автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование влияния температурных параметров на выработку мягкого кислотно-сычужного сыра

На правах рукописи

ХАВРОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

/

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ВЫРАБОТКУ МЯГКОГО КИСЛОТНО-СЫЧУЖНОГО СЫРА

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

12 [/]/. р т

Кемерово-2012

005015521

005015521

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Остроумов Лев Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Смирнова Ирина Анатольевна

доктор технических наук, доцент Решетник Екатерина Ивановна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»

Защита диссертации состоится « /9у> марта 2012 гв часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, т/факс 8-(3842)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности. С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru). сайте Кем ТИПП (http://www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «февраля 2012 г

Ученый секретарь диссертационного совета ^Спш/ Н.Н. Потипаева

Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы в большинстве стран с развитой молочной промышленностью отмечается активное развитие производства сыра. Постоянно растет спрос на сыры, увеличиваются объемы их производства, расширяется и совершенствуется ассортимент продукции.

Среди большого разнообразия вырабатываемых в мире сыров особое место занимают мягкие сыры.

Научные основы отечественной технологии мягких сыров были заложены в работах С.А. Королева, В.М. Богданова, З.Х. Диланяна, H.H. Липатова, П.Ф. Крашенинина, A.B. Гудкова, O.A. Суюнчева, В.В. Бобылина, И.А. Смирновой, JI.A. Остроумова, JI.M. Захаровой, A.A. Майорова и других исследователей.

Формирование мягких сыров определяют состав и свойства перерабатываемого молока, режимы его подготовки к переработке, способы свертывания молока и обработки получаемого сгустка, условия формования и созревания. Существенное влияние на органолептику мягких сыров оказывает применяемая при их выработке микрофлора.

Из мягких сыров в особую группу выделены сыры, в основе получения которых лежит кислотно-сычужное свертывание молока. Они характеризуются чистым кисломолочным вкусом и запахом, а также нежной и пластичной консистенцией. Такие сыры пользуются заслуженным спросом у потребителя.

Преимуществом этих сыров является эффективное использование сырья за счет более полного перехода составных частей молока в сыр, возможность реализации многих из них в свежем виде (без созревания), возможность получения продукта различного состава и с широкой гаммой вкусовых характеристик, высокая пищевая и биологическая ценность.

При выработке мягких кислотно-сычужных сыров важное место отводится применяемым на различных стадиях температурным режимам. Это температура созревания, пастеризации и свертывания молока, обработки сырного зерна, самопрессования и прессования сыра, а также его созревания и хранения.

Изучению этой проблемы, а именно, исследованию влияния температурных параметров на выработку мягкого кислотно-сычужного сыра посвящена настоящая диссертация.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение влияния температурных параметров на выработку мягкого кислотно-сычужного сыра.

Поставленная цель реализуется решением следующих задач:

- исследование режимов пастеризации молока в производстве мягких кислотно-сычужных сыров;

- исследование влияния режимов созревания молока на свойства и качество мягкого кислотно-сычужного сыра;

- изучение зависимости качественных показателей мягкого кислотно-сычужного сыра от температурных параметров его выработки;

- исследование режимов самопрессования мягкого кислотно-сычужного

сыра;

- отработка технологии сыра «Свежий»;

- изучение пищевой и биологической ценности сыра «Свежий», а также расчет эффективности его производства.

Научная новизна работы. Изучено влияние различных температурных режимов пастеризации молока (65, 72, 79, 86 и 93° С) на его бактериальную об-семененность, фракционный состав белков (4 фракции казеина и 7 фракций сывороточных белков), а также физико-химические свойства. Доказано, что температура пастеризации молока в пределах 85-90° С способствует улучшению качества мягких кислотно-сычужного сыра.

Получены данные, подтверждающие необходимость проведения созревания пастеризованного молока с закваской при выработке этой группы сыров.

Исследовано совместное влияние температур пастеризации молока (70, 80, 90° С), его свертывания (25, 30 и 35° С) и обработки сырного зерна (30, 35, 40° С) на вкус, запах и консистенцию готового продукта, а также на расход сырья. Установлено, что все три изучаемых фактора влияют на качественные показатели сыра.

Получены уравнения регрессии и графические изображения, характеризующие эти зависимости.

Определена математическая зависимость органолептики сыра от продолжительности и температуры самопрессования сыра.

Изучена пищевая и биологическая ценность мягкого кислотно-сычужного сыра «Свежий».

Практическая значимость работы. Разработана технология мягкого кислотно-сычужного сыра «Свежий» (ТУ 9225-071-02068315-2012).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на различных конференциях в Кемерово, Омске, Барнауле, Семипалатинске.

Публикации. Основные положения работы изложены в 10 научных статьях и тезисах, в том числе в двух журналах, рекомендуемых ВАК («Техника и технология пищевых производств», «Сыроделие и маслоделие».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методики проведения работы, результатов исследований и их анализа, выводов, списка литературы и приложений.

Основное содержание работы изложено на 109 страницах, включает 33 таблицы и 17 рисунков.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Основная часть исследований выполнялась в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.

Общая схема исследований приведена на рисунке 1.

Этапы исследований

Режимы пастеризации молока

Изучаемые факторы

Температура 65,72,79, 86,93° С

Сырое молоко

Критерии оценки

Микрофлора, фракции белков, сычужное свертывание, кислотное свертывание, качество сыра

Режимы созревания молока

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Микрофлора, свойства молока, состав сыра, органолептика

Исследование

роли температурных факторов

Изучение самопрессования сыра

Практическая реализация

Температура пастеризации

Температура свертывания

Обработка зерна

Продолжительность

Температура

Сыр «Свежий»

Состав сыра

Эффективность

Вкус и запах

сыра, консистенция сыра, расход молока

Состав сыра, органолептика _сыра_

Технология сыра «Свежий» Пищевая и биологическая ценность сыра

Рис. 1 Общая схема проведения исследований

На первом этапе исследований изучали влияние режимов пастеризации молока на его свойства и качество сыра. Рассматривали температуры 65, 72,79, 86 и 93° С. Изучали количество микрофлоры, состав молока, фракции белка, кислотное и сычужное свертывание молока, состав и свойства сыра.

На втором этапе исследовали влияние созревания молока на его свойства и качество сыра. Проводили несколько серий опытов. Первая серия заключалась в созревании сырого молока (10±2)° С. Продолжительность составляла 24, 48 и 72 часов. Вторая серия опытов - созревание пастеризованного молока с закваской (75 и 85° С).

В молоке изучали содержание микрофлоры, свойства, состав, а также микрофлору сыра, активную кислотность, состав сыра и органолептику.

На следующем этапе изучали зависимость качественных показателей мягкого кислотно-сычужного сыра от температурных параметров его выработки. Температуру пастеризации молока варьировали в пределах от 70 до 90° С, температуру свертывания молока - от 25 до 35° С и температуру обработки сырного зерна - от 30 до 40° С. У сыра рассматривали вкус и запах, консистенцию, расход молока.

Изучали влияние режимов самопрессования на качество сыра. Рассматривали продолжительность (240, 360 и 480 минут) и температуру (20, 25 и 30° С) самопрессования. В сырах определяли состав и качество.

В заключительной части диссертации разрабатывали технологию сыра «Свежий», изучали его пищевую и биологическую ценность, а также эффективность его производства.

При выполнении работы использовали общепринятые и оригинальные методы исследований. Содержание общего белка проводили по методу Дюма. Определение фракций белков - методом электролиза в полиакриламидном геле, аминокислотный состав - на анализаторе «Агасиэ». Массовую концентрацию катионов и анионов определяли на приборе «Капель-105М». Коагуляцию молока исследовали по методу В.П. Табачникова. Фракции азота в сыре определяли методом Кьельдаля, количество МАФАнМ - по ГОСТ 10444.15-94.

Органолептическую оценку сыров проводили по 30-балловой шкале, в том числе при максимальной оценке вкуса - 15 баллов и консистенции - 10 баллов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

Исследование режимов пастеризации молока в производстве мягких кислотно-сычужных сыров

Результаты исследований по выяснению влияния режимов тепловой обработки на бактериальную обсемененность молока приведены в таблице 1.

Таблица 1

Влияние режимов тепловой обработки на бактериальную обсемененность молока_

Температура обработки Количество Доля выживших

молока, 0 С микроорганизмов после обработки, кое/см3 бактерий, %

Сырое молоко 0,95 106 100,0

65±1 1,75Ю3 1,84

72±1 7,610' 0,80

79±1 3,510' 0,37

86±1 1,410' 0,15

93±1 0,610' 0,06

Эффективность пастеризации молока при температуре 65° С составила 98,16 %, при 72° С - 99,20 %, при 79° С - 99,65 %, при 86° С - 99,85 %, при 93° С - 99,94 %.

Тепловая обработка оказывала существенное влияние на состояние и свойства основных компонентов молока.

Фракционный состав белков молока, подвергнутого различным режимам пастеризации, приведен в таблицах 2 (казенны) и 3 (сывороточные белки).

Таблица 2

Содержание фракций казеина в молоке_

Температура Фракции казеина, %

пастеризации,0 г азгказеин аз2-казеин Р-казеин к-казеин

(выдержка 15 секунд)

Сырое молоко 1,30 0,12 0,90 0,25

65±1 1,29 0,11 0,90 0,24

72±1 1,31 0,12 0,92 0,25

79±1 1,28 0,12 0,91 0,23

86±1 1,31 0,11 0,93 0,25

93±1 1,32 0,11 0,92 0,26

Большие изменения произошли с фракциями сывороточных белков. Содержание каждой из них понижалось с повышением температуры.

Вместе с тем появилось азотсодержащее соединение в виде неидентифи-цированной фракции. Ее появление связано с денатурацией сывороточных белков. При температуре пастеризации 79°С она составляла 0,26 % (47,3 % от сывороточных белков), при температуре пастеризации 93° С - 0,49 % (89,1 % от сывороточных белков).

Таблица 3

Содержание фракций сывороточных белков в молоке _

Температура пастеризации, °С (выдержка 15 секунд) Фракции сывороточных белков в молоке, % Неиден-тифици-рован- ная фракция

р-лакто-глобулин а-лак-таль-бумин Иммуноглобулин Лакто-фер-рин Альбумин сыворотки крови Протео-зопеп-тоны

Сырое молоко 0,32 0,07 0,05 0,03 0,04 0,04 0,00

65±1 0,31 0,07 0,05 0,02 0,04 0,04 0,02

72±1 0,30 0,05 0,04 0,01 0,03 0,03 0,09

79±1 0,21 0,03 0,02 0,00 0,01 0,02 0,26

86±1 0,13 0,02 0,00 0,00 0,00 0,01 0,39

93±1 0,04 0,01 0,00 0,00 0,00 0,01 0,49

В процессе тепловой обработки молока изменялись его основные свойства: вязкость, кислотность, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал, органолептические показатели, а также его способность к сычужному свертыванию, отстаиванию сливок и другие. Степень этих изменений зависит от конкретных режимов тепловой обработки.

Молочные сгустки, получаемые при кислотном и сычужном свертывании молока, имели принципиальные отличия. Они по разному реагировали на различные режимы пастеризации молока.

Эти особенности сычужного и кислотного свертывания молока следует учитывать при выработке и создании новых видов мягких кислотно-сычужных сыров.

Как видно из приведенных материалов, использование при выработке мягких кислотно-сычужных сыров повышенных температур пастеризации молока благотворно влияет на качественные показатели продукта. При этом особо следует остановиться на выходе продукта из единицы сырья.

При повышенных температурах пастеризации, благодаря лучшему использованию белковой фракции и повышенной влажности продукта из единицы сырья получается больше мягкого сыра.

Исследование влияния режимов созревания молока на его свойства и качество мягкого кислотно-сычужного сыра

Первая серия опытов заключалась в созревании сырого молока при температуре (10±2)° С с последующей его пастеризацией при (85±2)° С. Продолжительность созревания молока составляла 24 (первый вариант), 48 (второй вариант) и 72 часов (третий вариант). Контрольным вариантом служило молоко без созревания.

За время созревания в молоке происходили определенные изменения, приведшие к изменениям его свойств (таблица 4).

Таблица 4

Влияние созревания молока на его свойства

Вариант Продолжи- Титруемая рН Сычужная Синерезис Сухие ве-

опыта тельность кислотность, сверты- сгустка, % щества в

созревания °Т ваемость. сыворот-

молока, ед ке, %

час

К 0 18,0±0,3 6,54 5,4±1,2 79,6 6,65

1 24 19,2±0,3 6,45 3,7±0,6 82,2 6,52

2 48 20,5±0,3 6,36 3,0±0,4 82,0 6,48

3 72 22,0±0,4 6,30 2,5±0,3 78,3 6,60

Это, в первую очередь, изменения размеров мицелл казеина, увеличение количества растворимых солей кальция, увеличение количества молочной кислоты и другие.

Созревание молока в течение первых двух суток усилило синеретическую способность сгустков (с 79,6 до 82,0 %). Однако дальнейшая выдержка молока до трех суток привела к ослаблению этой способности (78,3 %).

Вторая серия опытов заключалась в созревании пастеризованного молока. Молоко пастеризовали при 75° С (первый вариант) и 85 0 С (второй вариант), вносили в него 0,2 % закваски молочнокислых культур, после чего оно созревало в течение 24 часов При температуре (10±2)° С. Контролем служило молоко, созревавшее 24 часа в сыром виде при (10±2)° С с последующей пастеризацией при 85° С.

Следствием режимов обработки молока, используемых в опытных вариантах, явилось понижение содержания сухих веществ в сыворотке, полученной в процессе синерезиса сгустков. Это весьма важный показатель, требующий особого внимания.

Вырабатывали две группы опытных сыров с использованием различных способов подготовки молока. В первой группе сырое молоко охлаждали до (10±2)° С, выдерживали при этой температуре в течение 24 часов и пастеризовали при температуре (85±1)° С с выдержкой 15-20 секунд. Во второй группе молоко предварительно пастеризовали при (85±1)° С с выдержкой 15-20 секунд, охлаждали до (10±2)° С, вносили в него закваску молочнокислых стрептококков в количестве 0,2 % и выдерживали для созревания при этой температуре в течение 24 часов.

Способы подготовки молока оказали влияние на технологический процесс выработки сыров. В первую очередь, это сказалось на продолжительности свертывания молока. В контрольном варианте (без созревания молока) свертывание длилось 150 минут. Созревание сырого молока привело к сокращению этого процесса до 125 минут. При созревании пастеризованного молока с закваской свертывание молока произошло еще быстрее (за 95 минут).

Ускорение свертывания молока в опытных вариантах явилось следствием происшедших в нем изменений во время созревания. Кроме того, во втором

опытном варианте направляемое для свертывания молоко после пастеризации прошло достаточное биологическое восстановление, что способствовало активному развитию в нем заквасочной микрофлоры.

В таблице 5 приведены сведения по содержанию общего количества бактерий в сырах на разных этапах их выработки.

Таблица 5

Общее количество бактерий в сырах

Этап производства сыра Содержание бактерий в 1 г сыра по вариантам

Контрольный Опытный 1 Опытный 2

Перед свертыванием молока (5,6*0,4) 108 (8,7*0,5)108 (4,7*0,2)10"

В конце свертывания молока (1,7*0,3)10" (3,1*0,4)10'' (2,1*0,1)1010

В конце самопрессования сыра (4,7*0,4)10" (7,7*0,2) 10у (6,3*0,1) 10'°

Готовый сыр (двое суток) (5,3*0,3)108 (7,4*0,5) 108 (9,5*0,2) 108

Различные условия подготовки молока к переработке повлияли на орга-нолептические показатели продукта (таблица 6).

Таблица 6

Органолептическая оценка сыров

Вариант сыра Вкус и запах Консистенция Общий балл

Характеристика Балл Характеристика Балл

Контрольный Кислый, слегка горький 12,0*0,3 Удовлетворительная, мажущая 7,5*0,2 24,5*0,2

Опытный 1 Кислый 13,0*0,2 Удовлетворительная 8,0*0,2 26,0*0,2

Опытный 2 Кисломолочный 14,3*0,3 Хорошая 9,0*0,2 28,3*0,2

Применение созревания пастеризованного молока с закваской (второй опытный вариант) существенно повлияло на улучшение качества сыров. Они характеризовались выраженным кисломолочным вкусом и запахом и хорошей консистенцией, что определило оценку сыров в 28,3 баллов.

Изучение зависимости качественных показателей мягкого кислотно-сычужного сыра от температурных параметров его выработки

Изучали влияние температуры пастеризации молока, температуры свертывания молока, а также температуры обработки сырного зерна на вкус, запах и консистенцию готового продукта, а также расход сырья в кг на выработку 1 кг сыра.

Температуру пастеризации молока варьировали в пределах от 70 до 90° С, температуру свертывания молока - от 25 до 35° С и температуру обработки сырного зерна - от 30 до 40° С. Основанием для выбора диапазона изменений температур служили работы Липатова H.H., Крашенинина П.Ф., Шалыгиной И.М., Раманаускаса Р. и других исследователей.

Матрица проведения опытных выработок сыра, включающая план и результаты эксперимента, приведена в таблице 7.

Таблица 7

Влияние температурных параметров выработки мягкого кислотно-сычужного

сыра на его качественные показатели

Изучаемые факторы Результирующие критерии

Температура пастеризации молока, °С Температура свертывания молока, °С Температура обработки зерна, °С Вкус и запах сыра, балл Консистенция сыра, балл Расход смеси на кг сыра, кг/кг

X, х2 Х3 у. у2 Уз

70 25 30 9 6 9,0

70 25 35 11 8 8,4

70 30 40 12 8 7,5

70 30 30 11 7 8,7

70 35 35 15 10 7,9

80 35 40 13 9 6,7

80 25 30 10 7 8,5

80 25 35 12 9 8,0

80 30 40 13 9 7,2

80 30 30 И 7 8,3

90 35 35 15 9 7,3

90 35 40 14 8 6,5

90 35 30 И 8 8,0

90 30 35 13 9 7,3

90 25 40 12 8 7,0

70 35 40 12 8 6,8

70 30 35 14 9 7,5

80 25 40 13 8 7,1

80 35 35 14 9 7,4

90 30 30 11 7 8,0

90 25 30 10 6 8,6

Зависимость вкуса и запаха мягкого кислотно-сычужного сыра (У)), консистенции (У2) и расхода сырья (У3) от температуры пастеризации молока (X,), температуры его свертывания (Х2) и температуры обработки сырного зерна (Х3) описывается следующими уравнениями регрессии:

У, = - 406,0 + 4,28X1 + 12,21X2 + 12,8Хз - 0.0009Х,2 - 0,0023Х22 -

- 0,0409Х32 - 0,142X^2 - 0,114Х,Х3 - 0,337Х2Х3 + О.ООЗЭХ^Хз;

У2 = -79,4 + 0,363Х, - 0,11Х2 + 3,165Х3 - 0,0045Х,2 - 0,0052Х22 - 0,054Х32 -

- 0,01 IX,Х2 + 0,013Х,Х3 - 0,0004Х,Х2Х3;

У3 = - 9,24 + 0,296X1 + 0,91Х2 + 0,81Х3 + 0,0008Х,2 + 0,0051Х22 + 0,0032Х32-

- 0,0146Х,Х2-0,0137Х1Х3 - 0,038Х2Х3 + 0,0004Х,Х2Х3.

На рисунке 2 приводятся графики, характеризующие влияние температуры пастеризации молока, температуры его свертывания и температуры обработки сырного зерна на вкус, запах и консистенцию мягкого кислотно-сычужного сыра, а также расход сырья при его выработке.

Влияние изучаемых факторов показано на двух уровнях: максимальном и минимальном.

Из графиков видно, что все изучаемые факторы влияют на качественные показатели сыра. Однако степень их влияния была различной.

Повышение температуры пастеризации молока способствовало улучшению вкуса и запаха сыра. Консистенция сыра имела лучшие показатели в образцах, выработанных из молока, пастеризованного при 80° С. Выход сыра был лучшим при использовании для пастеризации молока температуры 90° С.

Для всех трех изучаемых показателей хорошие результаты получены при свертывании молока при 35° С. Использование для этих целей температуры 25° С резко ухудшило их значения.

Температура обработки сырного зерна практически не влияла на максимальную оценку вкуса и запаха сыра, хотя величина минимальной балловой оценки улучшилась при температурах в интервале 35-40° С. Лучшая консистенция получена в варианте обработки сырного зерна при 35° С, а выход сыра - при температуре 40° С.

Полученные результаты исследований рекомендуется использовать при создании новых видов мягких кислотно-сычужных сыров, а также для корректировки действующих технологий их производства.

Температура пастеризации Температура свертывания Температура обработки молока,0 С молока,0 С зерна, ° С

25 30 35

Вкус и запах сыра, балл

70 80 90

25 30 35

Консистенция сыра, балл

30 35 40

9 8,5 8 7,5 7 6.5

8,5 8 7,5 7 6,5

9 8,5 8 7.5 7 6,5

70 80 90 25 30 35 30 35 '

Расход сырья, кг/кг

Рис. 2 Влияние изучаемых факторов на качественные показатели сыра

-максимальное значение

------минимальное значение

Влияние режимов самопрессования на качество мягкого кислотно-сычужного сыра

Обязательной технологической операцией выработки мягких кислотно-сычужных сыров является самопрессование сырной массы. Ее цель заключает-

ся в дальнейшем регулировании молочнокислого процесса в сырной массе, ее обезвоживание, а также придание сыру требуемой формы и размеров.

Процессы, происходящие во время самопрессования сыра, зависят от продолжительности процесса и температуры окружающей среды.

Изучали влияние режимов самопрессования сырной массы при выработке мягкого кислотно-сычужного сыра на его качество.

Определена математическая зависимость органолептики сыра (вкус и запах - Уь консистенция - У2, общая оценка - У3) от продолжительности (X)) и температуры (Х2) самопрессования.

Матрица опытных выработок сыра приведена в таблице 8.

Таблица 8

Матрица выработок сыра_

Изучаемые факторы Результирующие критерии

Продолжи- Температура Вкус и запах Консистенция Общая

тельность са- самопрессо- сыра, балл сыра, балл оценка сыра,

мопрессо- вания, 0 С балл

вания, минут

X, х2 У1 У2 Уз

240 20 13,0 8,5 25,5

360 20 15,0 9,0 29,0

480 20 14,0 8,5 27,5

240 25 14,0 8,5 27,5

360 25 14,0 9,0 28,0

480 25 12,5 7,0 24,5

240 30 13,0 8,0 26,0

360 30 12,5 7,0 24,5

480 30 10,5 5,5 21,0

Получены следующие уравнения регрессии: У| =-13,95 + 0,0823Х| + 1,325Х2-0,0001Х12-0,02Х22-0,00156Х,Х2; У2 = - 10,6 + 0,054X1 + 1,025Х2 - 0ДЮ01Х,2 - 0,0167Х22 - 0,001Х,Х2; У3 = - 19,55 +0,136Х, +2,35Х2-0,0001Х|2-0,0367Х2-0,0025Х:Х2.

Полученные зависимости позволяют в каждом конкретном случае определить продолжительность самопрессования сыра в условиях определенной температуры окружающей среды.

Практическая реализация результатов исследований

Разработана технология мягкого сыра «Свежий».

Технологический процесс производства сыра осуществляется в следующей последовательности:

- приемка и сортировка молока - сырья;

- нормализация молока по содержанию жира;

- пастеризация молока;

- подготовка молока к свертыванию (внесение бактериальной закваски и моло-косвертывающего фермента);

- обработка сгустка (постановка, нагревание и вымешивание сырного зерна);

- посолка в зерне;

- формование и самопрессование сыра;

- маркировка, упаковка, хранение и реализация.

В таблице 9 приведены сведения, характеризующие содержание жира, белка и поваренной соли в разрабатываемом мягком кислотно-сычужном сыра «Свежий».

Таблица 9

Тип сыра Массовая доля, %

Белок Жир Соль Влага

30 % жира в сухом 20,6±0,3 9,9±0,2 1,30±0,1 67,0±0,4

веществе

40 % жира в сухом 18,6±0,2 14,0±0,3 1,25±0,1 65,0±0,3

веществе

50 % жира в сухом 16,0±0,3 18,8±0,3 1,20±0,1 62,4±0,5

веществе

Установлено что сыры содержат достаточное количество биологически полноценных белков, а также много кальция и фосфора, что позволяет отнести их к продуктам с профилактическими свойствами.

Экономический эффект по сырью от выработки 1 тонны сыра «Свежий» в сравнении с сыром «Нежный» составляет 2670 рублей.

ВЫВОДЫ

1. Исследованы температурные режимы пастеризации молока (65, 72, 79, 86 и 93° С). Установлено, что с повышением температуры снижается количество остаточной микрофлоры в молоке (при 65° С она составляла 1,84 %, при 93° С - 0,06 %), значительно изменяется фракционный состав сывороточных белков, а также физико-химические свойства молока (сычужная и кислотная свертываемость). Повышенные температуры пастеризации молока (85-90° С) способствуют улучшению качества мягкого кислотно-сычужного сыра и увеличению его выхода.

2. Установлено, что технологический процесс выработки мягкого кислотно-сычужного сыра и его качество зависят от режимов созревания молока. Лучшие результаты получены при созревании пастеризованного при температуре (85±2)° С молока с последующим его охлаждением до температуры (10±2)° С, внесением 0,2 % закваски молочнокислых стрептококков и выдержкой в течении 24 часов.

3. Изучена зависимость качественных показателей мягкого кислотно-сычужного сыра от температуры пастеризации молока (в пределах от 70 до 90°

С), температуры его свертывания (в пределах от 25 до 35° С) и температуры обработки сырного зерна (в пределах от 30 до 40° С). Получены уравнения регрессии и графические зависимости.

4. Установлено, что все три изучаемых фактора влияют на качественные показатели сыра, но степень их влияния различна. Вкус и запах продукта зависел от температуры пастеризации на 26,7 %, температуры свертывания молока на 48,9 %, температуры обработки сырного зерна на 24,4 %, консистенция - на 20,6, 26,5 и 52,9 %, а расход сырья - на 22,1, 16,8 и 61,1 % соответственно.

5. Установлена зависимость органолептики сыра от продолжительности и температуры самопрессования сырной массы, что позволяет регулировать этот процесс с целью получения качественного сыра.

6. Разработана технология мягкого кислотно-сычужного сыра «Свежий». Приведена технологическая схема и основные химико-технологические параметры его производства. Сыр вырабатывается с содержанием жира в сухом веществе 30,40 или 50 %, влаги не более 65,0 %, поваренной соли до 1,5 %.

7. Изучена пищевая и биологическая ценность сыра «Свежий». Установлено содержание в нем белка, аминокислот, минеральных веществ. Показана экономическая эффективность его выработки.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Остроумов J1.A. Влияние режимов пастеризации молока на фракционный состав белков /Л.А. Остроумов, И.В. Гралевская, И.В. Хавров, P.A. Шахматов// Перспективы производства продуктов питания нового поколения: сборник материалов международной научно-практической конференции.-Омск, 2011,-С. 219-220.

2. Хавров И.В. Влияние пастеризации молока на его бактериальную обсе-мененность /И.В. Хавров, В.А. Зеленский// Перспективы производства продуктов питания нового поколения: сборник материалов международной научно-практической конференции.- Омск, 2011.- С. 273.

3. Хавров И.В. Кислотно-сычужное свертывание молока /И.В. Хавров// Пищевые продукты и здоровье человека: материалы IV Всероссийской конференции,- Кемерово, 2011.- С. 174.

4. Хавров И.В. Особенности выработки мягких комбинированных сыров /И.В. Хавров, И.В. Гралевская// Пищевые продукты и здоровье человека: материалы IV Всероссийской конференции.- Кемерово, 2011.- С. 172.

5. Шахматов P.A. Разработка технологии творога из молока с пониженным содержанием белка /P.A. Шахматов, И.В. Хавров// Техника и технология пищевых производств.- Кемерово: КемТИПП, 2011.- № 2 (21).- С. 80-83.

6. Остроумов Л.А. Основы производства комбинированных мягких сыров /Л.А. Остроумов, И.В. Гралевская, И.В. Хавров// Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник научных трудов,-Барнаул, 2011.-С. 65-68.

7. Хавров И.В. Особенности выработки мягких комбинированных сыров /И.В. Хавров, И.В. Гралевская// Пищевые продукты и здоровье человека:

материалы IV Всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых.- Кемерово, 2011.- С. 172-173.

8. Остроумов JI.A. Влияние фракционного состава белков молока на выработку творога /JT.A. Остроумов, P.A. Шахматов, И.В. Хавров// Современные достижения биотехнологии: сборник материалов международной научно-технической конференции.- М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности, 2011.- С. 150-153.

9. Хавров И.В. Влияние режимов пастеризации на фракционный состав молока /И.В. Хавров, В.А. Зеленский, JI.B. Ионова// Современные достижения биотехнологии: сборник материалов международной научно-технической конференции.- М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности, 2011,- С.153-155.

10. Остроумов J1.A. Влияние температурных параметров на качество мягких кислотно-сычужных сыров /JI.A. Остроумов, И.В. Хавров// Сыроделие и маслоделие, 2011.- № 5.. С. 40-41.

Подписано к печати 25.01.2012. Формат 60x90 1/16. Объем 1,0 п.л. Тираж 80 экз. Заказ № 22 Кемеровский технологический институт пищевой промышленности , 650056, г.Кемерово, 56, б-р Строителей, 47 Отпечатано в редакционно-издательском центре КемТИПП 6500010, г. Кемерово, 10, ул. Красноармейская, 52

61 12-5/1678

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ВЫРАБОТКУ МЯГКОГО КИСЛОТНО-СЫЧУЖНОГО СЫРА

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

ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

ХАВРОВ ИГОРЬ ВИКТОРОВИЧ

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель

науки и техники РФ

доктор технических наук, профессор Л.А.Остроумов

Кемерово 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение....................................................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................7

1.1. Технологические особенности выработки мягких

сыров....................................................................................................................7

1.2. Роль состава и свойств молока в производстве мягких

сыров........................................................................................................................27

1.3. Заключение по обзору литературы и задачи

исследований....................................................................................................40

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ..........................................45

2.1. План проведения эксперимента......................................................45

2.2. Методы исследований..............................................................................47

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................50

3.1. Исследование режимов пастеризации молока в производстве мягких кислотно-сычужных сыров............50

3.2. Исследование влияния режимов созревания молока

на его свойства и качество мягкого кислотно-сычужного сыра................................................................. 62

3.3. Изучение зависимости качественных показателей мягкого кислотно-сычужного сыра от температурных параметров его выработки...................................... 72

3.3.1. Влияние температуры пастеризации молока, температуры его свертывания и температуры обработки сырного зерна на вкус и запах сыра..................................................74

3.3.2. Влияние температуры пастеризации молока, температуры его свертывания и температуры обработки сырного зерна на консистенцию сыра....................... 79

3.3.3. Влияние температуры пастеризации молока, температуры его свертывания и обработки зерна

на расход смеси при выработке сыра..............................................81

3.3.4. Обобщение результатов по изучению зависимости качественных показателей сыра от температурных параметров его выработки......................................................................88

3.4. Влияние режимов самопрессования на качество

мягкого кислотно-сычужного сыра................................................90

3.5. Практическая реализация результатов исследований... 97

3.5.1. Технология сыра «Свежий»....................................................................97

3.5.2. Пищевая и биологическая ценность сыра «Свежий».... 99

3.5.3. Расчет экономической эффективности производства

сыра «Свежий»....................................................................................................106

Выводы......................................................................................................................................108

Список литературы........................................................................................................110

Приложения.............................................................

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в большинстве стран с развитой молочной промышленностью отмечается активное развитие сыродельной промышленности. Постоянно растет спрос на сыры, увеличиваются объемы их производства, расширяется и совершенствуется ассортимент продукции.

Среди большого разнообразия вырабатываемых в мире сыров особое место занимают мягкие сыры. Их производство широко распространено во многих странах с развитым сыроделием (Франция, Италия, Германия, США и другие), составляя до 25-35 % от общей выработки сыров.

В России производство мягких сыров развито недостаточно. В общем объеме выработки они составляют 3-5 %.

Научные основы отечественной технологии мягких сыров были заложены в работах С.А. Королева, В.М. Богданова, З.Х. Диланяна, H.H. Липатова, П.Ф. Крашенинина, A.B. Гудкова, O.A. Суюнчева, В.В. Бобылина, И.А. Смирновой, JI.A. Остроумова, JI.M. Захаровой, A.A. Майорова и других исследователей.

Формирование мягких сыров определяют состав и свойства перерабатываемого молока, режимы его подготовки к переработке, способы свертывания молока и обработки получаемого сгустка, условия формования и созревания. Существенное влияние на органолептику мягких сыров оказывает применяемая при их выработке микрофлора.

Из мягких сыров в особую группу выделены сыры, в основе получения которых лежит кислотно-сычужное свертывание молока. Они характеризуются чистым кисломолочным вкусом и запахом, а также нежной и пластичной консистенцией. Такие сыры пользуются заслуженным спросом у потребителя.

Преимуществом этих сыров является эффективное использование сырья за счет более полного перехода составных частей молока в сыр, возможность реализации многих из них в свежем виде (без созревания), воз-

можность получения продукта различного состава и с широкой гаммой вкусовых характеристик, высокая пищевая и биологическая ценность.

На основании анализа экономических и технологических особенностей выработки различных видов сыров считаем, что на данном этапе развития весьма перспективным является производство мягких кислотно-сычужных сыров.

При выработке мягких кислотно-сычужных сыров важное место отводится применяемым на различных стадиях температурным режимам. Это температура созревания, пастеризации и свертывания молока, обработки сырного зерна, самопрессования и прессования сыра, а также его созревания и хранения.

Изучению этой проблемы, а именно, исследованию влияния температурных параметров на выработку мягкого кислотно-сычужного сыра посвящена настоящая диссертация. Она является расширением и уточнением сведений, полученных в конце прошлого века в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности профессором В.В. Бобылиным.

Начинается исследование с изучения влияния различных режимов пастеризации молока на технологический процесс выработки сыра, его ор-ганолептические показатели, расход сырья и другие параметры. Это весьма важный технологическии показатель, влияющии на микрофлору перерабатываемого молока, эффективность его свертывания, консистенцию получаемого продукта, расход сырья.

Одним из этапов производства сыра является созревание молока. В работе изучены несколько режимов этого процесса и их влияние на процесс производства и качество сыра.

Большая часть исследований посвящена изучению совместного влияния температур пастеризации и созревания молока, а также температуры обработки сырного зерна на качество мягкого сычужно-кислотного сыра.

Рассмотрены особенности самопрессования сыра.

В заключение работы разработан новый вид мягкого кислотно-сычужного сыра «Свежий».

Полученные при выполнении диссертации результаты докладывались на научно-технических конференциях в городах Кемерово, Барнаул, Омск, Семипалатинск и были опубликованы в 10 научных статьях.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Технологические особенности выработки мягких сыров

Мягкие сыры вырабатывают путем ферментативного, кислотного и сычужно-кислотного свертывания специально подготовленного молока, обработки получаемого сгустка, формования сырной массы с последующим ее созреванием или без него [20].

Понятие «мягкие» сыры в основном связывают с содержанием воды в обезжиренном продукте. По международным оценкам этот показатель у мягких сыров должен составлять около или более 67 % [26].

Анализ состава основных представителей отечественных мягких сыров показывает, что все они соответствуют по данному показателю международным требованиям (таблица 1.1) [21, 51].

Таблица 1.1

Содержание жира и влаги в отечественных мягких сырах

Наименование сыра Массовая доля Массовая доля Содержание

жира в сухом влаги, воды в

веществе сыра, % обезжиренном

% продукте, %

Смоленский 45 50 69

Рокфор 50 48 68

Русский камамбер 60 55 75

Любительский 50 60 75

Адыгейский 45 60 73

Моале 45 58 72

Останкинский 45 58 74

Молдавский 40 60 75

Волжанка 40 60 72

Крестьянский 30 58 67

Клинковый 30 64 72

Нежный 50 60 75

Салаирский 45 65 70

Сосновский 40 65 73

Семейный 30 68 73

Мягкие сыры вырабатывают из пастеризованного молока. По применяемым температурным режимам сыры условно можно разделить на три группы. В первую группу входят сыры, при выработке которых пастеризацию молока проводят при температуре (74-78)° С (смоленский, рокфор, русский камембер, любительский, моале). Во вторую группу входят сыры, вырабатываемые при более высокой температуре пастеризации (80-90)° С. Это - останкинский, клинковский, молдавский, волжский и крестьянский сыры. В следующую группу входит сыр адыгейский, у которого температура пастеризации молока находится в пределах (93-95)° С [5, 79, 81].

Повышенная температура пастеризации более эффективна с позиции подавления жизнедеятельности микрофлоры сырого молока. Но чем выше температура, тем более глубокие изменения происходят с компонентами молока [50].

Наиболее чувствительной к температуре является белковая система молока. Нагревание приводит к существенным необратимым изменениям в структуре белковых частиц. Происходит почти полная денатурация и агрегация сывороточных белков, которые при сквашивании молока коагулируют вместе с казеином. Степень денатурации сывороточных белков зависит от температуры и продолжительности выдержки. Например, в результате пастеризации при 85° С с выдержкой 5 минут в молоке остается 65 % сывороточных белков, а при 110 и 130° С с выдержкой 2-3 секунды - соответственно 54 и 41 %. Сывороточные белки участвуют в образовании структуры кислотного сгустка, повышая его плотность и задерживая отделение сыворотки [1, 16].

В отличие от сывороточных белков казеинаткальцийфосфатный комплекс обладает значительно большей термоустойчивостью. Однако с повышением температуры пастеризации уменьшается диаметр казеиновых частиц [61, 111].

Тепел А. указывает, что при нагревании молока до температуры около 90° С сывороточные белки коагулируют почти полностью за короткое время [77].

Денатурация сывороточных белков сопровождается потерей частичной или полной растворимости и уменьшением степени гидратации. При развертывании полипептидных цепей высвобождаются ранее скрытые группы - сульфгидрильные, гидроксильные и другие. Высвобождение суфгидрильных групп в молоке в результате термообработки начинается при 75° С. Основным их источником является (3-лактоглобулин. С высвобождением суфгидрильных групп связано появление в молоке привкуса кипячения, усиление антиокислительных свойств и понижение окислительно-восстановительного потенциала [59, 74].

Значительным изменениям при нагревании молока подвергается его солевой состав. Растворимые фосфорнокислые и лимоннокислые соли переходят в нерастворимые [60].

Таким образом, в случаях применения при выработке мягких сыров повышенных температур тепловой обработки молока улучшается степень использования его основного компонента (белков).

Однако это существенно изменяет физико-химические и технологические свойства молока, что требует проведения при выработке таких сыров специфической подготовки и обработки сырья [75].

Весьма существенно мягкие сыры различаются по биологической основе их производства. Практически при выработке всех мягких сыров участвует молочнокислая микрофлора. Однако в ряде сыров участвует другая микрофлора [4, 33, 92].

Формирование сыра рокфор и близких к нему разновидностей происходит под влиянием молочнокислых бактерий и микроскопических грибов (плесеней), вследствие чего продукт имеет острый перечнопикантный с наличием легкой горечи вкус и грибной специфический запах [90, 91].

В особую группу следует выделить сыры, созревавшие при активном участии поверхностных плесневых грибов (Р. СататЬегй) и развивающихся по всей массе (Р.годие£оЛ1).

Очень условно сыры с плесенью можно разделить на несколько групп. Первая группа довольно немногочисленна. В нее входят сыры с белой корочкой на поверхности, образованной плесенью (наиболее известные сорта - «Бри», «Камамбер»). Чтобы приготовить такой сыр, получают сгусток, затем сыр солят и оставляют вызревать в подвалах, стены которых покрыты так называемой «благородной плесенью» - плесневыми грибами.

Другую группу составляют сыры с голубой благородной плесенью, которые отличаются наличием в сырной массе вкраплений зелено-голубого цвета (известные сорта -«Горгонзола», «Рокфор», «Даниблу», «Фурм д'Амбер», «Бле де Косс»). После того как будет получен сгусток, сырную массу выкладывают в специальную форму и ждут пока стечет сыворотка. Затем сыр натирают солью, добавляют грибок (конкретный штамм зависит от сорта сыра), а через некоторое время сырную массу протыкают специальными металлическими иглами, чтобы плесень лучше распространилась по всей массе [46, 47].

Отличительные особенности технологии сыров с плесенью - применение высокой температуры пастеризации молока (74-95° С с выдержкой 20-25 с); внесение в пастеризованное молоко повышенных доз бактериальных заквасок (0,3-3,0 %), состоящих в основном из штаммов молочнокислых и ароматобразующих стрептококков, а для отдельных видов сыров - и молочнокислых палочек; повышенная зрелость и кислотность молока перед свертыванием и получение более прочного сгустка; дробление сгустка крупными кусками («Русский камамбер» и др); отсутствие второго нагревания (за исключением домашнего сыра); выработка сыров свежими и созревающими с участием молочнокислых бактерий, а также плесеней и микрофлоры сырной слизи. Многие сыры этой группы в отличие от полу-

твердых имеют нежную, мягкую консистенцию и повышенное содержание влаги в период созревания и в готовом продукте.

При выработке созревающих сыров в первые 2-3 суток в сырной массе накапливается большое количество молочной кислоты, которая в последующем задерживает развитие молочнокислых бактерий. Поэтому дальнейшее накопление в сырной массе бактериальных ферментов молочнокислой микрофлорой, участвующей в созревании сыров, возможно только при значительном снижении кислотности сырной массы под воздействием развивающихся на поверхности сыров культурных плесеней и микрофлоры сырной слизи [93].

Развиваясь на поверхности сыра, микрофлора разлагает белок с образованием щелочных продуктов, которые проникают внутрь сыра и снижают кислотность сырной массы. С понижением кислотности в сыре создаются условия, благоприятные для развития молочнокислых палочек и действия протеолитических ферментов [20].

При выработке белого десертного сыра «Русский камамбер» применяют белые плесни, специально культивируемые на поверхности сыров. Плесень, развивающаяся на поверхности сыров, имеющей рН 4,7-4,9, нейтрализует продуктами своей жизнедеятельности поверхностный слой сыра, что содействует распаду белков сырной массы. Поэтому данные сыры созревают постепенно от корки к центру сыра. С развитием белой плесени у сыра появляется специфический грибной привкус.

Несмотря на то что технологии получения сыров, которые вырабатывают с использованием плесеней, известны давно, их широкомасштабное и успешное внедрение в практику сыроделия требует более глубокого понимания всех процессов, происходящих при производстве сыра. Накопленные достаточные эмпирические сведения с ограниченным научным обоснованием должны получить новое развитие современных технологий сыроделия. В перспективе эти данные должны развиваться в направлении

микробиологических, биохимических и генетических исследований, направленных на создание новых видов отечественных сыров с плесенями.

При выработке сыров типа камамбер наряду с молочнокислой микрофлорой используется плесень РепесШит сапсНёит, которая растет на поверхности сыра и образует довольно толстый белый пушистый слой мицелия, внедряющийся в поверхностный слой сырного теста. При развитии плесень потребляет молочную кислоту, в результате чего кислотность сырной массы понижается. Плесень способна также разлагать частично белки сыра. Нормальное развитие на поверхности сыра культурной плесени придает ему специфические грибной вкус и запах. Сыр русский камамбер при более длительной выдержке в процессе созревания (20-25 дней) становится более выраженным и острым грибным вкусом и аммиачным запахом, активная кислотность сыра снижается до рН 5,5-5,8. Уход за сырами, созревающими при участии белой плесени, состоит в наблюдении за ее развитием, своевременном ограничении ее роста и исключении заражения поверхности сыра посторонними плесенями [40, 62, 88].

При выработке сыров типа смоленского наряду с молочнокислыми бактериями принимает участие белая плесень, развивающаяся на поверхности сыра в течение первых семи-восьми дней, которая к 10-дневному возрасту сыров удаляется и заменяется микрофлорой сырно