внутреннего слоя сыра при сжатии.

Величина сжатия образца, на стадии прессования, максимальна у образца, прессование которого проходило с применением тканевого дренажного материала (1,63мм). Сыр, который прессовался с применением перфорированного дренажного материала, оказался менее плотным (1,81мм).

На стадии после посолки, менее подвержен сжатию на дефометре (1,08 мм), а также наиболее подверженным сжатию являются сыры, с полной посолкой в рассоле (1,25 мм), но с разными способами прессования..

В процессе созревания, через 20 суток, максимальное сдавливание образца наблюдалось у продукта созревающего с применением полимерно-парафинового сплава 80Р^/5 (1,57 мм). Самым плотным на этой стадии оказался образец, который созревал в полимерной пленке «сгу-оуас» (1,19 мм).

Плотность внутреннего слоя готового сыра, после созревания, была наиболее высокой и менее подверженной сжатию (0,82 мм) у образца созревание которого протекало с применением полимерно-парафинового сплава 80Р^/5. Сыр, созревавший в полимерной пленке «сгуоуас» является наиболее подверженным сжатию (1,18 мм).

Подводя итоги исследований по динамике деформации сыра, можно с достаточной уверенностью судить о том, что:

• Динамика изменения плотности коркового слоя на всех стадиях технологического процесса идентична, с не большими отклонениями;

• на промежутке от стадии прессования до стадии посолки, плотность коркового слоя увеличивается;

• после посолки и до средины срока созревания плотность коркового слоя уменьшается;

• по мере завершения периода созревания, корковый слой максимально уплотняется и именно на этой стадии происходит наибольший разброс показателей, полученных на дефометре.

Динамика релаксации сыра

Анализ экспериментальных данных показывает что, характер изменения показателей релаксации сыра, сохраняется на всех стадиях проведения замеров.

Динамика релаксации коркового слоя сыра представлена на рис. 6.

На стадии после прессования, у сыра который прессуется с помощью тканевого дренажного материала упругая деформация, согласно полученных данных - минимальна (0,72 мм).

Образец прессуемый с помощью перфорированного дренажного материала имеет максимальные эластичные свойства (0,86 мм).

На стадии после посолки: минимальными релаксационными свойствами обладал образец, посолка которого была полная в рассоле (0,45 мм)

Максимальное восстановление (0,55 мм) первоначальных размеров на стадии после посолки, наблюдались у образца, посолка которого была частичная в зерне с досаливанием в рассоле.

На стадии после 20 суток созревания: минимальные релаксационные свойства (0,45 мм) были зафиксированы у образца, который созревал с использованием полимерно-парафинового сплава SOP-W/5.

У образца, созревание которого протекает в полимерной пленке «cryovac» - максимальные релаксационные свойства сыра (0,59 мм).

Готовый сыр: минимальными релаксационными свойствами обладал образец, который созревает с использованием полимерно-парафинового сплава SOP-W/5 (0,32 мм).

Максимальные релаксационные свойства принадлежали, по замерам образцу, который созревает в полимерной пленке «cryovac» (0,45 мм)

12 3 4

Рис. 6. Динамика деформации коркового слоя сыра при релаксации.

Проанализировав полученные данные мы видим, что корковый слой сыра отпрессованного с применением перфорированного дренажного материала, с частичной посолкой сыра в зерне и досаливанием в бассей-

Уу созревание которого проходило с применением полимерной пленки показал максимальное восстановление первоначальных размеров после сжатия.

Сыр, прессуемый с применением дренажного материала типа перфо-ра, с частичной посолкой в зерне и созревающий при стандартных условиях с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, обладает наименее эластичным и способным к восстановлению первоначального состояния корковым слоем.

Динамика релаксации внутреннего слоя сыра представлена на рисунке 7

На стадии после прессования, внутренний слой сыра отпрессованный с помощью тканевого дренажного материала, имеет максимальные эластичные свойства (0,79 мм) и обладает минимальными релаксационными показателями (0,70 мм).

На стадии после посолки минимальные релаксационные свойства были зафиксированы у образца, посолка которого была полная, в рассоле (0,55 мм).

12 3 4

Рис. 7. Динамика деформации внутреннего слоя сыра при релаксации.

Максимальное восстановление первоначальных размеров наблюдалось у образца посолка которого была также полная в рассоле (0,67 мм)

На стадии после 20 суток созревания минимальные релаксационные свойства зафиксированы у образца, который созревал в полимерно-парафиновом сплаве Б0Р^/5 (0,52 мм).

У образа, созревающего в полимерной пленке «сгуоуас» - максимальные эластичные свойства (0,59 мм).

На стадии завершения созревания - минимальные релаксационные свойства были зафиксированы у образца, созревание которого проходило с использованием полимерно-парафинового сплава 80Р^/5 (0,48 мм).

Максимальные релаксационные свойства внутреннего слоя сыра -были зафиксированы у образца, созревал который в полимерной пленке «сгуоуас» (0,55 мм).

Плотность сырной массы продукта на стадии от прессования до по-солки возрастает, на стадии от посолки до средины стадии созревания плотность сыра уменьшается, так как в процессе созревания происходят стабилизационные процессы и в конечном итоге зрелый продукт имеет наиболее плотную структуру и максимально релаксационные свойства.

Для получения возможных данных на промежуточных участках, между замерами, аппроксимировали все восемь кривых линий. Используемое уравнение регрессии выражает линейную зависимость признаков явления в виде функции. В отличие от коэффициента корреляции, уравнение регрессии дает возможность выявить степень воздействия каждого признака-фактора на признак-результат.

Общий вид регрессионного уравнения третей степени:

£ - математическое ожидание ошибки; а - коэффициент регрессии; и - стандартизованная матрица наблюдений.

Наиболее простым и удобным для практического применения и отвечающим условиям наших кривых является 3 класс полиномиальной функции.

Значения коэффициентов регрессии для расчета аппроксимируемого уравнения для каждого графика динамики, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Коэффициенты регрессии аппроксимируемого уравнения

коэф-т

№ образца

2

-3-

4

5

6

Динамика пенетрации коркового слоя сыра

а0 14,7190 14,6 18,7 18,3 17,76 17,94 17,28 16,66

а, -9,7135 -9,2333 -15,433 -15,208 -14,522 -14,583 -13,197 -12,218

а2 2,5762 2,3 4,95 4,975 4,68 4,765 4,13 3,62

а3 -0,2198 -0,1667 -0,5167 -0,5167 -0,4883 -0,4917 -0,4133 -0,3317

Динамика пенетрации внут реннего слоя сыра

а„ 20,229 19,82 22,01 21,1 20,229 20,71 20,21 20,74

»1 -17,205 -16,277 -19,663 -18,388 -17,205 -17,635 -17,088 -17,643

а, 6,6476 6,205 7,655 7,135 6,6476 6,79 6,635 6,825

а, -0,8048 -0,7483 -0,9317 -0,8767 -0,8048 -0,815 -0,8067 -0,8217

Динамика деформации коркового слоя сыра при сжатии

а„ 7,22 7,32 6,48 8,95 7,56 4,38 5,97 7,67

а, -8,1613 -8,24 -6,9117 -10,685 -8,7767 -3,9667 -6,3967 -8,4833

а2 3,3712 3,405 2,8 4,43 3,605 1,54 2,595 3,465

а, -0,4337 -0,435 -0,3583 -0,565 -0,4583 -0,1933 -0,3283 -0,4417

Динамика деформации внутреннего слоя сыра при сжатии

а„ 4,9905 5,17 4,53 5,22 4,46 5,21 4,14 4,46

а, -5,0962 -5,325 -4,3733 -5,41 -4,4383 -5,6683 -3,7433 -4,1583

а2 2,1521 2,26 1,82 2,26 1,85 2,455 1,495 1,72

а, -0,2826 -0,295 -0,2367 -0,29 -0,2417 -0,3267 -0,1917 -0,2217

Динамика дг< юрмации коркового слоя сыра при релаксации

а0 1,6895 2,16 1,46 2,05 1,61 1,64 2,11 1,92

а, -1,3193 -2,075 -1,0117 -1,8067 -1,3367 -1,37 -2,0867 -1,6233

а2 0,4781 0,83 0,355 0,705 0,51 0,525 0,845 0,62

а, -0,0574 -0,105 -0,0433 -0,0883 -0,0633 -0,065 -0,1083 -0,0767

Динамика деформации внутреннего слоя сыра при релаксации

ао 0,9638 1,11 0,82 1,09 0,72 1,14 1,25 0,9

-0,246 -0,4833 -0,0783 -0,4883 0,2183 -0,6633 -0,8033 -0,1217

а2 0,0507 0,15 -0,015 0,155 -0,175 0,255 0,3 0,0001

аз -0,0047 -0,0167 0,0033 -0,0167 0,0267 -0,0317 -0,0367 0,0017

1

7

8

Математическое ожидание ошибки принимаем равным нулю.

Величина достоверности аппроксимации принята равной 1.

Математическое обоснование методов определения суммарных реологических показателей

С помощью математического аппарата, структурно-механические свойства предлагали определять многие ученые. Однако большинство из них не учитывали тот комплекс показателей, который присущ органолеп-тической оценке пищевых продуктов.

В нашей работе предложено использовать совокупность показателей учитывающих как сжатие и релаксацию исследуемого образца, так и его разрушение, на момент проникновения в глубь сырного теста индентора пенетрометра.

В связи с тем, что результаты экспериментов, получаемые при использовании различных методов определения реологических характеристик сырной массы линейно не зависимы друг от друга, представляется целесообразным предложить коэффициент пересчета. Последний позволит систематизировать всю совокупность экспериментального материала и совместить показатели динамики изменения различных реологических характеристик продукта с учетом технологических особенностей на каждой стадии производства.

Для расчета коэффициента используем полные средние значения, рассчитанные после последовательного измерения исследуемых параметров на всех этапах технологического цикла.

Таким образом, рассчитываются следующие коэффициенты:

1. Коэффициент пересчета при пенетрации

к 1 =

т,

Кср1±СК01

где

К,

ки

Кср,

ско

т

- общий коэффициент пенетрации;

- коэффициент пенетрации на определенном этапе получения сыра;

- полное среднее значение пенетрации на определенном этапе получения сыра;

- этап получения сыра;

- среднеквадратичное отклонение

- масса образца

2. Коэффициент пересчета при измерениях на дефометре. Так как нас интересует сжатие и смещение, то используем в расчетах только величины сжатия образца.

к,

2Х,

щ

Кср1 ±СЩ

где К2 - общий коэффициент пенетрации;

к2, - коэффициент деформации на определенном

этапе получения сыра; Кср, - полное среднее значение деформации на опре-

деленном этапе получения сыра; г - этап получения сыра;

СКО - среднеквадратичное отклонение

3. Обобщенный коэффициент, который и служит коэффициентом пересчета, позволяющим совместить показатели динамики изменений различных реологических характеристик сырной массы (коэффициент текстуры).

Органолептические характеристики исследуемых сыров

Параллельно с исследованием реологических характеристик сыра Голландского брускового, проводилась дегустационная оценка всех его образцов рассмотренных в данной работе.

Весь выработанный сыр при проведении данной работы, согласно дегустационным оценкам имел бальную оценку высшего сорта.

Наивысшей оценкой обладал сыр, полученный при выработках по второму и восьмому вариантам. Сыр, получивший наименьший дегустационный бал - вырабатывался согласно третьего варианта.

Мы совместили данные дегустационной оценки с результатами инструментальных исследований и свели их в таблицах.

Согласно выполненной работы, нами был разработан метод определения консистенции твердых сыров. В данном способе учитывались два варианта нагрузки имитирующие процесс пережевывания пиши с применением двух аппаратов - пенетрометра и дефометра, которые были объединены при помощи АЦП с компьютером для получения наиболее точных показателей.

В процессе выполнения работы рассматривались 8 вариантов получения сыра. На стадиях исследуемых в нашей работе учитывались физико-химические показатели сырной массы. Выработки сыров, по физико-

к.

кх + к2

ТЕКСТУРЫ

2

химическим показателям полностью укладывались в нормы технологической инструкции.

В процессе изучения структурно-механических свойств сырной массы было получено представление о динамике поведения сырной массы при пенетрации, деформации и релаксации.

С учетом нестабильности органолептической оценки показателя консистенции, использовали математическое обоснование методов определения суммарных реологических показателей. Разработанный нами коэффициент текстуры учитывает все вышеописанные показатели полученные с нашего оборудования, тем самым исключая многие минусы органолептической оценки консистенции.

На основании этих двух показателей: органолептического балла консистенции и коэффициента текстуры, была получена сводная таблица коэффициентов относительно дегустационного балла сыра (таблица 2) для соотношения и прогнозирования качества получаемого сыра.

Общий дегустационный балл можно определить, основываясь на данные, полученные путем измерения структурно-механических показателей и расчета коэффициента, на любой стадии выработки сыра.

Таблица 2.

Сводная таблица коэффициентов относительно дегустационного балла _сыра

&

т

(в &

8*

Коэф-т после пресса

Коэф-т после посолки

1 92±1 0,35+0,05 0,62±0,05 0,49±0,05 0,72±0,05 О,54±0,05

2 95±1 0,34±0,05 0,58±0,05 0,45±0,05 0,57±0,05 0,49±0,05

3 89±1 0,34±0,05 0,60±0,05 0,51±0,05 О,73±О,О5 0,54±0,05

4 93±1 0,33±0,05 0,67±0,05 0,45±0,05 0,58±0,05 0,51±О,О5

5 92±1 0,36±0,05 0,70±0,05 0,52±0,05 0,73±0,05 0,58±0,05

6 94±1 0,37±0,05 0,59±0,05 0,50±0,05 0,69±0,05 0,54±0,05

7 90±1 0,36±0,05 0,62±0,05 0,52±0,05 0,69±0,05 0,55±0,05

8 95±1 0,33±0,05 0,56±0,05 0,45±0,05 0,58±0,05 0,48±0,05

Коэф-т 20 суток

Коэф-т 45 суток

Коэф-т текстуры

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработаны методики:

• «Инструментальная оценка консистенции твердых сыров».

• «Прогнозирование качества (консистенции) сыра, на различных стадиях производства»

Проведена апробация методик ЭСЗ СибНИИС, г. Барнаула.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Изучены физико-химические показатели сырной массы (после пресса, посолки, во время созревания - через 20 и 45 суток). Параметры исследуемого продукта соответствовали сыру Голландскому брусковому.

2. Установлено, что дренажный материал оказывает существенное влияние на реологические характеристики сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 7,36 мм) и плотности (сжатие образца 1,76 мм) обладает образец сыра отпрессованного с применением дренажного материала «серпянка», лучшими показателями упругости (величина релаксации 0,86 мм) - корковый слой сыра, отпрессованного с применением перфорированного дренажного материала; во внутреннем - образец сыра, отпрессованного с применением тканевого дренажного материала (проникновение индентора 8,87 мм, сжатие образца 1,63 мм, величина релаксации 0,79 мм).

3. Установлено, что способ посолки приводит к значительному изменению реологических показателей сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение инден-тора 3,50 мм), плотности (сжатие образца 0,76 мм) и упругости (величина релаксации 0,55 мм) обладает корковый слой сыра, прошедшего частичную посолку в зерне с досаливанием в рассоле; во внутреннем - образец сыра, прошедшего полную посолку в рассоле (проникновение индентора 5,80 мм, сжатие образца 1,08 мм, величина релаксации 0,67 мм).

4. Установлено, что способ созревания оказывает весомое влияние на реологические свойства сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 3,01 мм) и плотности (сжатие образца 0,70 мм) обладает корковый слой сыра, созревание которого проходило по классической схеме с при-

менением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, лучшими показателями упругости (величина релаксации 0,45 мм) - корковый слой сыра, созревающего в полимерной пленке под вакуумом «cryovac». Во внутреннем слое сыра наивысшими показателями твердости (проникновение индентора 6,70 мм), плотности (сжатие образца 0.82 мм) обладает образец, созревающий с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, наиболее высокие показатели упругости (величина релаксации 0,55 мм) были у сыра созревающего в полимерной пленке «cryovac», под вакуумом.

5. Исследована динамика изменения реологических показателей сырной массы в ходе технологического процесса. Получены уравнения регрессии, описывающие эти изменения.

6. Проведено моделирование «жевательного» процесса, позволившее совместить различные реологические характеристики продукта с учетом особенностей его производства на различных стадиях технологического процесса. Предложен критерий оценки консистенции сырной массы, получивший название «коэффициент текстуры». На основе проведенных дегустаций составлена таблица соответствия коэффициента текстуры, бальной (органолептической) оценке консистенции сырной массы.

7. На основании проведенных исследований разработаны методики «определения реологических свойств сыра» и «прогнозирования качества (консистенции) сыра с применением коэффициента текстуры на стадиях производства», которые прошли апробацию на ЭСЗ СибНИИС, г. Барнаула.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Щетинин МП., Хавров Я.В. К вопросу о влиянии технологических факторов на формирование консистенции сырной массы // Вековые традиции и перспективы развития российского сыроделия.-Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции конгресса «Молочная промышленность Сибири».- Барнаул, 2002.- С. 26-28.

2. Щетинин М.П., Майоров А.А., Хавров Я.В. Лабораторная установка для исследования реологических показателей твердых сыров // Пища, экология, качество.- Труды III международной научно-практической конференции - Краснообск, 2003.- С. 191-193.

3. Майоров А.А.. Щетинин МП., Хавров Я.В. Влияние качества молока на консистенцию и рисунок сыра // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве.-

Юбилейная международная научно-практическая конференция. -Сборник статей часть IV.- Барнаул, 2003.- С. 297-299

4. Хавров Я.В., Щетинин М.П. Изучение реологических показателей сырной массы на стадии формования и прессования // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов. -Сборник научных работ, Выпуск 6. - Кемерово, 2003, С.3-4.

5. Майоров А.А., Хавров Я.В. Проблемы научного обеспечения переработки молока // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве.- Юбилейная международная научно-практическая конференция.- Сборник статей часть IV.- Барнаул, 2003.- С.290-296.

6. Щетинин М.П., Хавров Я.В. Влияние режимов прессования и созревания на формирование консистенции сычужного сыра // Научно-Образовательный Журнал АлтГТУ.- Выпуск в.- Барнаул, 2004.-С. 19-21

7. Щетинин М.П., Хавров Я.В. Влияние прессования на формирование качества сыра.- Технология и техника пищевых производств. -Сборник научных работ.- Кемерово, 2004.- С. 33-34.

8. Хавров Я.В. Основные факторы, влияющие на реологические показатели // Технология и техника пищевых производств.- Сборник научных работ.- Кемерово, 2004.- С. 5.

9. Хавров Я.В., Щетинин М.П. Консистенция - одна из важнейших характеристик сыра // Ползуновский альманах №1. АлтГТУ.- Барнаул, 2005.- С. 106-107.

10. Хавров Я.В., Щетинин М.П. Факторы и роль прессования в формировании качества сыра // Ползуновский альманах №1. АлтГТУ. -Барнаул, 2005.-С. 107-108.

11. Хавров Я.В., Щетинин М.П. Метод оценки консистенции сырной массы // Ползуновский альманах №1. АлтГТУ.- Барнаул, 2005.- С. 109-112.

05.17 - 05.21

Подписано в печать 19.01.2005 г. Формат 60x84 1/16 Печать - ризография. Усл.п.л. 1,16 Тираж 100 экз. Заказ 2005 -■/

Отпечатано в типографии АлтГТУ

421

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Технологические особенности производства сыров с низкой температурой второго нагревания

1.2 Основные факторы, влияющие на консистенцию сыров

1.3 Структурно-механические свойства сыров

1.4 Жевательные нагрузки в процессе пережевывания пищи

В современных условиях производственные процессы должны быть организованы так, чтобы обеспечить максимально высокий уровень качества продуктов. Повышение интереса к сыродельной промышленности, а также влияние большой сезонности всегда влекло за собой появление новых видов сыров и модернизацию существующих технологий. Производство становится более механизированным, однако зачастую без учета структурно-механических свойств продуктов, что в ряде случаев не позволяет получить оптимальные конечные результаты. Важнейшие структурно-механические свойства продуктов необходимо учитывать при проектировании технологического оборудования, а также при оценке качества продуктов.

Структурно-механические свойства сыра могут характеризоваться следующими показателями: эффективной и пластической вязкостью, модулем упругости, предельным напряжением сдвига, периодом релаксации, прочностью, пластичностью, а также в комплекс реологических свойств пищевых продуктов входит адгезия, которая сопутствует ряду технологических процессов.

В различной литературе можно встретить разные по величине реологические характеристики, так как не всегда соблюдались инвариантные условия, применялись различные методы их определения и приборы. Физико-химические свойства продуктов разнообразны и зависят от многих технологических факторов: температуры, влажности, продолжительности и интенсивности механического, а также теплового воздействия, способа и срока хранения, способа транспортирования и многих других причин.

Следовательно, обеспечить одинаковые условия практически не возможно, для уменьшения разногласия в сведениях о реологических характеристиках необходимо указывать, каким методом, при каких параметрах и на каких приборах получены те или иные данные.

Исследователи, занимающиеся реологией различных систем, большое внимание уделяют изучению структурно-механических свойств, как важнейшим для практических целей, а также результаты реологических исследований дают важную информацию о структурных особенностях различных высокомолекулярных соединений.

Отсутствие данных по структурно-механическим свойствам многих видов сыров, многообразие их разновидностей и различия физико-химических характеристик (содержание влаги, жира, хлористого натрия, значения активной кислотности, твердости, упруго-эластических свойств) предопределяют экспериментальный путь установления связи между качеством готовой продукции и его структурно-механическими показателями

На практике существует необходимость коррекции технологических параметров приготовления сыра (в рамках, ограниченных технологической инструкцией) с целью стабилизации структурно-механических свойств, определяющих органолептическую оценку консистенции. Разработка таких рекомендаций основана на изучении факторов, влияющих на консистенцию, и внесение необходимых корректив на основе установления закономерностей ее формирования. Применение инструментальных методов, в дополнение к органолептиче-ским, позволяет получить константы, по которым можно судить о качестве и структурно-механических свойствах тех или иных продуктов.

На качество и структурно механические свойства сыра в значительной степени оказывает решающее влияние такие процессы, как прессование, посол-ка и способ созревания.

Процессы прессования, посолки и созревания сыров всегда находились в поле зрения многих исследователей. Теоретические и практические основы этих важных технологических операций были заложены в работах Кука Г.А., Граникова Д.А., Мачихина Ю.А., Диланяна З.Х., Крашенинина П.Ф., Табачникова В.П., Остроумова Л.А., Илюшкина B.C., Майорова А.А. и других, что позволило значительно сократить продолжительность выработке сыров, разработать технологии получения высококачественных продуктов, создать комплекс машин и аппаратов для реализации процессов.

В настоящее время прессование сыров на большинстве предприятий проводится по традиционной технологии с применением большого количества ручного труда. Так, этот процесс для некоторых видов сыров длится от 5 до 7 часов, в том числе прессование ведется в тканевых салфетках от 4 до 6 часов с несколькими перепрессовками. При таких способах весьма весомыми являются потери сырной массы, порядка 0.4%.

Поэтому дальнейшее совершенствование процесса прессования сыров является актуальной проблемой сыроделия.

Исследование влияния технологических факторов на формирование структуры сырной массы позволит вносить коррективы в технологический процесс и, в конечном итоге, получать продукт со стабильно высокими показателями консистенции.

В работе исследовали твердый сыр с низкой температурой второго нагревания, формуемый из пласта с массовой долей жира в сыре 50%.

Первая часть работы посвящена исследованию реологических показателей сырной массы после пресса, после посолки, на стадии созревания. В этой части описываются результаты исследования, применения различного дренажного материала, частичной посолки сыра в зерне с досаливанием в рассоле или полной посолки в рассоле, созревание сыра покрытого полимерным материалом типа SOP-W/5 или упакованного в вакуум-упаковочныю пленку.

Во второй части представлены результаты исследований реологических показателей твердого сыра с низкой температурой второго нагревания в зависимости от технологических факторов. Получены математические зависимости и графические изображения, описывающие рассматриваемые взаимосвязи.

Для постоянного и наиболее точного контроля изменяющихся величин, снятия показателей, а также установления зависимостей, произвели подключение экспериментального оборудования к персональному компьютеру. Все данные и результаты исследования, а также построение зависимостей выполнялось на ЭВМ с использованием прикладных математических программ.

Экспериментальная часть работы по выработке сыров с низкой температурой второго нагревания выполнена на площадях ООО «Экспериментальный сыродельный завод», а исследования проведены в лабораториях Сибирского Научно-Исследовательского Института Сыроделия (СибНИИС) г. Барнаула.

Основные положения и результаты исследований представлены в 11 публикациях.

Содержание работы изложено на 117 страницах, включая 17 рисунков и 16 таблиц. В работе использованы материалы 112 источников специальной литературы по профилю рассматриваемой проблемы.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

выводы

1. Изучены физико-химические показатели сырной массы (после пресса, посолки, во время созревания - через 20 и 45 суток). Параметры исследуемого продукта соответствовали сыру Голландскому брусковому.

2. Установлено, что дренажный материал оказывает существенное влияние на реологические характеристики сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 7,36 мм) и плотности (сжатие образца 1,76 мм) обладает образец сыра отпрессованного с применением дренажного материала «серпянка», лучшими показателями упругости (величина релаксации 0,86 мм) - корковый слой сыра, отпрессованного с применением перфорированного дренажного материала; во внутреннем - образец сыра, отпрессованного с применением тканевого дренажного материала (проникновение индентора 8,87 мм, сжатие образца 1,63 мм, величина релаксации 0,79 мм).

3. Установлено, что способ посолки приводит к значительному изменению реологических показателей сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 3,50 мм), плотности (сжатие образца 0,76 мм) и упругости (величина релаксации 0,55 мм) обладает корковый слой сыра, прошедшего частичную посолку в зерне с досаливанием в рассоле; во внутреннем - образец сыра, прошедшего полную посолку в рассоле (проникновение индентора 5,80 мм, сжатие образца 1,08 мм, величина релаксации 0,67 мм).

4. Установлено, что способ созревания оказывает весомое влияние на реологические свойства сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 3,01 мм) и плотности (сжатие образца 0,70 мм) обладает корковый слой сыра, созревание которого проходило по классической схеме с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, лучшими показателями упругости (величина релаксации 0,45 мм) - корковый слой сыра, созревающего в полимерной пленке под вакуумом «cryovac». Во внутреннем слое сыра наивысшими показателями твердости (проникновение индентора 6,70 мм), плотности (сжатие образца 0,82 мм) обладает образец, созревающий с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, наиболее высокие показатели упругости (величина релаксации 0,55 мм) были у сыра созревающего в полимерной пленке «cryovac», под вакуумом.

5. Исследована динамика изменения реологических показателей сырной массы в ходе технологического процесса. Получены уравнения регрессии, описывающие эти изменения.

6. Проведено моделирование «жевательного» процесса, позволившее совместить различные реологические характеристики продукта с учетом особенностей его производства на различных стадиях технологического процесса. Предложен критерий оценки консистенции сырной массы, получивший название «коэффициент текстуры». На основе проведенных дегустаций составлена таблица соответствия коэффициента текстуры, бальной (органо-лептической) оценке консистенции сырной массы.

7. На основании проведенных исследований разработаны методики «Инструментальная оценка консистенции твердых сыров» и «Прогнозирование качества (консистенции) сыра на различных стадиях производства», которые прошли апробацию на ЭСЗ СибНИИС, г. Барнаула.

108

1. Алексеев Н.Ю., Павлова Ю.В., Шишкин Н.И. Современные достижения в области химии белков молока: Обзорная информация.- М.: АгроНИИТЭ-ИММП.- 1988.- 32 с.

2. Антипова Г.Н. Изменение реологических свойств сыра в зависимости от различных режимов посолки // М.- ЦНТИПищепром, «Молочная промышленность».- 1966.- №2.- С. 7-9.

3. Балинскайте Р. Изучение состава и свойств сычужных сыров различной жирности // Труды Липатовского филиала.-1967.- т.2.- С. 5-17.

4. Брагин Е.А., Шварц А.Д. Действие жевательных нагрузок на зубы // Стоматология.- 1996.- №4.- С 168.

5. Бер А.Ю. Новые приборы для определения качества молока и молочных продуктов // Молочная промышленность.- 1993.- №5.- С. 11-12.

6. Бернатонис И., Ромонайтите Д. Влияние тепловой обработки концентрирования на изменение минерального равновесия молока // Тр.Литовского филиала ВНИИМС,- Вильнюс.- 1988.- №22.- С. 14-22.

7. Бобылин В.В., Буланенко A.M. Роль созревания молока в формировании качества сыра // Образование в условия реформ: Тез.докл.НТК.- Кемерово.- 1997.- С. 11.

8. Богданов В.М. Микробиология молока и молочных продуктов.- М.: Пищевая промышленность.- 1979.- 346 с.

9. Брусиловский Л.П., Харитонов В.Д. Комплекс экспрессанализаторов АСКМ-1 для контроля молока // Молочная промышленность.- 1996.- №2.-С.5-8.

10. Брусиловский Л.П., Шидловская В.П. Ионометрический метод определения фальсификации молока содой или аммонийными соединениями // Молочная промышленность,- 1996.- №1.- С. 19-22.

11. Буткус К.Д. Контроль молока на наличие анормального и антибиотиков // Молочная промышленность.- 1979.- №5.- С. 34-36.12.