автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Научные и практические основы производства кислотно-сычужных сыров

На правах рукописи

БОБЫЛИН Владимир Василы

НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА МЯГКИХ КИСЛОТНО-СЫЧУЖНЫХ СЫРОВ

Специальность 05.18.04 - технология мясных молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1996

Работа выполнена в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Л. А.Остроумов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор И. СДаыагаева

- кандидат технических наук, ст.науч.сотрудник М.С.Уманский

Ведущее предприятие - Санкт-Петербургская государственная

академия холода и пищевых технологий

Защита диссертации состоится " 1 р 1996 г.

в & час. на заседании диссертационного совета д"064.67.01 при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650060, г.Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института гащевой промышленности.

Автореферат разослан " 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент ^р -у Н.Н.Потипаева

ОЕцАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди большого разнообразия вырабатываемых сьтров особое место занимают мягкие сыры. Их производство широко распространено во многих странах, составляя по 25-35 от общей выработки.

В России производство мягких сыров развито недостаточно. В общем объеме выработки они занимают менее 3 %.

Научные основы технологии мягких сыров заложены в работах С.А.Королева, В.М.Богданова, З.Х.Диланяна, Н,НЛипатова, А.М.Шалыгиной, П.Ф.Крашенинина, Р.И.Раманаускаса, А.В.ГУдкова и других исследователей.

Из мягких сыров в особую группу выделены сыры, в основе толучения которых лежит кислотное-сычужное свертывание молока. Ях преимуществом является аффективное использование.сырья, а также высокая пищевая и биологическая ценность.

Основными причинами, сдерживающими производство в стране лягких сыров, являются недостаточное внимание к ним производителей и ориентация промышленности в основном на выработку твер-шх сыров, В настоящее время имеются все предпосылки для развития в стране массового производства мягких кислотно-сычужных ;ыров. Их выработку можно организовать на большинстве действу-эщих молочных заводах.

Для реализации этой программы необходимо обобщить имеющи-зся научные достижения в производстве мягких кислотно-сычужных :ьгров. Изучить роль основных технологических факторов в форми-ювании органолептических показателей сыров, а также создать гонцепцию по управлению этими процессами. Необходимо уточнить ¡ссортименг сыров этой группы и разработать теоретические и фактические основы для создания их новых видов.

Все это указывает на актуальность обсуждаемой проблемы I своевременность проведения комплексных исследований по раз-)аботке биотехнологических основ производства мягких кислотно-:ычужных сыров.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы яви-:ось проведение исследований по выяснению закономерностей фор-шрования мягких кислотно-сычужных сыров и научное обоснование

их технологии, позволяющей направленно регулировать и совершенствовать процесс получения продукта гарантированного качества при эффективном расходе сырья, а также создание новых видов сыров этой группы.

Для достижения поставленной цели в работе решали следующие основные задачи:

- исследовать процесс кислотно-сычужного свертывания молока;

- изучить влияние основных технологических факторов на состав и свойства снра;

- установить закономерности формирования мягких кислотно-сычужных сыров;

- разработать концепцию создания новых видов мягких кислотно-сычужных сыров;

- исследовать пищевую и биологическую ценность мягких кислотно-сычужных сыров;

- использовать установленные в работе закономерности управления процессом производства мягких кислотно-сычужных сыров для разработки нормативной документации и внедрения технологических решений, направленных на улучшение качества сыров, ресурсосбережение и эффективность их выработки.

Научная новизна. Исследована кинетика кислотно-сычужного свертывания молока. Установлено влияние на этот процесс температуры пастеризации молока и условий получения сгустка. Установлены основные закономерности формирования мягких кислот но-сычужных сыров. Впервые изучено совместное влияние температур ных факторов (температура пастеризации молока, температура свер тывания молока, температура обработки сгустка) на органолепти-ческие показатели сьгра и расход скгрья. Получены математические модели, описывающие эти процессы, а также определены условия, позволяющие получать оптимальные результаты.

Показана зависимость состава и свойств сыра от продолжительности свертывания молока, уровня молочнокислого процесса, условий хранения и других факторов.

Предложена концепция создания новых видов мягких кислотно-сычужных сыров. Исследована биологическая ценность новых видов сыров.

Практическая ценность работы. На основании выполненных исследований созданы новые виды мягких кисло"ко-сьтчужных сыров "Нежный" и "Таежный", характеризующиеся высокими вкусовыми достоинствами и рациональным использованием сырья. На сыры утверждена нормативная документация (ТУ 9225-005-02068315 и ТУ 9225-006-02068315-96).Внедрение сыров в производство позволяет получать экономический эффект.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на международных конференциях: "Пища, экология, человек" (Москва, 1995), "Научные основы прогрессивных технологий хранения и переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания человека" (Углич, 1995), "Проблемы качества потребительских товаров и коммерческой деятельности в условиях рынка" (Владивосток, 1995). Диссертация докладывалась на научно-техническом совете КемТИПП и получила одобрение (Кемерово,1996).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований и их анализа, выводов, а также списка литературы (146 источников) и приложений. Основной текст работы изложен на 115 страницах, включает 28 таблиц и 21 рисунок.

МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Общая схема исследований приведена на рис.1. Весь их цикл зстоит из нескольких взаимосвязанных блоков.

В первом блоке изучали кислотно-сычужное свертывание молоха. Устанавливали влияние режимов тепловой обработки и температуры свертывания молока на его бактериальную обсемененность, ' ; гычужную свертываемость, титруемую и активную кислотность, продолжительность кислотно-сычужного свертывания, а также на си-г еретическую способность сгустка и его реологические характеристики.

Второй блок исследований посвящен установлению закономер-гостей влияния температурных режимов обработки молока и сырной

Блоки исследований Изучаемые факторы

Кинетика

кислотно-

сычужного

свертывания

молока

Тепловая обработка молока

Температура свертывания

Контролируемые параметры

Количество мик* рофлоры, сычужная свертываемость, кислотное ть, синере-зис сгустка, состояние сгустка

• Температурные параметры выработки сыра

Пастеризация молока

Свертывание молгжа

Обработка сгустка

Вкус и запах, консистенция сыра, расход сырья, влага

Уровень молоч-но-кислого про» цесса и продолжительность свертывания

Разработка технологий новых видов сыров

Доза фермента

Температура обработки сгустка

Носолка сыра

Хранение сыра

Количество мик« рофлоры, активная кислотность, содержание влаги,' соли, органолептика

Сопержание влаги, со ли, активная кислотность аминокислотный состав, органолептика, экономические показатели

Рис.1. Схема проведения исследований

[ассы на вкус, запах и консистенцию продукта, выход сыра и содержание в нем влаги. Температуру пастеризации молока варьиро-!али в пределах от 70 до 90°С, свертывания - от 25° до 35°С и >бработки сгустка - от 30°до 60°С.

Варианты опытных выработок сыров подбирали,применяя мате-[этическое планирование эксперимента. Полученные результаты Срабатывали методами регрессионного и корреляционного знали-!а.

Третий блок исследований посвящен изучению влияния продолжительности свертывания молока и уровня молочнокислого про-[есса в сыре на его состав и свойства. Проводили опытные выработки сыров (три варианта), в которых варьировали дозы молоко-вертывающего фермента и. бактериальных заквасок. В сырах опре-,еляли содержание общего количества бактерий, изменения вели-:ины активной кислотности, массовую долю влаги и соли, а также рганолептические показатели.

На основании полученных результатов разрабатывали техно-огии новых видов сыров (четвертый блок исследований). Изучали, х состав и свойства.

В заключение работы проводили внедрение новых сыров в про-зводство и рассчитывали экономическую эффективность.

При выполнении работы использовали стандартные физико-хи-ические, химические, биохимические и микробиологические методы исследований. Органолептические показатели сыра оценивали о ЗО-балл&юй шкале.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование процесса кислотно-сычужного свертывания молока

Специфической особенностью технологии мягких кисломолоч-ых сыров является кислотно-сычужное свертывание молока. Оно существляется под влиянием молочной кислоты, а также молоко-вертывающих ферментов. Проведенные исследования показали,.что роцессы кислотного и сычужного свертывания молока при выработ-е сыров данной группы взаимосвязаны, но протекают с различной тепеныо выраженности.

На начальном этапе свертывания активная кислотность молока не опускается ниже 6,0 единиц рН, В этот период происходит начальный гидролиз отдельных агрегированных белковых частиц с нарушением функций защитного коллоида и гидратной оболочки, что приводит к уменьшению сил электростатического отталкивания между ними.

На последующей стадии процесса из-за сдвига рН в кислую сторону действие фермента замедляется и все активнее проявляется участие в свертывании молока молочной кислоты. В конечном итоге наступает состояние, когда происходят конформационные изменения белков и они теряют устойчивость. Зто происходит в интервале рН от 5,2 до 4,7,

Для повышения биологической ценности сыров необходимо использовать повышенные температуры пастеризации молока. Это приводит к денатурации сывороточных белков и их агрегации с казеиновыми мицеллами, что способствует увеличению выхода сыра.

С увеличением температуры тепловой обработки отмечено понижение скорости формирования сгустка. Так, для молока, пастеризованного при (75Й)°С, в сравнении с сырым молоком, продолжительность образования сгустка увеличилась в 1,7, для молока, пастеризованного при (85^1)°С - в 2,1, а для молока, пастеризованного при (95£1)°С - в 2,6 раза.

Режимы тепловой обработки молока повлияли на скнеретичес-кую способность сгустков. По мере повышения температуры по 95°С количество выделившейся сыворотки уменьшилось от 80,4 до 65,2 %.

Исследование влияния температурных параметров

выработки на формирование мягких кислотно -сычужных сыров

Зависимость вкуса и запаха сыра (У^), его консистенции (У2), расхода сырья (Уд) и массовой доли влаги в сыре (У4) от температуры пастеризации молока (Х^), температуры свертывания молока (Х2) и температуры обработки сгустка (Х3) выражается следующими уравнениями регрессии (математические модели):

гх = 157,2 + 2,16Х1 + 3,7Х^ + 2,56Х3 - ОДО^ - 0,03х/ -. 0,01Х3г - 0,017Х|Х^ - 0,018X^3 - 0,052ХгХ3 + 0,00061^^ ;

= -70,96 + Х1 + 1,462с, + 0,25Х3 - - 0,04х/ -

•0,01Х3И + 0,01Х1Х2 + 0,01X^3 + 0,01X^3 - 0,0002X^X3 ;

3 = 49,14 - 0,17Х1 - 1,87Х2 - 0,66Х3 + 0,022х/ + 0,003Х32 + •0,0062X^2 + 0,0045Х1Х3 + 0,0176X^X3 - 0,0002Х1Х2Х3 ;

4 - 263,5 - 1,06Х1 - 9,12Х2 - 4,63Х3 - О.ООЗХ^ + 0,077Х22 + 0,002Х32 + 0,05ХхХг + 0,05ХгХ3 + О.Ш^ - 0,0016X^X3 .

Влияние изучаемых факторов на результирующие критерии ис-ледовали, применяя метод корреляционного анализа (табл.1).

Таблица I

Корреляционная зависимость между результирующими критериями и изучаемыми факторами

Т

Результиругацие критерии

Коэффициенты корреляции

.'Температура ! Температура ! Температура !пастериза- ! свертывания ! обработки !тши мпяпкя ! мпптля 1 ггур.тчгя

кус и запах сыра, алл 0,28 0,23 0,52

онсистенция, балл 0,10 0,19 0,50

асход сырья, кг а кг продукта -0,66 -0,33 -0,42

ассовая доля влаги сыре, % 0,30 -0,03 -0,91

Установлено, что на вкус и запах сыра влияют все три пара-етра, а на консистенцию - в основном температура обработки • густка. Расход сырья связан со всеми параметрами, а на массо-ую долю влаги существенно влияет температура обработки

густка.

На рисунках 2 и 3 приведены примеры, характеризующие зависимость вкуса и запаха сьгра, а также расхода сырья от изучаемых температур.

Варьирование температуры обработки сгустка изменяло оценку вкуса и запаха продукта от 12,1 до 15,0 баллов, консистенции -от 7,6 до 10,0 баллов, а расход сырья от 6,6 до 7,9 кг.

Доказано, что при выработке мягких кислотно-сычужных сыров рациональными режимами, позволяющими получать продукт с гарантированными органолептическими показателями при наименьшем расходе сырья, являются следующие: температура пастеризации молока от 82 до 86°С, температура свертывания молока от 30 до 32°С и температура обработки сгустка от 46 др 48°С,

Влияние продолжительности свертывания молока и уровня молочнокислого процесса в сыре на его состав и свойства

Варьирование продолжительностью свертывания молока (первый вариант - в среднем 630, второй - 140, третий - 72 минуты) оказало влияние на уровень молочнокислого процесса. Наибольшее количество бактерий в конце свертывания молока наблюдали в сырах первого варианта. В сырах второго варианта на данном техно* логическом этапе их было меньше в 3,75, а в сырах третьего ва<-рианта ^ в 6,4 раза.

Изменение активной кислотности в сырах показано в таблице 2.

Таблица 2

Изменение активной кислотности при выработке опытных сыров

Этап производства сыра 1 Величина активной кислотности по ! вариантам

! I ! 2 ! 3 1 *

Окончание свертывания молока 4,е£о,1 5,2^0,1 5,4±0,1

Готовый сыр 5,о£о,1 5,1*0,1 б,2±0,1

Рис«2„ Зависимость вкуса и запаха сыра от температуры пастеризации молока (Х|), температуры свертывания молока (Х£) и температуры обработки сгустка(Хз)

35 33 31

29 27

25

У

Аь / /

7

, \ 7,0

30

40

50 60

/Сб

0 /

/7,5 /7,0

6,7

\

Хо

} / ' 1 / //

V N. 1 Г 16,8 \\

Ч

70 75 80 85 90

70 75 80 85 90

Рис.3. Зависимость расхода сырья от температуры пастеризации молока (Х^, температуры свертывания молока (Хр) и температуры обработки сгустка (Х^)

Органолептические показатели опытных сыров приведены в таблице 3.

Таблица 3

Органояептическая оценка опытных сыров (баллы)

Вариант | сыра | Вкус и запах ! ! \ Консистенция 1 ■т-"-.............— ! Общий балл !

Первый 14,2*0,2 8,0*0,2 28,0±0,1

Второй 12,0*0,3 7,2*0,2 24,2*0,2

Третий 12,5±0,2 7,5*0,1 25,0*0,1

Полученные результаты использованы при разработке технологий новых видов сыров.

Практическая реализация результатов исследований

Разработана технология сьфа "Нежный", включающая следующие этапы: пастеризация молока при повышенной температуре, длительное свертывание молока, подогрев сырного зерна, самопрессование сыра, посолка сыра в рассоле, хранение сьгра.

Влияние температуры нагревания- сгустка на состав и свойства сыра приведено в таблице 4„

Таблица 4

Влияние температуры нагревания сгустка на состав и свойства сыра "Нежный"

Показатель ! Температура обработки сгустка,°С_

! 40 | 45 | 50

Массовая поля влаги, , , ,

% 70,0£0,4 64,7*0,2 61,4*0,3

Вкус и запах сыра, , , ,

балл 13,5*0,3 14,7*0,2 14,6±0,2

Консистенция сыра, , , ,

балл 7,5*0,2 9,0±0,0 9,0±0,0

Изменения органолептических показателей сыра в процессе хранения при (6&)°С видно из таблицы 5.

Таблица 5

Органолептическая оценка сыров в процессе хранения

Продол-! Вкус и запах

житель-! Ааракте- « п

ность ! ристика хране-

ния, !

сут,

I Кисломолочный

5 Кисломолочный

10 Кисломолочный, слегка горький

15 Кисломолочный, горький

Консистенция ¡ларакге- , Б ¡ристика |

!

Общий балл

- 14,7±0,2 14,6±0,2 12,6±0,3

Ю,5Й),3

Хорошая 9,0^0,0 28,7£о,1

Хорошая 9,0±0,0 28,б£0,1

Уповлег- 8,0£0,0 25,8^0,2

воритель-

ная

Уловлет- 7,5±0,2 23,0±0,2

воритель-

ная,крош-

ливая

Аминокислотный состав сыра приведен в таблице 6„ Следует отметить, что сыр хорошо сбалансирован по содержанию незаменимых аминокислот« Их скор варьировал о? 140,7^ (для изолейцина) до 100,9% (для мегионина с цисгином).

Разработана технология сыра "Таежный", Особенности его технологии следующие: пастеризация молока при повышенной температуре, сокращенный период свертывания молока, подогрев сырного зерна, поеолка в зерне, самопрессование и прессование сыра, зфанение сыра»

Изучали влияние основных технологических параметров на ор-ганолептические показатели сыра "Таежный". Лучшие результаты получены при сочетании самопрессования с прессованием сыра, а также при применении полной его посолки в зерне.

На сыры утверждена нормативная документация. Технология сыров внедрена на молочных предприятиях Кемеровской области и Алтайского края.

Таблица б

Аминокислотный состав сыра

Аминокислоты

Содержание аминокислот

мг на 100 сыра

! в % от общего ! количества ! аминокислот

Незаменимые,

в том числе:

валин

изолейцин

лейцин

лизин

метионин

треонин

триптофан

фенилаланин

Заменимые,

в том числе:

аланин

аргинин

аспарагиновая кислота

гистидин

глицин

глутаминовая кислота

пролин

серии

тирозин

цисгин

Общее количество аминокислот

5010

700 750 1000 860 320 730 180 470 8300

1250 380 1460 170 570 1840 740 1350 390 150

13310

37.8

5.3 5,6

7.5

6.6

2.4

5.5

1.4

3.5 62,2

9.4 2,8

10.9 1,3 4,3

13,8

5.5 10,2

2,9 1,1

100,0

г

ВЫВОДЫ

1« Разработаны основы производства мягких кислотно-сычужных сыров, позволяющие регулировать и совершенствовать процесс получения продукта гарантированного качества при эффективном расходе сырья, а также создавать новые виды сыров этой категории.

2. Исследована кинетика кислотно-сычужного свертывания молока. Установлено влияние на этот процесс режимов тепловой обработки молока и условий его свертывания. Доказано, что,регулируя дозу молокосвергывающего фермента и активность молочнокислого процесса, можно влиять на кислотно-сычужное свертывание молока, управляя формированием конечного продукта.

3„ Установлены основные закономерности получения шгких кислотно-сычужных сыров. Получены математические модели, характеризующие зависимость вкуса и запаха сыра, его консистенции, содержания в нем влаги, а также расхода сырья от температур пастеризации, свертывания и обработки сгустка. Установлено, что на органолептические показатели продукта весомое влияние оказывает температура обработки сгустка, а расход сырья во многом зависит от температуры пастеризации молока.

4. Доказано, что рациональными режимами, позволяющими получать продукт с хорошими органолептическими показателями при наименьшем расходе сырья, являются следующие: температура пастеризации молока от 82 до 86°С, температура свертывания молока от 30 до 32°С и температура обработки сгустка от 46 до 48°С.

5. Установлена зависимость состава и свойств мягких кислотно-сычужных сыров от уровня молочнокислого процесса» Доказано, что активная кислотность молока в конце свертывания должна составлять (4,810,1) рК.

6. Отработаны технологические параметры выработки новых видов мягких кислотно-сычужных сыров ("Нежный", "Таежный"). Основу их технологии составляют высокотемпературная пастеризация молока, его кислотно-сычужное свертывание, нагревание сырного сгустка, самопрессование или прессование сыра, а также его по-солка и хранение. На сыры утверждена нормативная документация,

7. Исследованы состав и свойства новых видов сыров. Содержание незаменимых аминокислот в сыре "Нежный" составило 5010мг% или #7,8 % от их общего количества«

8„ По органолептическим показателям сыры характеризуются кисломолочным вкусом и запахом, нежной однородной консистенции ей, отсутствием рисунка.

9. Экономический эффект при переработке 1000 т молока от выработки сыра "Нежный" составил 407,4 млн„руб, а от выработки сыра "Таежный" - 380,2 млн.руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Остроумов Л.А„, Бобылин В.В. Основы производства мягких кислотно-сычужных сыров// Научные основы прогрессивных технологий и переработки сельхозпродукции шш создания продуктов питания человека: Тез.докл.научно-теор.конф.-Углич,1995.-0.147.

2. Остроумов Л.А., Бобылин В.В., Остроумова Т.А. Физико-химические аспекты получения мягких сыров лечебно-профилакти-тического назначения// Пища, экология, человек: Материалы на-учно-техн.конф,- М„, 1995,- С.141.

3. Остроумов Л.А., Бобылин В.В. Научные и практические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров// Пища, экология, человек: Материалы научно-техн.конф,- М., 1995,-С <,66-69.

4. Остроумов &.А„, Бобылин В.В. Научные и практические основы биотехнологии производства мягких сычужно-кислотных сыров// Проблемы качества потребительских товаров и коммерческой деятельности в условиях рынка: Тезисы докл. международной конф.- Владивосток, 1995.- Часть 2,- С.44.

5. Бобылин В.В. Исследование аминокислотного состава сыра "Нежный" // Экологические проблемы пищевых производств

1 новые технологии: Тез.научных работ.- Кемерово, I996.-G.I6.

'6. Бобылин В„3„ Технологические особенности производства :ьгров "Нежный" и "Таежный" // Экологические проблемы пищевых производств и новые технологии: Тез.научных работ.- Кемерово, и9^6.- СД/.

7а Остроумова Т„А,, Бобылин В.В. Исследование кинетики гычужно-кислогного свертывания молока // экологические проб-шмы пищевых производств и новые технологии: Тез.научных ра-)от„- 1996.- СЛЗ.

8. Бобылин З.В., Брагинский В.II. Влияние температурных шраметров при выработке мягких кислотно-сычужных сыров на )асход сырья// Ькологические проблемы пищеЕЫх производств и

новые технологии: Тез.научных работ,- Кемерово, 1996,- С.15,

9, Остроумов 1.А,, Бобылин В0В0, Брагинский Б.й„ Обоснование выбора рациональных температурных режимов при выработке мягких кислотно-сычужных сыров // Экологические проблемы пищевых производств к новые технологии: Тез.научных работ.- Кемерово, 1996.- С.М.

АОЗТ "Кузбассвузиздат", 1996 г. Тираж 100 экз. Заказ № 134