автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и исследование закономерностей формирования мягких кислотно-сычужных сыров

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

БОБЫЛИН ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ МЯГКИХ КИСЛОТНО-СЫЧУЖНЫХ СЫРОВ

Специальность 05.18.04-технология мясных, молочных и рыбных

продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант:

Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Л.А. Остроумов

Кемерово, 1999

Содержание

Введение........................................................................................... 6

Глава 1. Научные и практические основы производства мягких

сыров.................................................................................. 11

1.1. Особенности технологий мягких сыров и их классификация ...................................................................................................... 11

1.2. Анализ состава и свойств молока как сырья для выработки мягких сыров............................................................................ 26

1.3. Особенности кислотного свертывания молока................. 37

1.4. Физико-химическая сущность сычужного свертывания молока................................................................................................ 43

1.5. Кислотно-сычужная коагуляция молока............................ 50

1.6. Основы производства комбинированных сыров............... 53

Глава 2. Обоснование основных направлений исследований, их

цель и задачи.................................................................... 69

Глава 3. Методология проведения исследований.......................... 77

3.1. Организация и схема исследований.................................. 77

3.2. Основные методы исследований...................................... 85

3.2.1. Исследования молока, молочных гелей и сыворотки .............................................................■.................................... 85

3.2.2. Исследование свойств молочнокислых бактерий и заквасок.............................................................................................. 86

3.2.3. Исследование сыров................................................ 87

Глава 4. Разработка биотехнологических способов подготовки

молока при выработке мягких кислотно-сычужных сыров 89

4.1. Влияние сезонных изменений молока на технологический процесс и качество сыра........................................................... 91

4.2. Влияние тепловой обработки молока на технологический процесс и качество сыра........................................................... 100

4.3. Исследование и разработка способов созревания моло-

ка при выработке сыра...................................................................... 116

4.4. Заключение по четвертой главе........................................ 134

Глава 5. Исследование процесса кислотно-сычужного

свертывания молока.......................................................... 140

5.1. Кинетика кислотно-сычужного свертывания молока........ 140

5.2. Сравнительное изучение различных молокосвертываю-щих ферментов в связи с их использованием при кислотно-сычужном свертывании молока........................................................ 156

5.3. Физико-химическая сущность кислотно-сычужного свертывания молока................................................................................. 172

5.4. Заключение по пятой главе................................................ 185

Глава 6. Микробиологические особенности производства мягких

кислотно-сычужных сыров................................................ 188

6.1. Изучение физиолого-биохимических свойств молочнокислой микрофлоры в связи с ее использованием в производстве мягких сыров................................................................................. 188

6.2. Влияние видового состава молочнокислой микрофлоры

на процесс производства и качество сыра...................................... 200

6.3. Регулирование развития молочнокислой микрофлоры в процессе получения сыр................................................................... 203

6.4. Использование микрофлоры с лечебно-профилактическими свойствами при выработке мягких сыров...................... 213

6.5. Заключение по шестой главе............................................. 215

Глава 7. Исследование и обоснование основных технологичес -

ких параметров выработки мягких кислотно-сычужных сыров.....................................................*............................. 217

7.1. Изучение влияния температурных параметров выработки на формирование сыра................................................................ 218

7.2. Изучение особенностей самопрессования и прессования

сыра.................................................................................................... 244

7.3. Исследование влияния посолки на качество сыра........... 250

7.4. Заключение по седьмой главе........................................... 257

Глава 8. Разработка способов хранения мягких кислотно-

сычужных сыров................................................................ 260

8.1. Определение криоскопической температуры сыров........ 261

8.2. Хранение сыра в незамороженном состоянии................. 264

8.3. Хранение сыра в замороженном состоянии..................... 268

8.4. Заключение по восьмой главе........................................... 272

Глава 9. Исследование пищевой и биологической ценности

мягких кислотно-сычужных сыров.................................... 274

Глава 10. Основы производства комбинированных мягких

кислотно-сычужных сыров............................................... 284

10.1. Классификация сырья немолочного происхождения в связи с его использованием в производстве мягких сыров............ 285

10.2. Методология разработки комбинированных мягких сыров ...................................................................................................... 288

10.3. Обогащение белковых продуктов пектиновыми веществами................................................................................................. 294

10.4. Заключение по десятой главе.......................................... 307

Глава 11. Практическая реализация результатов исследований .. 309

11.1. Разработка и внедрение новых видов сыров................. 310

11.1.1. Сыр «Нежный»....................................................... 310

11.1.2. Сыр «Таежный»....................... .............................. 311

11.1.3. Сыр «Салаирский»................................................ 314

11.1.4. Сыр «Сосновский»................................................. 315

11.1.5. Сыр «Молодежный».............................................. 315

11.1.6. Сыр «Семейный»................................................... 318

11.1.7. Сыр «Южный»........................................................ 319

11.1.8. Сыр «Кемеровский»............................................... 323

11.1.9. Сыр «Искитимский»..............................................................................................324

11.1.10. Сыр «Чесночный»................................................................................................325

11.1.11. Сыр «Весенний»....................................................................................................326

11.1.12. Сыр «Лесной»...................................................................................327

11.1.13. Белково-пектиновая масса «Восток»..................................328

11.2. Классификация мягких кислотно-сычужных сыров..................329

11.3. Технико-экономические показатели выработки мягких кислотно-сычужных сыров................................................................................................................................332

11.4. Заключение по одиннадцатой главе..............................................................334

Выводы..............................................................................................................................................................................................337

Список использованной литературы................................................................................................342

Приложения.................................................................................................................................392

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшей стратегической задачей агропромышленного комплекса страны является удовлетворение потребностей населения в высококачественных и безопасных продуктах питания.

Успешная реализация этой задачи возможна путем коренной реконструкции пищевых предприятий, создания принципиально новых энергетически выгодных технологий, организации безотходных или малоотходных производств, получения экологически безопасных продуктов питания, определения приоритетных направлений исследований отраслевой науки.

Учитывая, что питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения, группой ведущих специалистов и ученых страны (В.А. Княжев, В.И. Сизенко, И.А. Рогов, О.В. Большаков, В.А. Тутельян) разработана концепция государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 года, главная цель которой заключается в сохранении и укреплении здоровья населения и профилактике заболеваний. Среди основных направлений государственной политики в области здорового питания особое внимание уделено биотехнологическим процессам переработки сельскохозяйственного сырья и созданию технологий производства качественно новых пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, соответствующим потребностям организма человека. В целях улучшения структуры питания предлагается увеличить долю продуктов массового потребления с высокой пищевой и биологической ценностью, в том числе на 20-30% продуктов, обогащенных белком, витаминами и минеральными веществами.

Среди большого разнообразия продуктов питания одно из ведущих мест занимают сыры. Мировая наука о питании признает сыр, как высокопитательный, биологически полноценный, легкоусвояемый продукт.

Он является незаменимым и обязательным компонентом пищевого рациона человека.

В состав сыра входят необходимые человеку белки, жиры, углеводы и их производные, а также минеральные соли, микроэлементы, витамины и другие вещества.

Белковые вещества сыра включают весь комплекс аминокислот, в том числе незаменимые, которые не синтезируются в организме человека. Жир находится в эмульгированном состоянии, что обусловливает его хорошую усвояемость. Сыр является богатейшим источником кальция и фосфора.

Теоретические и практические основы производства отечественных сыров были заложены в классических работах С.А. Королева, H.H. Липатова, З.Х. Диланяна, А.И. Чеботарева, И.И. Климовского, А.П. Бе-лоусова, Д.А. Граникова, П.Ф. Дьяченко, В.М. Богданова и других.

В дальнейшем они были продолжены и развиты П.Ф. Крашенини-ным, A.B. Гудковым, A.M. Шалыгиной, Р.И. Раманаускасом, Л.А. Остроумовым, Н.П. Захаровой, Г.Г. Шилером и многими другими исследователями.

В соответствии с рекомендациями института питания РАМН средняя норма потребления сыра должна составлять 6,1 кг в год, а годовая потребность Российской Федерации в сыре равняется 915 тысячам тонн.

Фактический объем производства сыра в стране значительно меньше. С учетом закупок сыра за рубежом его потребление на душу населения удовлетворяется в пределах от 35 до 40%.

Следует отметить, что производство сыра в стране имеет ярко выраженный региональный характер. К исторически сложившимся регионам производства сыра относятся Алтайский, Краснодарский и Ставропольский края, центральная часть Российской Федерации, отдельные регионы Поволжья, Северного Кавказа и другие. В последние годы сы-

роделие начало активно развиваться в Новосибирской, Омской, Оренбургской и других областях.

Основу ассортимента вырабатываемых сыров длительный период составляли твердые сычужные сыры (советский, горный, алтайский, голландский, костромской, российский и другие). Такие сыры легко резервировать и транспортировать на длительные расстояния, что способствовало их неравномерному распределению между отдельными потребителями. Вместе с тем, как правило, эти сыры имеют длительный цикл производства, что приводит к замораживанию больших денежных средств и нарушает экономическую стабильность предприятия.

В последние годы изменился рынок сбыта сыров. От плановых поставок в промышленные центры, в регионы Севера и Дальнего Востока, отгрузки сыра на экспорт и закладки его на длительное хранение промышленность перешла к реализации продукции по прямым договорам с потребителем.

Происшедшие изменения во взаимоотношениях между производителями молока, молочной промышленностью и торговлей, а также необходимость резкого увеличения объемов производства сыров выдвигают задачи по поиску рациональных технологий, ассортимента и схем организации их производства. Основными из них являются сглаживание сезонности в производстве сыров и создание их технологий с сокращенными производственными циклами.

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. Их преимуществом является эффективное использование сырья, возможность реализации сыра без созревания, высокая пищевая и биологическая ценность продукта. Организация производства мягких кислотно-сычужных сыров возможна на действующих молочных предприятиях, а также на вновь создаваемых цехах в агропромыш-

ленных комплексах. Особенно целесообразно эти сыры вырабатывать в крупных промышленных центрах со сложной экологической обстановкой.

В последние десятилетия достигнуты существенные научные результаты в технике и технологии получения сыров. Исследованы состав и свойства молока как сырья для выработки сыра, а также установлены критерии сыропригодности молока и факторы, влияющие на их улучшение. Большие успехи достигнуты в биотехнологии сыров. Определена динамика развития различных групп микрофлоры в сырах и установлена взаимосвязь их жизнедеятельности с условиями среды. Созданы различные виды бактериальных препаратов, позволяющих формировать продукт хорошего качества. Отработаны основные технологические параметры получения различных сыров и создано большое количество их новых видов. Разработаны принципы интенсификации созревания сыров и различные прогрессивные способы ухода за сырами.

Данные разработки базируются на глубоких научных исследованиях в области микробиологии, биохимии и физхимии сыров. Созданы теории сычужного свертывания молока, созревания сыров, биотехнологических основ получения сыров и другие.

Однако все эти достижения, в первую очередь, относятся к твердым сычужным сырам. Технология мягких сыров длительный период времени оставалась вне внимания отечественных ученых.

Учитывая перспективность, актуальность и практическую необходимость резкого увеличения объемов производства мягких сыров в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности выполнена комплексная научно-исследовательская работа, посвященная разработке научных и практических основ производства мягких кислотно-сычужных сыров. Результаты этих исследований обобщены в настоящей диссертации.

Приведенные в диссертации материалы последовательно охватывают весь цикл получения сыра, начиная с сырьевых проблем и заканчивая созданием новых сыров. Разработана научно-обоснованная концепция технологии производства мягких кислотно-сычужных сыров, включающая подготовку молока к переработке, управление процессом гелеобразования и обработку получаемого сгустка, регулирование микробиологических процессов в вырабатываемых сырах, обоснование свойств продукта, а также получение сыров с заданным составом. В работе получила развитие теория кислотно-сычужного свертывания молока, основанная на изучении физической природы и химической кинетики коагуляционных процессов молока. Исследованы процессы созревания, пастеризации и нормализации молока применительно к технологии изучаемой категории сыров и даны практические рекомендации по их применению. Подробно изучено влияние основных технологических факторов на формирование продукта. Разработаны научные основы получения комбинированных продуктов на базе мягких кислотно-сычужных сыров с регулируемым аминокислотным, жирнокислотным, минеральным и витаминным составом, а также обогащенных различными другими биологически активными веществами.

Практическим результатом выполненных исследований явилась систематизация мягких кислотно-сычужных сыров и создание 18 их новых видов. Новые сыры широко внедряются на молочных предприятиях Западной Сибири.

Результаты работы опубликованы в двух монографиях общим объемом 22,5 печатных листов («Биотехнология мягких кислотно-сычужных сыров» и «Физико-химические и биотехнологические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров»), двух брошюрах, а также в 78 статьях и тезисах. Исследования защищены шестью патентами Российской Федерации.

Глава 1. НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА

МЯГКИХ СЫРОВ

1.1. Особенности технологий мягких сыров и их классификация

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 (288).

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% (96).

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

Формирование сыра во многом определяется составом и свойствами перерабатываемого молока. Для его характерисики используют специальный термин - «сыропригодность» молока.

Под сыропригодностью подразумевается перечень требований, характеризующих химический состав, физико-химические показатели, бактериальную обсемененность и органолептику молока.

Требования к молоку в сыроделии, влияние его состава и свойств на технологический процесс и качество конечного продукта подробно описаны в работах Королева С.А., Богданова В.М., Диланяна З.Х., Липатова