автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Повышение сыропригодности молока и пути преодоления сезонности в производстве сыра на примере Алтайского края

На правах рукописи

ДЬЯЧЕНКО СВЕТЛАНА АНТОНОВНА

ПОВЫШЕНИЕ СЫРОПРИГОДНОСТИ МОЛОКА И ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ СЕЗОННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРА НА ПРИМЕРЕ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

28 НОЯ 2013

Кемерово 2013

005542143

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образов тельном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровски технологический институт пищевой промышленности» (ФГБОУ ВПО «Ке ТИПП»)

Научный руководитель: Буянова Ирина Владимировна

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Майоров Александр Альбертович,

доктор технических наук, профессор, Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Россельхозака-демии, директор Киселева Татьяна Федоровна, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», профессор кафедры «Технология бродильных производств и консервирования»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюд-

жетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»

Защита диссертации состоится « 20 » декабря 2013 г. в 12-00 часов на засед нии диссертационного совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский техн логический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемеров бульвар Строителей, 47,4-я лекц. ауд.,тел./факс (8-384-2)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровски технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можн ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru) и ФГБОУ ВПО «КемТИПП» (http://www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан « 18 » ноября 2013 г.

Ученый секретарь „-• ' ^ '

диссертационного совета Кригер Ольга Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сыр занимает особое место среди молочных продуктов по своей значительной биологической и питательной ценности. Высокое содержание легкоусвояемых белков, молочного жира и кальция, удачное сочетание незаменимых аминокислот, широкая гамма микроэлементов и витаминов, приятный вкусовой букет все это обусловливает широкое использование данного продукта в рационе питания. Полутвердые сыры самые популярные из всех групп сыров и в потребительском сегменте их доля составляет около 41%.

Производство сыра развивается в районах исторически сложившегося сыроделия (Смоленская, Ярославская, Костромская области, Северный Кавказ, Грузия, Армения). Среди них Алтайский край является крупнейшим производителем молока и сыра в России. Их производством занято 41 предприятие и на выпуск сыра используется около 50% молока, поступающего на переработку. В общероссийском производстве сыра доля алтайских предприятий составляет 16,1 % по итогам 2011 г. с тенденцией на увеличение до 30 % в 2013г. Алтайские сыры до 70 % вывозятся за пределы края. Таким образом, можно говорить, что Алтайский край решает одну из главных задач продовольственной безопасности России по снижению зависимости отечественного рынка продовольствия от импорта.

Конкурентоспособность отечественных сыров может быть обеспечена за счёт высокого и стабильного качества продукта, которое тесно связано с качеством перерабатываемого молока. Сыропригодность сырого молока было и остается одной из наиболее актуальных тем сыроделия. Особенностью получения коровьего молока является сезонный характер, когда пик его производства приходится на летний период. В то же время, сезонные изменения химического состава и технологических свойств молока в течение года, особенно в зимне-весенний период, снижают качество и выход сыров.

Следует применять научные подходы для улучшения технологических свойств молока и решения вопроса по повышению его сыропригодности, снижая проблемы сезонности в его количестве и качестве, путем совершенствования и интенсификации технологических параметров производства и повышения объемов выработки сыров в течение года.

Степень разработанности темы. Теоретический вклад в развитие науки о молоке, его химическом составе, свойствах, о влиянии зоотехнических факторов на качество молока и сыропригодность внесли известные ученые: З.Х Диланян, Р.Б. Давидов, С.А. Королев, П.Ф. Крашенинин, H.H. Липатов, Р.И. Раманаускас, Л.А. Остроумов, A.B. Гудков, В.А. Вагнер, В.В. Кузьмин, A.A. Кузин, A.A. Майоров, Т.А. Остроумова, И.П. Анищенко и др.

Анализ и обобщение отечественных и зарубежных научных публикаций показал важность сохранения вопроса для переработчиков о сыропригодности молока. Биологически полноценное сырье является важным условием получения высококачественных сыров. Совокупность зоотехнических факторов получения молока, корректировка свойств при организации переработки являются одним из основных путей преодоления сезонности в производстве сыра.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование качества молока сыродельного района Алтайского края (Немецкий Национальный район) и разработка способов корректировки его сыропригодных свойств, преодолевая сезонность в получении сырья, что позволит улучшить качество и повысить выход сыров.

Для реализации поставленной цели систематизировано решались следующие основные задачи:

- изучить химический состав, свойства и биологическую полноценность сырого молока по сезонам года, как сырья для производства сыров, полученного на сельхозпредприятиях сырьевой базы Немецкого национального района, Алтайского края;

- изучить влияние сыропригодных компонентов молока, микробиологических показателей по периодам года на технологические свойства и качество сыра;

- корректировка сыропригодных свойств заготовляемого молока на стадии подготовки к переработке с целью повышения выхода и качества сыра преодолевая сезонность в его производстве;

- подбор заквасочных культур молочнокислых бактерий по биохимическим свойства для направленного регулирования технологические свойств молока, улучшения органолептических свойств сыра, подавления жизнедеятельности по сторонней микрофлоры;

- разработать технологическую схему производства полутвердых сыров и сыропригодного молока, преодолевая влияние сезонности.

Научная новизна работы.

- на основе системного анализа показателей качества заготовляемого моло ка по периодам года в условиях сырьевой базы сыродельного района Алтайског края установлены критерии по улучшению сыропригодности молока;

- разработаны технологические режимы корректирующие свойства молок в период высокой бактериальной обсемененности (весенний и летний периодь года) на стадии его подготовки к переработке. Высокотемпературная пастериза ция и последующее низкотемпературное созревание с закваской молочнокислы бактерий и СаСЬ позволяет улучшить технологические и биохимические свойст ва молока, интенсифицируя процесс выработки, повышая выход сыра и его каче ство;

- установлена роль вторичной тепловой обработки - термизации при режи мах 62-65 °С ,15-20 сек. на снижение условно-патогенной микрофлоры для молок повышенной бактериальной загрязненности в любой сезон года, особенно весно" (период массового отела), зимой (недостаточная выраженность вкуса). Уровен стафилококков и кишечной палочки снизился в 6-10 раз;

- проведен подбор бактериальных культур для формирования правильног рисунка сыра при лимитирующих факторах развития газообразующей микрофло ры в молоке по периодам года, а также штаммов, дбладающих специфической ан тагонистической активностью к маслянокислым бактериям;

- рекомендуется в период повышенной бактериальной обсемененности (зи ма, весна) использовать в составе полизаквасок мезофильные лактобациллы ро

да ЬЬс. Р1агИагит с низкой скоростью кислотообразования в лиофилизированной форме, регулируя скорость кислотообразования лактобацилл;

- установлены оптимальные технологические параметры производства сыра на основании разработанных математических моделей, описывающих эффективность переработки молока, преодолевая сезонные изменения свойств сырья.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработана технология полутвердого сыра «Орловский», позволяющая эффективно перерабатывать улучшенное по сыропригодности молоко: интенсифицировать цикл производства, снизить потери сухих веществ при обработке сырной массы, повысить органо-лептических свойств сыров, увеличить выход сыра.

Разработана классификационная схема факторов и критериев, корректирующих сыропригодные и технологические свойства молока, позволяющие управлять качеством сыра при переработке молока и гарантировать выпуск сыров высокого качества в течение года.

В условиях маслосырзавода ООО «Брюкке», Алтайского края проведена производственная проверка новых технологических режимов производства. Было выработано в каждый период года (4 опытные партии) по 30 т сыра «Орловский», что подтверждается положительными актами дегустации.

Проводили сравнительный анализ опытных и контрольных выработок (по действующей нормативной документации на данный вид сыра) по периодам года. По оценке сортности сыров получен экономический эффект от увеличения выработки сыра «Орловский» высшим сортом из сыропригодного молока. Внедрены в производство изменения к технологической инструкции по производству полутвердого сыра «Орловский».

Результаты исследований автора используются в учебном процессе при подготовке магистров по направлению 260200 - «Продукты питания животного происхождения» на кафедре «Технология молока и молочных продуктов» в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты исследований по изучению изменений химического состава, физико-химических и биологических свойств молока по сезонам года, микрофлоры сырого молока по содержанию полезных и посторонних микроорганизмов сырьевой зоны Алтайского края;

- критерии по улучшению свойств молока;

- внесение в пастеризованное молоко закваски молочнокислых бактерий в количестве 0,3 % и 0,04 % СаС12 восстанавливают сычужную свертываемость и повышает выход продукта;

- интенсификация процесса производства сыра за счет применения способов и режимов улучшения сыропригодных свойств молока;

- бактериальные культуры в составе полизаквасок в зависимости от химического состава и бактериальной загрязненности молока по периодам года;

Степень достоверности и апробация работы. Основные положения дис-л сертационной работы получили одобрение на научно - практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, научных форумах и конгрессах с международным участием: «Актуальные проблемы техники и технологии перера-

ботки молока», (Барнаул, 2012), Инновационный конвент «КУЗБАСС: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ИННОВАЦИИ» (Кемерово, 2012), «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2013), «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока», (Барнаул, 2013).

По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 в журнале, рекомендованным ВАК РФ — «Техника и технология пищевых производств».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, включающих аналитический обзора литературы, методологии проведения эксперимента, результатов исследований и их анализа, заключения, списка использованной литературы (174 наименования) и приложений. Основное содержание изложено на 122 страницах, включает 26 таблиц и 18 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертационной работы обоснована актуальность выбранной темы; сформулированы цель и задачи исследований; представлена научная новизна и практическая значимость работы; акцентировано внимание на апробации, реализации полученных результатов.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Обобщены литературные сведения отечественных и зарубежных авторов по вопросам изменения химического состава коровьего молока, физико-химических, микробиологических свойств в зависимости от ряда зоотехнических факторов, показана важность сохранения вопроса для переработчиков о сыропригодности молока. Проведен анализ физико-химических и биотехнологических факторов производства полутвердых сыров, регулирование которых может привести к корректировке сыропригодных свойств сырого молока с целью получения продукта высокого качества в любое время года.

На основании проведенного анализа состояния рассматриваемой проблемы обоснована цель и сформулированы задачи ее решения.

2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Теоретические и экспериментальные исследования выполнены на базе научно - исследовательских лабораторий кафедр «Технология молока и молочных продуктов» ГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», физико-химической лаборатории маслосырзавода ООО «Брюкке» Немецкого национального района, Алтайского края. Общая схема исследований приведена на рисунке 1. Весь цикл исследований состоял из четырех взаимосвязанных этапов.

На первом этапе исследовали качество заготовляемого молока по показателям сыропригодности в условиях сырьевой зоны Немецкого национального

Этапы исследований

Исследование сыро-пригодности заготовляемого молока в условиях сырьевой базы Немецкого национального района. Алтайского края

Корректировка сыро-пригодных свойств на стадии подготовки молока к переработке на сыр

Влияние сыропригод-ных свойств молока на выход и качество сыра. Оптимизация техноло-гическиъх параметров производства, преодолевая сезонность

Практические аспекты эффективной переработки молока на сыр

Изучаемые факторы

Время года;

Физико-химический

состав;

Микробиологическая сыропригодность; Технологические свойства;

Углеводный состав и молочнокислое брожение

1 .Технологические приемы по созреванию. 2.Подбор

штаммов бактериальных заквасок

Содержание белка

Доза СаС12

Контролируемые параметры

Массовая доля жира, белка, сухих веществ, плотность, кислотность;

общая бак. обсемененность, кол,- во психрофильных, маслянокислых бактерий, кол. молочнокислых бактерий, соматич. клетки, СЛ2* время свертывай., синерезис сод. казеина и его фракций, размер частиц, кислотообра-зование

Кол. молочнокисл, бактерий кислотность, показатели сычужного свертывания, качество сгустка и сыра, рисунок, рН, органолептиче-ские св-ва

Кислотность молока

Улучшение сыропригодных св-в молока. Режимные параметры пр-ва сыра «Орловский»

Степень перехода сухих веществ в сыворотку, выход продукта по сухим веществам, общая балльная оценка

Органолептические, физико-химические свойства, выход сыра

Рисунок 1 - Общая схема проведения исследований

района, Алтайского края радиусом доставки до 100 км в зависимости от времени года.

Второй этап посвящен исследованию способов корректировки сыропригодных свойств на стадии подготовки молока к переработке на сыр. С этой целью проводили серию опытов по разработке технологических приемов созревания сырого, пастеризованного при различных режимах молока.

Осуществляли контроль за нарастанием биомассы и кислотообразующей способности молочнокислых бактерий. Изучали влияние типа созревания на показатели сычужного свертывания молока. Устанавливали влияние вторичной тепловой обработки — термизации на уничтожение оставшейся условно-патогенной микрофлоры. Устанавливали закономерность улучшения сыропригодных свойств созревшего молока по вариантам, изучая органолептические свойства сыров.

Следующий этап по изучению способов корректировки сыропригодных свойств связан с подбором штаммов бактериальных заквасок.С целью снижения влияния сезонных изменений в содержании углеводов, как субстратов для образования газа, были отобраны варианты газообразующей микрофлоры в составе заквасок, обуславливающие хороший рисунок сыра в любой период года. Давали оценку выработанным сырам.

Изучали влияние штаммов - антагонистов маслянокислых бактерий по стадиям производства на качество сыра. Изучены особенности развития молочнокислых бактерий закваски в присутствии штаммов - антагонистов, а также влияние молочнокислого процесса на подавление маслянокислых бактерий в процессе производства.

На третьем этапе работы изучали влияние сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра. Исследовали закономерности изменения основных показателей эффективной переработки молока в зависимости от трех факторов: содержания белка, дозы СаСЬ, кислотности молока. Проводили математическое планирование эксперимента, по результатам которого получили оптимальные технологические режимы производства полутвердого сыра высокого качества и с наименьшими затратами.

В заключительной части диссертации выделили основные критерии, управляющие качеством сыров, преодолевая сезонность в получении сырья, на базе которых разработали классификационную схему факторов и критериев, корректирующих качество заготовляемого молока. Разработана технологическая схема производства сыра «Орловский», изучены физико-химические, микробиологические, органолептические показатели. Результаты производственных выработок сыра «Орловский».

Объектами исследований служили:

- натуральное коровье молоко, полученное от поставщиков сырьевой базы масло-сырзавода ООО «Брюкке». Сырьевая зона постоянная, в которую входит 6 колхозов и совхозов (с. Гришковка, Камыши, Редкая дубрава, Шумановка, Семеновка) фермерские хозяйства и частные подворья

- натуральные полутвердые сычужные сыры - «Орловский» с низкой температурой второго нагревания;

- бактериальные препараты молочнокислых бактерий в жидком, сухом виде (лиофизированные, глубокозамороженные),закваски прямого внесения: БК -Углич - 4, БК - Углич- 5А», «Биоантибут», содержащие в своем составе штаммы лактококковых культур газообразующей микрофлоры Ьс. 01асе1у1асЦз; лейконо-стоки Ьеис. тезегиегснёез зиЬяр. Сгетопэ или Ьасйэ., а также мезофильные лакто-бациллы штамма ЬЬс. Ркг^агит — активного антагониста маслянокислых бактерий

При выполнении работы использовали стандартные и общепринятые физико-химические, микробиологические, органолептические методы исследований.

Математическая обработка результатов экспериментальных исследований проводилась с использованием стандартных компьютерных программ. Доверительная вероятность результатов математической обработки не ниже: физико-химического анализа 0,95; технологического и микробиологического экспериментов 0,90 и 0,80 соответственно.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

3.1 Исследование сыропригодности заготовляемого молока в условиях сырьевой базы Немецкого национального района, Алтайского края

Качество сырого молока было и остается одной из наиболее актуальных тем сыроделия. Сыроделие предъявляет особые требования к качеству молока, на котором базируется качество и выход сыров. Сыропригодному молоку свойственны определенное соотношение компонентов, физико-химические и гигиенические показатели. Вследствие индивидуальных особенностей животных, их возраста, породы, условий содержания и кормления, климатических условий и др. химический состав и свойства сырого коровьего молока различны, как в различные периоды года, так и по регионам страны таблица. 1.

Таблица 1- Физико-химические свойства сырого молока (средние значения)

Период года М. д. М.д. М.д. Плот- Кислот Отно- Содержа-

заготовки жира, белка, сух. об. ность, слот- шение ние Са2+,

молота % % в-в, % кг/см3 ность, ср Ж/Б мг/дм3

Зимний 4,25±0,5 3,15±0,1 8.8±0,2 1029,3 16,8±0,2 1.292 1320±20

весенний 3,77±0,5 2,9±0,1 8,4±0,2 1028,5 17,1 ±0.2 1,300 1250±20

Летний 4,00 ±0,6 3,30±0,1 8,6±0,2 1028,8 16,5±0,2 1,270 1300±20

Осенний 4,6±0,5 3,45±0,1 9,0±0,2 1029,7 16,2±0,2 1,333 1328±20

Среднее за год 4,145 3,20 8,7 1029,0 16,65 1,298 1299,5

Высокое содержание молочного жира и белка, а также их соотношение указывает на сыропригодность молока, от которых зависит выход готового продукта и товарность молока. Содержание белка колебалось в интервале от'до 2,9 до 3,45 %, жира от 3,87 до 4,6 %, СОМО от 8,5 до 8,9 % по сезонам года. Самое высокое среднее содержание белка в осенний период- на уровне 3,45 %. Содержание кальция в молоке колебалось от 1250 до 1320 мг/дм3, что влияет на скорость сы-

нужного свертывания. Весной и зимой недостаток в ионах кальция восполняется внесением в молоко рассчитанной дозы соли СаСЬ.

Для сыроделия наиболее пригодно молоко с высоким содержанием казеина и входящих в его структуру фракций а, х и р. Соотношение фракций в мицелле могут быть различными, но важна их сумма. Данные таблицы 2 показывают высокое содержание их в белке. Сумма фракций а, % и (3 составила по периодам года более 91 % при низком содержании у - фракции, которая остается в сыворотке. В тоже время прослеживается закономерность на увеличение у - фракции в молоке зимнего и особенно весеннего периода года.

Таблица 2 - Технологические свойства сырого молока по сезонам года

Период Продолжи- Характеристика Содер- Содержа- Размер

года тельность сгустка жание ние Р,а, х- частиц

сыч.сверть казеина, казеина,% казеина,

ван, мин. % от общего нм

Зимний 30,5 Плотный, упругий 2,6 92,256 81,0

Весенний 37 Неплотный, сычужно вялый 2,20 92,23 67,0

Летний 23,0 Плотный, упругий, хорошо отделяющий сыворотку 2,76 92,46 65,3

Осенний 27,5 Прочный, плотный эластичный, хорошо отделяющий сыворотку 2,81 93,0 73,5

Анализ аналитического и экспериментального материала показал о большей стабильности казеина в молоке весеннего и летнего периодов, что скажется на снижении скорости свертывания. Молоко летнего и осеннего периода свертывалось быстрее, видимо, за счет сокращения вторичной фазы гелеобразования. Кроме этого, сгусток уплотнялся быстрее и имел максимальную плотность.

В образовании сычужного сгустка кроме казеина, по - видимому, принимают участие денатурированные сывороточные белки в роли ее наполнителя белковой сетки. Частицы сывороточных белков образуют устойчивые гидрозоли в молоке, обладая высокой дисперсностью и гидратацией.

По скорости свертывания относится ко второй группе - лучшей для сыроделия и не требует корректировки. По технологическим свойствам молоко летнего и зимнего периодов в сравнении с молоком весеннего периода было лучшим.

В сыром молоке содержится как специфическая, так и неспецифическая микрофлора. Количество бактерий в молоке высшего сорта, полученном от здоровых коров колеблется от 103 до 105 КОЕ в 1 мл. Проводили исследования на бактериальную обсемененность молока по редуктазной пробе.

Результаты сведены в таблицу 3, которые характеризуют микробиологическую сыропригодность молока по сезонам года. Одним из важных условий которого является отсутствие вредных газообразующих бактерий, которые способны ухудшить технологические свойства молока.

Таблица 3 - Микробиологические показатели сырого молока по сезонам года (средние значения от поставщиков)_

Период года Общая бак. обсе-менность,КОЕ/мл / класс по редукт. пробе Количество посторонней микрофлоры, КОЕ/см3 Количество соматических клеток, тыс/1 мл

Споры маслянокислых бактерий Психротрофные бактерии

Зимний (3,3±0,1)*105/ 1 (2,5± 0,7)* 101 70*103 505 ±30

Весенний (2,9± 0,1)* 10й/ II (1,9± 0,7)* 101 62*103 627±40

Летний (2,2± 0,1)*106/ II < 10 87*103 320±40

Осенний (гдьод^ю5/1 < 10 44*103 420±20

По данным таблицы 3 отмечаем, молоко зимнего и, особенно, весеннего периода содержит значительное количество спор маслянокислых бактерий (25 и 19 спор), что требует дополнительной корректировки молока в соответствии с требованиями сыроделия. Для снижения действия психротрофных микроорганизмов и их количества в сыром молоке следует применить тепловую обработку, непосредственно после приемки, чтобы предотвратить их развитие и продуцирование нежелательных ферментов стойких к пастеризации. Допустимый уровень содержание соматических клеток не выше 500 тыс. в 1 мл, то очевидно, что молоко зимнего и весеннего периодов требует подготовки к сычужному свертыванию путем удаления соматических клеток и бактерий механической очисткой.

Молоко должно быть биологически полноценным - являться благоприятной средой для развития молочнокислых бактерий. Установили, что летнее молоко отвечает данным требованиям, и количество молочнокислые бактерий доминирует в микрофлоре молока 3,48*105 КОЕ/мл с динамикой на снижение осенью и зимой (5,23*104 КОЕ/мл). Микроэлементный состав, особенно высокое содержание Си -0,22±0,4 мг/л стимулирует рост молочнокислых бактерий и ингибирует рост маслянокислых бактерий в летнем молоке.

Исследовали рост молочнокислых бактерий и скорость кислотообразования молочнокислых бактерий (лактококков и лактобацилл) в молоке летнего периода.

В сырах летнего периода проходило медленное сбраживание оставшейся лактозы во время созревания и в течение 25 суток образовалось значительная часть (1,23 %) молочной кислоты со снижением ее до 1,18 % на 30- е сутки. Другая динамика прослеживалась в зимних сырах. За первые 5 суток созревания было по-

лучено такое же количество молочной кислоты (1,28 %), которое не изменялось в последующие 30-ть суток

Кроме лактозы молочнокислые бактерии используют цитраты молока, максимальное количество которых (0,17-0,18 %) содержалось в молоке летнего и зимнего периодов. В осенний и весенний периоды зафиксировано наименьшее количество цитратов, что может привести к недостаточному для правильного формирования рисунка, количеству выделенного СО? ухудшить вкус и аромат. Следовательно, в эти периоды года при выработке сыров следует подбирать состав закваски, в которую будут входить бактериальные культуры газообразующей микрофлоры, образующие углекислый газ не только из цитратов, но и из лактозы.

Для улучшения отдельных показателей требуется корректировка химического состава, свойств, снижая при этом влияние сезонности на сыропригодность молока.

3.2 Корректировка сыропригодных свойств на стадии подготовки молока к переработке на сыр Исследование технологических приемов по созреванию

Исследовали технологических приемы по созреванию молока при следующих режимах: температура (10±1)°С, продолжительность 14-16 час.

На основании анализа проведенных ранее исследований для улучшения сыропригодных свойств молока выделили четыре варианта проведения этой технологической операции. В таблице 4 показаны результаты влиянии типа созревания на показатели сычужного свертывания.

Таблица 4 - Влияние типа созревания на показатели сычужного свертывания

Варианты созревания Показатели сычужного свертывания

Время свертывания, мин. патер./созрев. Синеретиче-ская способность, % Массовая доля сухих веществ в сыворотке, %

Контроль (без созревания) 13,0 86,4 6,6

1 .Сырое молоко 11,5 85,2 6,7

2.Пастеризованное молоко (72±1° С, 15 сек) 17,3 84,0 / 82,5 6,74

3.Пастеризованное молоко (72°С,15 сек) с закваской молочнокис. бактерий 0,3 % 17,3/14,5 84,0 /86,0 6,70

4.Пастеризованное (78±1)°С с закваской и СаС12 0,04 % 20/11,5 81,4/87,0 6,54

Созревание пастеризованного молока с закваской (0,3 %) и внесением 0,04 % СаС12 (3, 4 вариант) улучшает его сыропригодные свойства, что в последующем положительно сказывается на процессе выработки и качестве сыра.

Использование повышенной температуры пастеризации (78±1)° С рассматривается с целью использования сывороточных белков и увеличения выхода готового продукта, а также для уничтожения спор маслянокислых бактерий (весенний и летний периоды года при общей бак. обсемененности 2,9 ± 0,1*106 КОЕ/мл / 11 класс по редуктазной пробе).

Внесение 0,04 % СаСЬ до созревания с закваской и выдержка молока улучшило способность свертываться под действием сычужного фермента. Следует отметить для 4- го варианта - сокращение времени свертывания молока (11,5 мин.) и получение более плотного сгустка, с высокой синеретической способностью (87,0 %), с низким содержанием сухих веществ в сыворотке (6,54 %). Для регулирования обсушки сырного зерна следует в технологический процесс внести корректировку - повысить температуру второго нагревания.

Биохимическая активность молочнокислых бактерий одно из основных условий получения качественного сырного сгустка и готового продукта. За время созревания в молоке повышается общее количество бактерий: в сыром молоке в 2,3 раза, в пастеризованном с закваской в 5,5 раза и в пастеризованном с заква-

Активное размножение микрофлоры закваски во время созревания подтверждает возросшее количество общего числа бактерий с 3,3х105 до 1,8х 106 КОЕ/мл и до 2,2x106 КОЕ/мл (3, 4 вариант).

Результаты исследований показали влияние предварительной обработки молока на кислотообразующую способность микрофлоры со зревшего молока, которая увели-при созревании молока по вариантам чилась со 100 до 195% в 4-м вари

анте. Размножение микроорганизмов на стадии созревания молока существенно изменяет его физико-химические свойства и кислотность должна быть не более 19

О'Т*

Молочнокислый процесс, начатый при подготовке молока, активно продолжается на этапах его переработки: при свертывании, обработке сырного зерна, обсушке, прессовании, созревании. Наиболее активно процесс шел при переработки молока, подготовленного по 4-му варианту. На стадии прессования сыра рН =5,63±0,05, в то же время по 1- му варианту рН =5,85±0,02, по 3- му - 5,77±0,07. После созревания соответственно вариантам активная кислотность была на уровне: 5,30±0,01, 5,57±0,02, 5,37±0,02 ед. рн. Отмечали лучшие свойства по консистенции для сырной массы из молока, подготовленного по 4-му варианту: повышалась эластичность, уменьшалась вязкость и снижалась длительность обработка сгустка по сравнению с традиционными схемами подготовки молока на 40 % и составляла в среднем 60-65 мин. Влияние режимов созревания на органолептиче-ские показатели сыров показано в таблице 5.

ской и СаСЬ - в 6,6 раз (рисунок 2).

О Контроль Я Сырое иолоко

□ Пастеризованное 72 'С. 15 С О Пастеризованное 72 *С, 15 С, С закваской

■ Пастеризованное 78 '0.150 0 закваской и СаС12

Рисунок 2 - Рост молочнокислых бактерий

Таблица 5 - Влияние типов созревания молока на органолептические показатели сыра

Тип созревания Вкус и запах Консистенция Рисунок Общая

Характеристика Балл Характеристика Балл Характеристика Балл

1 В меру выраженный, кисломлоч. 41,0 Слегка плотная в 23,0 Глазки неправил. формы,неравном 9,0 88

2 Слабо выраженный кисломолоч. 40,5 Недостаточно пластичная,резинист 2,8 Недостаточно выражен., редки й,мелк. 8,8 87,1

3 Хороший, умеренно выражен, кисловатый 42,9 Эластичная, слегка упругая 23,6 Хороший 9,5 91

4 Хороший, выраженный сырный 43,7 Эластичная, слегка плотная 24,0 Хороший, однородный 9,7 92,4

Выработанный по 4-му варианту сыр имел наилучшие характеристики по органолептическим показателям (общая балльная оценка 92,4, контрольного - 88 баллов).

Подбор штаммов бактериальных заквасок и влияние на качество сыра

Реализация кислотообразующего потенциала закваски зависит от технологии применения закваски. Закваски должна представлять комбинации штаммов с высокой и низкой кислотообразующей активностью.

В ходе исследований использовали основные их штаммы в составе полизаквасок, чтобы установить факторы лимитирующие газообразование. Диацетиль-ный лактоккок и лейконостоки - два компонента газообразующей микрофлоры, которые определяют рисунок сыра и утилизируют цитраты и лактозу молока.

Варианты газообразующей микрофлоры: - 1. Ьс. ОтсйуЬсиз; - 2. Ьеис. ше-8еп1его1<1ез БиЬБр. Сгетопэ; - 3. Ьс. сПасе1у1асПз + Ьеис. Сгетопэ.

Содержание цитратов в молоке влияет на скорость газообразования и изменяется по сезонам года. Максимальным оно было летом (в среднем 2 г/л), минимальный - весной и осенью (на уровне 1,33-1,53 г/л) (рисунок 3).

В периоды низкого содержания цитратов в молоке часто рисунок сыров бывает редким, что можно объяснить недостатком субстрата для образования газа диацетильным лактококком, В сырах, вырабатываемых на закваске по 2 и 3 варианту сезонные изменения в содержании цитратов в молоке не оказывают влияния на рисунок. Поэтому осенью, когда содержание цитратов в молоке снижается закваску по 1 варианту нецелесообразно использовать, рисунок бывает мелким.

Сыры, выработанные на лактококковых заквасках без газообразующих микроорганизмов получили невысокую оценку. Введение в закваску лейконостоков повысило оценку за вкус и запах на 4,5 балла, за консистенцию - на 0,8 балла, за рисунок - на 2 балла (3 вариант).

Рост и активная биохимическую деятельность лейконостоков зависит от содержания Мп, которое изменяется по сезонам и зависит от условий содержа-Рисунок 3 - Влияние содержания цитра ния коров. Недостаток минерального тов молока на газообразующую способ- состава молока по периодам года (вес-ность микрофлоры заквасок на) восполняется, используя опреде-

ленные штаммы бактерий. Так, наибольшее содержание Мп отмечено в клетках лактококков - Lc. lactis subsp. Diacetylactis 31Д и Lc. Lactis 347. Поэтому для формирования правильного рисунка сыра и активного сбраживания цитратов лей-коностоками по периодам года используются закваски следующего состава: весна - диацетильный лактококк или лейконосток + диацетильный лактоккок, осень и при повышенном фаговом фоне на предприятии - лейконосток + диацетильный лактоккок или лейконосток Leuc. mesenteroides subsp. Cremoris или Lactis.

Многие штаммы лейконостоков и лактобацилл обладают выраженной специфической антибиотической активностью по отношению к технически вредной микрофлоре. Поэтому применение специально подобранных штаммов бактерий для снижения влияния маслянокислых бактерий на качество сыров рассматривается как способ корректировки сыропригодных свойств молока.

В определенные сезоны года (зима, весна ) сырье в большей степени загрязняется патогенной микрофлорой (таблица 6).

Таблица 6 - Влияние содержания маслянокислых бактерий по периодам года на

качество сыра

Содержание маслянокислых бактерий, спор /1мл Органолептическая оценка выработанных сыров, баллы (средние значения)

Вкус и запах Консистенция Рисунок Общая оценка

Летний период 0,9 38,3 24,4 9,2 91,9

2,5-5,0 35,8 23,8 7,5 83,5-91

Осенний 1,5-3,0 37,0 24,0 8,9 91,2

5,0-9,0 35,5 23,2 7,1 84

Зимний 20-25,0 34,7 23,0 6,6 82

Весенний 19-23,0 35,0 23,0 6,7 82,5

Влияииосомракаияя цитратов иол ока на гмообра«у«шу «о способность микрофлоры аакмсо«

Балльные оценки сыров невысокие в присутствие маслянокислых бактерий, особенно выработанные в зимний и осенний периоды.

Наиболее сильные штаммы-антагонисты маслянокислых бактерий наблюдаются среди мезофильных лактобацилл ЬЬс. ркгпагит с низкой скоростью ки-слотообразования. Их включали в состав закваски. В качестве контроля использовали традиционную закваску для мелких сыров в лиофилизированной форме (БК-Углич -4).

На рисунке 4 показано подавление развития маслянокислых бактерий на стадиях производства сыра «Орловский», выработанного с использованием анто-гонистической закваски штамма ЬЬс. Р1агиагит (доза 0,1 % от массы лактокок-ков). На рисунке 5 показано развитие молочнокислых бактерий закваски в сырах.

Количество маслянокислых бактерий, '8

_____«

------ --- t

• - • . .. ..... »

- ■........ ......

СО п/п | 2

I * Традиционная ■ Антогонисгическа 'аакна-

С - молочная смгсь ,иля выработки сыра; Во1раст сыра,

сут

Рисунок 4 - Влияние антагонистической закваски с культурами ЬЬс. р]атагшп на развитие маслянокислых бактерий

С п*\ '0 20 зо <0 50

Воэмст сыра, еут

^•С 1Щ1цвн«« зааэахж ю гвстардоеэмсго мопоы >агряэненмого масляюоо»««» баггерятш] -•-С циъгурами РЬнагчп амгого>—ламии ивеупимиаьи бэггерияи -♦-С трааюжи^вйввастойиирепого Вв«твр1«.-кно>жстто иоло«а

Рисунок 5- Динамика развития микро флоры закваски в сырах по стадиям производства

Анализ рисунков 4,5 показал решающую роль скорости молочнокислого брожения на развитие маслянокислых бактерий. В присутствии культур ЬЬс. Р1ап-гагит скорость молочнокислого брожения была достаточной для формирования органолептических свойств и на 5, 10 - е сутки в образцах составляла рН 5, 255,3. Низкие значения рН обусловливают подавление метаболизма маслянокислых бактерий в присутствии штаммов-антогонистов, не повышая рН до уровня 5,4-5,5 активного их размножения

Развитие микрофлоры заквасок в сырах с антагонистической закваской щло активнее и ее максимум достигал 8,6* 108 КОЕ/г, в то время как в контрольном образце - с традиционной закваской количество было меньше - 5,73x106 КОЕ/г. Скорость нарастания кислотности за счет интенсивного развития молочнокислых палочек не допускается превышать допустимого уровня, вследствие возможного появления в сыре кислого, горького вкуса, крошливой консистенции.

Регулирование скорости кислотообразования достигается использованием в составе заквасок лактобацилл, прошедших состояние шока (сублимационная сушка, низкотемпературное замораживание), блокирующего их кислотообразующую активность. Концентраты лиофилизированных заквасок молочнокислых бактерий используются для ускорения созревания.

Результатам сведены в таблицу 7, из которой следует, что в контрольном образце (К) присутствуют признаки маслянокислого брожения. Количество спор и клеток к концу созревания достигло предельного значения около 2,5х 105 г"1.

Таблица 7 - Влияние штаммов- антагонистов маслянокислых бактерий на качество сыра__

Показатели качества Балльная оценка сыров

традиционная закваска(К) Антагонистическая закваска

Вкус и запах Нечистый, щиплющий, прогорклый 34 - 36,5 Хороший, выраженный, сырный 38,3-40,0

Консистенция Мажущаяся 23,4-24,6 Хорошая 25

Рисунок Броженый, рваный 6,1-8,0 Нормальный, однородный, с ще-левидным рисунк 7,3-9,0

Общая оценка 85-88 91-95

3.3 Влияние сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра Оптимизация технологических параметров производства

Выделили основных факторов сыроделия. Изменяя их можно совершенствовать сыропригодность молока. Кроме того, они позволят управлять выходом, качеством сыра и влиять на интенсификацию процесса получения сырной массы.

Изучаемые факторы: содержание белка в молоке (X,) от 2,9 % до 3,45 %, доза СаС12 (Х2) от 10 до 50 г /100 кг, кислотность (Х3) от 16 до 21 °Т. Результирующими критерии- общая органолептическая балльная оценка (У0, выход сыра, % (У2) и содержание сухих веществ в сыворотке (У3).

В ходе математической обработки результатов были получены уравнения регрессии.

У,= 56,9804+ 18,9827Х, +8, 1475 "X 2 - 18,4157-Х 3-2,5661 -Х,-Х2 +

5,8002 • Х2 Х3

У2= -186, 9285 + 114,6703 • X, + 0,7985 "X 2 - 1,8009-Х3 -0,2515'ХгХ,

+ 0,5672 Х,-Х3 - 16,3545 • X,2.

У3= 1,8345+1,9074-X, -0,6299 -Х2 - 1,2841 -Х3 - 0,1983" Х,-Х 2 + 0,4044- X, X 3.

Графические зависимости отожествляют влияние физико-химических свойств молока на эффективность переработки молока на сыр. Анализ экспериментальных данных позволил сделать выводы:

- выход будет увеличен (больше 12 %) с увеличение белка в молоке (3,45 - 3,5 %) и использовании 40-50 г СаС12 независимо от кислотности. Установили, что если кислотность находится в интервале от 18 до 20 °Т, то целесообразно использовать высокие дозы СаС12 (45-50 г).

- при низком содержании белка (2,9 -3,15 %) оптимальная кислотность молока 20°Т при дозе СаСЬ соответственно 20-40 г. При кислотность 20-21°Т достаточная доза СаСЬ 10 -15 г для выхода сыра больше 11,5 %.

- оптимальная кислотность молока для увеличения выхода сыра при любом содержании белка 19-20 °Т.

- низкие значения кислотности 16-17°Т и небольшие дозы СаСЬ 10 - 30 г/100 кг при невысоких значениях белка в молоке (2,9- 3,2 %) обусловливают повышение сухих веществ в сыворотке (6,69 %, 6,74 %, 6,75 %, 7,0 % и больше). Кислотность молока 20 °Т при значениях белка в молоке (2,9- 3,2 %) снижает содержание сухих веществ в сыворотке (меньше 6,53 %).

- низкая кислотность 16-17 °Т способствует повышению сухих веществ в сыворотке.

4 Практическая реализация результатов исследований

Анализ результатов проведенных исследований позволил выделить основные критерии, управляющие качеством сыров, преодолевая сезонность в получении сырья. На рисунке 6 представлена классификационная схема._

Факторы, определяющие сыропригодностью молока

Рисунок 6 - Схема управления качеством сыров для преодоления сезонных изменений свойств сырья

По результатам проведенных исследований разработана схема технологического процесса производства полутвердого сыра «Орловский». Внесены изменения в действующую документацию. Физико-химические показатели: массо вая доля жира в сухом веществе, не менее 50 ± 1,6 %, 45± 1,6 %, 40 ± 1,6 %; влаги, не более 44 ± 0,5, 46,0 ± 0,5 %, 48,0 ± 0,5 %; массовая доля поваренной соли, не более 1,5-2,5 %.

Производственная проверка выработки полутвердого сыра «Орловский» проводилась в условиях маслосырзавода ООО «Брюкке», Немецкого национального района, Алтайского края. Было выработано в каждый период года (4 опытные партии) по 30 т сыра. Органолептические свойства сыров, выработанные по новой технологии, по отдельным периодам года приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Органолептическая оценка сыра «Орловский»( средние значения по сезонам)_

Время года Вкус и запах Консистенция Рисунок Общий балл

Зимний 39,8±0,3 24,0±0,4 8,9±0,1 91,8±0,5

Весенний 39,6±0,5 23,8±0,6 9,5±0,2 92,9±0,4

Летний 42,2±0,5 23,4±0,3 8,8±0,1 94,4 ±0,5

Осенний 41,8±0,5 23,7±0,3 9,4±0,1 94,9±0,5

Независимо от времени года выработанные сыры имели выраженный, чистый, свойственный данному виду сыра вкус и запах, хорошую консистенцию, правильный, равномерный рисунок, цвет и внешний вид. Физико-химические показатели, соответствовали требованиям нормативной документации, несмотря на сезон и качество молока (таблица 9).

Таблица 9 - Физико-химические показатели сыра «Орловский» опытных выработок

Показатели Зимне - весенний Летне - осенний

Массовая доля влаги, % после прессования в зрелом сыре 44.2 ±0,5 43.3 ±0,4 43,9 ±0,3 42,8±0,3

Массовая доля соли, % в зрелом сыре 2,0±0,08 2,15±0,1

Активная кислотность, рН после прессования 5 суток 15 суток 5,70±0,04 5,25±0,4 5,37±0,4 5,63±0,02 5,27±0,05 5,35±0,04

Опытная выработка сыра «Орловский» показала возможность применения разработанной технологии на сыродельных заводах при выработке сыра в течение года, преодолевая влияние сезонности.

В опытных выработках от 95 до 100 % сыров в любой период года были оценены высшим сортом.

Внедрение и организация изменений к технологической инструкции на предприятиях сыродельной промышленности следует рассматривать, как гарантированный выпуск сыров высокого качества, сокращение потерь при производстве с увеличением выхода готового продукта.

Экономическая эффективность от внедрения технологии в среднем за год составила 10600 руб. /т.

Выводы

1. Установлена взаимосвязь между химическим составом молока, его сыропри-годными свойствами и качеством сыра, определяемая географическим расположением, сезонностью в условиях сырьевой базы Алтайского края.

2. На основе исследований химического состава, физико-химических и биологических свойств молока по сезонам года, оценки микрофлоры сырого молока по содержанию полезных и посторонних микроорганизмов, скорости роста молочнокислых бактерий и способности к кислотообразованию показана целесообразность применения специальных способов корректировки технологических свойств молока, повышая сыропригодность.

3. Установлены отличительные особенности технологических свойств молока по периодам года. Определены критерии по улучшению свойств молока. Для зимнего и весеннего периодов выделены следующие показатели: содержание соматических клеток, количество маслянокислых бактерий и их спор, количество психротрофных микроорганизмов, содержание ионов кальция, состав бактериальной закваски в отношении активности молочнокислых и газообразующих бактерий. Молоко летнего и осеннего периодов с высоким содержанием казеина 2,76- 2,81 % отличалось наилучшими технологическими свойствами, активным ростом молочнокислых бактерий (3,48*105 КОЕ/мл) с последующей динамикой на снижение в осенне-зимний период. Микроэлементный состав достаточен для стимуляции развития молочнокислых бактерий, создавая условия для их биохимической активности при переработке молока. Сбраживание лактозы было на уровне 91,4 % зимой и на 92,6 % летом.

4. Разработаны технологические приемы по улучшению свойств молока при высокой бактериальной обсемененности, особенно в весенний и летний периоды года, на стадии подготовки к переработке на сыр. Заключаются в следующем: высокотемпературная пастеризация при (78±1)°С , 15-20 сек, охлаждение до (10±1)°С, внесение в пастеризованное молоко закваски молочнокислых бактерий в количестве 0,3 % от массы молока и 0,04 % СаС12 для восстановления сычужной свертываемости и повышения выхода продукта, низкотемпературное созревание в течение 14-16 час.

5. Установлена роль созревания молока в повышении биохимической активности молочнокислых бактерий. В доброкачественном в бактериальном отношении молоке общее число бактерий увеличилось от исходного 3.3><103 до 1,8х106 КОЕ/мл (при использовании пастеризации 72±1°С), в улучшенном сы-

ропригодном молоке (после применения всех приемов) - с 3,3x105 до 2,2x101' КОЕ/мл. В результате созревания опытных образцов по вариантам, динамика роста численности молочнокислых бактерий была наилучшей при использовании рекомендуемого приема - созревание пастеризованного молока с закваской и СаС12 - увеличение в 6,6 раз, в то же время в сыром молоке - в 2,3 раза, в пастеризованном с закваской - в 5,5 раз. Скорость кислотообразования составляет соответственно вариантам: 195 %, 170%, 175% по отношению к скорости до созревания. Титруемая кислотность за время созревания повысилась на 1,0°Т. Отмечались различия в нарастании кислотности на этапах выработки сыра с более низкими значениями величины рН у образцов по новой схеме созревания молока.

6. Разработанный режим созревания позволяет улучшить технологические свойства молока по сравнению с традиционными, позволяющий сократить длительность сычужного свертывания на 32,5 %, получить более плотный сгусток с его интенсивным синерезисом (86 %), сократить время обработки сырной массы на 40 % (со 110 мин. до 60 -65 мин.), получить эластичный сгусток, лучше выдерживающий механическую обработку с сокращением потерь сухих веществ на 3 % (массовая доля сухих веществ в сыворотке 6,54% , в контроле - 6,74 %), увеличить выход готового продукта на 10 % и улучшить качество сыра (общая балльная оценка 92,4 и контрольного - 88 баллов). Повышение температуру второго нагревания до 42-43 °С регулирует обсушку сырного зерна, вследствие частичного перехода сывороточных белков в состав сырной массы.

7. Изучена роль термизации, как вторичная тепловая обработка молока повышенной бактериальной загрязненности, перед выработкой сыра при щадящих режимах 62-65°С в течение 15-20 сек. Результаты показывают снижение количества посторонней микрофлоры бактериофагов в любой сезон года, особенно весной. Уровень стафилококков и кишечной палочки снизился в 6-10 раз.

8. Осуществлен подбор бактериальных культур для формирования правильного рисунка сыра при лимитирующих факторах развития газообразующей микрофлоры в молоке по периодам года. Недостаток минерального состава молока по периодам года, возможно восполнить, используя определенные штаммы бактерий (Ьс. 01асе1у1асПз 31Д, Ьс. ЬасПз 347). Наивысшую оценку получили сыры, в которых содержалось в период максимума 2* 108 кл./г газообразующей микрофлоры.

9. В состав полизакваски следует включать два компонента газообразующей микрофлоры, особенно лейконостоки, которые играют важную роль в получении высшей оценки за рисунок. Весной - диацетильный лактококк (штаммы Ьс. 01асе1у1ас1Ь), которые поддерживают и активизируют биохимическую деятельность лейконостоков или лейконосток + диацетильный лактоккок. Осенью и при загрязнении закваски бактериофагами - лейконосток + диацетильный лактоккок или лейконосток Ьеис. тебетепнскэ зиЬэр. Сгешопэ или ЬасИэ.

10. Изучено влияние антагонистической закваски с культурами лактобацилл ЬЬс. р1агПагит (доза 0,5-1,0% от численности лактококков) на развитие масля-

нокислых бактерий, а также на развития микрофлоры закваски в сырах. Установлено, что в присутствии антагонистической закваски развитие заквасоч-ных культур идет активнее и максимум достигал значения 8,6x108 КОЕ/г, в то время как с традиционной закваской количество популяций было меньше -5,73 xl О6 КОЕ/г.

11. Предложено регулировать скорость кислотообразования лактобацилл в составе бактериальных заквасок использованием их в лиофилизированной форме. В период повышенной бактериальной обсемененности (зима, весна) использовать в составе полизаквасок мезофильные лактобациллы рода Lbc. Plantarum с низкой скоростью кислотообразования. Улучшение качества сыра (общая балльная оценка 91-95) является следствием оптимальной скорости развития молочнокислого процесса при значениях pH ниже 5,4, обусловливающих подавление метаболизма маслянокислых бактерий.

12. Проведенный математический анализ влияния сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра показал оптимальные технологические параметры, определяемые качество и эффективность переработки молока, снижая сезонность в выработке сыра. Наивысшие балльные оценки по качеству в интервале от 93 до 96 баллов получены сырами при содержании белка в молоке от 3,0 до 3,3 %, кислотности молока 18,5-19,5 °Т, внесении в среднем 30 г СаСЬ. Балльные оценки 95-97 баллов получены сырами при содержании белка в молоке 3,3-3,5 %, кислотности молока 20-21°Т при дозе СаСЬ 35-50 г /100кг.

13. Разработаны и внедрены в производство изменения к технологической инструкции по производству полутвердого сыра «Орловский». Разработана классификационная схема факторов управления качеством сыров для преодоления сезонности в заготовках сырья. Технология внедрена на предприятии ООО «Брюкке». Получен экономический эффект.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Буянова И.В. Влияние зоотехнических факторов на качество сырого молока. / И.В. Буянова, С.А. Франковская (Дьяченко) //Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник трудов с международным участием / ГНУ Сибирский НИИ сыроделия РАСХН. - Вып. 9. - Барнаул, 2012. - С.222 -225.

2. Франковская (Дьяченко) С.А. Технологические свойства коровьего молока и качество молочных белковых продуктов / С.А. Франковская // Материалы Инновационного конвента «Кузбасс: образование, наука, инновации». - Кемерово, 2012. - С.250-252.

3. Франковская (Дьяченко) С. А. Повышение конкурентноспособности сырого молока и готовой продукции в современных условиях / С.А. Франковская // Материалы Инновационного конвента «Кузбасс: образование, наука, инновации». - Кемерово, 2012. - С. 252-255.

4. Буянова И.В. Исследование особенностей коагуляции коровьего молока в разные периоды года / И.В. Буянова, С.А. Франковская (Дьяченко) // Международный научный форум «Пищевые инновации и биотехнологии»: сборник научных трудов. - Кемерово, 2013. - С. 97-103.

5. Буянова И.В. Выпуск сыров гарантированного качества / И.В. Буянова, С.А. Франковская (Дьяченко) // Международный научный форум «Пищевые инновации и биотехнологии»: сборник научных трудов. - Кемерово, 2013. - С. 9296.

6. Франковская (Дьяченко) С.А. Показатель «Активность воды» как критерий рациональности процесса хранения // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник научных трудов с международным участием / ГНУ Сибирский НИИ сыроделия РАСХН. - Вып.Ю. - Барнаул, 2013. -С.47-51.

7. Буянова И.В. Требования к сырью и готовой продукции в сыроделии Алтайского края / И.В. Буянова, С.А. Дьяченко // Научно-технический журнал «Техника и технология пищевых производств»: КемТИПП. - Кемерово, 2013. - № 4. - С. 3- 9.

ЛР № 020524 от 02.06.97 Подписано в печать 14.11.2013. Формат 60><84"16 Бумага офсетная. Гарнитура Times Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 75 экз. Заказ № 139

Оригинал-макет изготовлен в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 7

ПЛД№ 44-09 от 10.10.99 Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 7

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

(ФГБОУ ВПО КемТИПП)

На правах рукописи

ДЬЯЧЕНКО СВЕТЛАНА АНТОНОВНА

ПОВЫШЕНИЕ СЫРОПРИГОДНОСТИ МОЛОКА И ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ СЕЗОННОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРА НА ПРИМЕРЕ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

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

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Буянова И.В.

Кемерово 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4-7

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.....................................................8-37

1.1 Влияние зоотехнических факторов на качество сырого коровьего молока..............................................................................8-19

1.1.1 Влияние породы животных на химический состав и свойства ко ровьего сырого молока..............................................................8-11

1.1.2 Влияние времени года на химический состав и свойства коровьего сырого молока ........................................................................11-14

1.1.3 Влияние рациона кормления коров на химический состав и качество сырого молока.........................................................................14-19

1.2 Сыропригодность молока и качество сыров..............................19-24

1.3 Анализ физико-химических и биотехнологических факторов производ ства полутвердых сыров.................................................................24-34

1.4 Выводы по главе, цель и задачи исследований...............................35-37

Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРЕМЕНТА И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................................38

2.1 Организация проведения эксперимента.......................................38-42

2.2 Объекты и методы исследований.................................................42-44

2.3 Методы микробиологического анализа .......................................44-46

2.4 Математическая обработка результатов эксперимента.....................47

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.......................48

3.1 Исследование сыропригодности заготовляемого молока в условиях сырьевой базы Немецкого Национального района, Алтайского края.......48

3.1.1 Исследование физико-химических свойств сырого молока на сыропригодность в зависимости от времени года и географического расположения района..............................................................................48-56

3.1.2 Исследование микробиологических показателей и биологической полноценности сыропригодности сырого молока.......................................56-62

3.1.3 Особенности молочнокислого брожения....................................62-66

3.2 Корректировка сыропригодных свойств на стадии подготовки молока

к переработке на сыр....................................................................66-89

3.2.1 Исследование технологических приемов по созреванию...............66-79

3.2.2 Подбор штаммов бактериальных заквасок и влияние на качество сы

ра.............................................................................................79-89

3.3 Влияние сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра..90-100 ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Разработка технологии полутвердого сыра................................101-107

4.2 Характеристика сыра............................................................107-109

4.3 Производственная проверка технологического регламента............110-114

4.4 Расчет экономической эффективности переработки сыропригодного молока на сыр..........................................................................114-115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................116-120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...............................................................121-137

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................138

ВВЕДЕНИЕ

Натуральное молоко содержит более 250 составных компонентов, каждый из которых имеет определенное значение для жизнедеятельности человека. Получение коровьего молока имеет ярко выраженной сезонный характер, когда пик его производства приходится на летний период со снижением валового надоя зимой и весной. В практике сельхозпредприятий 60-70 % отелов приходится на весенне-летний период.

Качество сырого молока было и остается одной из наиболее актуальных тем сыроделия. Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, характеризуется определенными свойствами (органолептическими, физико-химическими, микробиологическими), по которым оценивают пригодность к переработке. Изменение составных частей молока и его свойств влияют и на его технологические свойства.

Выход и качество молочных продуктов, потери сырья и сухих веществ при переработке зависят не только от количественного содержания основных компонентов молока, но и от их структуры, физико-химических, технологических свойств, которые обуславливаются зоотехническими факторами. Вследствие индивидуальных особенностей животных, их возраста, породы, условий содержания и кормления, климатических условий и др. химический состав и свойства сырого коровьего молока различны, как в различные периоды года, так и по регионам страны. Рациональное использование зоотехнических факторов в сельскохозяйственных предприятиях неизменно способствует повышению качества заготовляемого сырого молока.

В современных условиях одна из основных задач агропромышленного комплекса заключается в улучшении продуктивности коров с повышением в молоке содержания белка, жира и других составных компонентов, в улучшении качества продукции, что тесно связано с качеством перерабатываемого молока.

Алтайский край - крупнейший в стране производитель молока, занимает третье место в России по его валовому надою. В соответствии с государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельхозпродукции, сырья и

продовольствия на период с 2013 до 2020 г.г. в Алтайском крае осуществляется поддержка молочного животноводства и в рамках краевой программы «100 плюс 100» планируется увеличить объемы производства молока на 48,6 тыс.т , товарность производимого в крестьянских, и личных подсобных хозяйствах молока до 30 %. Отмечается тенденция в крае на снижение ввоза молока из-за его пределов с ростом закупок от региональных сельхозтоваропроизводителей на 21,7 тыс. в 2012 г.

В последние годы Алтайский край занимает лидирующую позицию по производству сыра в России. Их производством занято 41 предприятие и на выпуск сыра используется около 50 % молока, поступающего на переработку.

Промышленный выпуск молочной продукции в крае характеризуется высокой концентрацией и специализацией производства. В общероссийском производстве сыра доля алтайских предприятий составляет 16,1 % по итогам 2011 г. с тенденцией на увеличение до 30 % в 2013г.

Сыроделие предъявляет особые требования к качеству молока, на котором базируется качество и выход сыров. Сыропригодному молоку свойственны определенное соотношение компонентов, физико-химические и гигиенические показатели. Конкурентоспособность отечественных сыров может быть обеспечена за счёт высокого и стабильного качества продукта.

В последние 3 года не произошло значительного увеличения объемов производства натуральных сыров. Потребление их за счет собственного производства составляет 1,7 кг/ чел. при рекомендуемой норме - 3,66 кг/чел., при этом доля импорта составляет более 50 % (Беларусь, Германия, Украина, Финляндия, Латвия, Польша, Эстония). Алтайские сыры до 70 % вывозятся за пределы края. Таким образом, можно говорить, что Алтайский край решает одну из главных задач продовольственной безопасности России по снижению зависимости отечественного рынка продовольствия от импорта. Доля импортных сыров на ранке РФ обостряет конкуренцию и требует от алтайских производителей обеспечения стабильно высокого качества.

В настоящее время в РФ функционирует около 440 сыродельных предприятий различной мощности и их объемы производства не возрастают по многим причинам,

одной из которой является несыропригодность сырья и длительный цикл его переработки на сыр. Стремление увеличить объемы производства приводит к снижению требований к качеству сырья и, как следствие, понижению качества готового продукта.

Создание Таможенного союза подразумевает создание равных условий для обращения на рынке сыродельной продукции стран, участниц союза. Объективно имеем: различные условия функционирования сыродельной отрасли (качество сырья, техническое оснащение, господдержка), значительную разницу в себестоимости готовой продукции. Вступление России в ВТО произошло в тот момент, когда развитые сыродельные страны, члены ВТО, ищут новые рынки сбыта для преодоления последствий экономического кризиса. Российский рынок максимально открыт для зарубежных компаний, создавая конкуренцию для алтайского сыроделия.

Предполагается, что повышение сыропригодности заготовляемого молока, совершенствование и интенсификация технологических параметров производства сыров, соответствующих требованиям национального стандарта создадут условия для повышения объемов собственного производства сыров и расширения ассортимента.

В представленной работе проведен анализ химического состава, физико-химических, микробиологических свойств молока по периодам года. Рассмотрены биологические свойства, как необходимый компонент по сыропригодности молока, особенно традиционных сыродельных районов, отличающиеся богатой сырьевой зоной, экологичностью.

Изучены технологические свойства молока и установлена взаимосвязь с его химическим составом, что отразилось на совершенствовании режимных параметрах переработки молока с целью снижения потерь сырья при обработке сырной массы, повышения выхода готового продукта и его качества.

Следует применять научные подходы для решения вопроса по повышению сыропригодности молока, снижая в то же время проблемы сезонности. Для алтайского края наиболее актуально изучение взаимосвязи качества молока и вырабатываемой продукции. Проведены исследования по корректировки сыропригодных свойств молока с целью эффективной переработки на сыр. Разработаны технологические прие-

мы по улучшению свойств молока, обусловливая сокращение длительности процессов по получению и обработке сычужного сгустка, повышению выхода готового продукта, увеличение интенсивности накопления биомассы молочнокислой микрофлоры и ее бактериальной активности, повышение бактериальной чистоты. Подбор специальных штаммов бактерий газообразующей микрофлоры позволит по сезонам года использовать бактериальные культуры в составе полизаквасок для корректировки сыропригодных свойств молока и получения сыра с высокими органолептиче-скими характеристиками.

Математическое планирование эксперимента и оптимизация технологических режимов производства полутвердого сыра «Орловский» позволит получать сыр высокого качества и с наименьшими затратами, применяя технологические приемы по улучшению сыропригодных свойств молока. Рассчитан экономический эффект от применения новой технологии.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Влияние зоотехнических факторов на качество сырого коровьего молока

1.1.1Влияние породы животных на химический состав и свойства

коровьего сырого молока

От породы и возраста животного зависит молочная продуктивность, состав, физико-химические и технические свойства молока. Колебания в составе молока коров одной и той же породы объясняются наследственными факторами, а также различными условиями содержания. Так как по наследству передается только способность к образованию определенного количества молока с примерно постоянным составом (молочная продуктивность), то условия содержания коров влияют в первую очередь на химический состав.

Отдельные породы крупного рогатого скота оцениваются по надоям молока и его составу. Это результат многолетней практики разведения крупного рогатого скота, что позволило вывести породы коров с наибольшей молочной продуктивностью [1,8,14,18,52,114,118].

Многолетние исследования состава и свойств молока у коров многих пород молочного и комбинированного направления, позволяют сделать вывод, что каждая порода молочного скота имеет свои, присущие ей особенности в составе и свойствах молока. По мнению ученых, эти особенности молока являются стабильными, генетически обусловленными и могут являться тестами при целенаправленной селекционной работе [8,14,19].

От породы животных зависят не только их молочная продуктивность, но и содержание жира и белка в молоке, а также его физико-химические, биохимические и технологические свойства. Поэтому на основании данных о составе и свойствах целесообразно определять наиболее рациональные пути переработки молока: на масло,

сыр, молочные консервы и другие продукты. Это позволит увеличить выход продукции, сократить затраты на ее производство и, главное, повысить качество.

Породы коров формировались под влиянием сложившихся условий кормления и содержания, погодно-климатических условий, отбора с закреплением характерных для данной породы признаков по молочной продуктивности и химическому составу молока. При изменении региона разведения на длительный срок, а вместе с тем и климатических условий, кормления и содержания изменяли состав молока.

Каждая порода характеризуется особенностями химического состава и свойствами молока.

Изучение пород скота, распространенных в Алтайском крае (симментальская, черно-пестрая, красная степная и айрширская) показало их разницу по продуктивности и дало возможность их расположить в порядке возрастания: черно-пестрая, красная степная, симментальская и айрширская [18]. Рационы кормления опытных групп коров и условия их содержания были одинаковыми. Так, красная степная порода дает среднегодовые надои на уровне 3800 - 4500 кг. при средней жирности 3,6 -3,8 % [19,95]. Симментальская порода показала среднегодовой надой 3500 - 4500 кг. при средней жирности молока 3,8 -3,9 % и имеет достаточно высокое содержание белка и жира при их соотношении 0,73.

По технологическим свойства (термостойкость, сычужная свертываемость) молоко коров симментальской породы в АОЗТ «Каменнобалковское» Ставропольского края показало третью группу и третий класс соответственно, по которым его нельзя рекомендовать для производства сыров. Среднее содержание соматических клеток по стаду составляет 662 тыс/мл, что превышает норматив для высшего сорта по ГОСТ Р 52054-2003.

В течение лактации жирность молока коров черно-пестрой породы колебалась от 3,85 до 3,70 % при среднем значении 3,78 %, красной степной - от 3,97 до 3,75 % при среднем значении 3,85 %, симментальской - от 4,20 до 4,01 % при среднем значении 4,08 %, айрширской - от 4,25 до 4,05 % при среднем значении 4,15 %.

По содержанию белка в молоке следует отметить айрширскую и симментальскую породу - в среднем 3,56 и 3,48 % соответственно, в отдельные месяцы лакта-

ции этот показатель составлял 3,5-3,6 %. Содержание белка в молоке коров красной степной и черно-пестрой пород было меньше - в среднем 3,35 и 3,30 % при колебаниях в течение лактации от 3,30 до 3,41 % и от 3,20 до 3,35 % соответственно [106]. Молоко коров симментальской, костромской, швицкой пород отличает крупные частицы казеина (при незначительном количестве в молоке м- казеина), что вызывает быстрое свертывание сычужным ферментом, по сравнению с худшими свойствами молока у коров черно-пестрой и красной степной пород, которое, однако, характеризуется высокой термоустойчивостю [111, 113, 114, 115, 116].

Наблюдается разница в кислотности молока, полученного от разных пород коров. Более высокая кислотность характерна для молока коров красной горбатов-ской, алатауской, бурой латвийской пород, наименьшая - для молока коров красной степной породы [70].

В молоке коров черно-пестрой породы содержание жира на 12,1 % больше, чем айрширской породы. У коров красной степной породы это преимущество перед коровами айрширской породы составляло 7,7 %, симментальской - 1,8 %.

Большее количество кальция обнаружено в молоке симментальской, костромской, швицкой и айрширской пород (145 - 151 мг.), которое превосходило его содержание в молоке черно-пестрой породы на 5,8 -10,2 %, и в молоке красной степной на 1,5 - 16,1 %.

По содержанию фосфора выделялось молоко коров красной степной породы (121мг %), что на 11 % больше, чем в молоке черно-пестрой породы и на 15,2 % больше в молоке симментальской и на 52 % айрширской.

По времени свертывания молоко разных пород можно отнести к трем группам. К первой группе относится молоко, свертываемость которого происходит в течение 15 мин. Такая свертываемость наблюдается у коров шортгорнской и сычев-ской пород. У второй группы свертываемость от 15 до 30 мин (ярославская, костромская, красная горбатовская, симментальская, швицкая, казахская белоголовая, холмогорская породы). У третьей - свертываемость свыше 30 мин (черно-пестрая, красная степная породы скота).

Прослеживается четкая тенденция увеличения количества соматических клеток с возрастом животного. У коров второго -третьего отела оно повышается почти на 60 % по сравнению с первотелками, но все-та�