ООО "ПРОПИОНИКС"
ИННОВАЦИОННЫЕ ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
+7 (966) 348-80-35
Ознакомительная информация по материалам учебно-методических пособий (дополнение к разделу об общих принципах сыроделиия)
В толковом словаре Даля слово «сыр» помещено в группу слов, коренным в которой является слово «сырой», имеющее два основных значения: «мокрый» и «невареный». По-видимому, от второго значения и произошло слово «сыр», так как в древние времена сыры вырабатывали из сырого молока с участием естественной микрофлоры и в пищу они употреблялись без какой-либо кулинарной обработки. Слово «сыворотка», возможно, является сокращением слов «сырная вода», т.е. жидкая часть молока, остающаяся после выработки сыра и творога (в мировой практике творог относят к сырам).
Английское слово «сhееsе», немецкое «Käse» произошли от латинского «саsеus», также означающее сыр и творог. От этого же корня произошло название главного белка молока – казеина, коагуляция которого лежит в основе производства любого сыра. Французское название сыра «fromage» происходит от слова «форма», что указывает на наличие у сыров определенной формы в отличие от жидких ферментированных молочных продуктов.
Форма и размеры головок сыров - не только чисто внешние признаки, присущие тому или иному виду сыра; они оказывают существенное влияние на его физико-химические, микробиологические, а следовательно, и органолептические показатели.
В каталоге Международной молочной федерации описано около 500, а в литературе упоминается до 5000 видов сыров, отличающихся друг от друга формой, размерами, химическим составом, органолептическими свойствами, технологией. Все это крайне затрудняет общее определение сыров.
В монографии крупнейшего российского ученого, доктора технических наук, профессора, главного научного сотрудника Всероссийского научно-исследовательского института маслоделия и сыроделия (ВНИИМС) Анатолия Васильевича Гудкова «Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты» (2003 г.) [5] предлагается следующее определение сыров:Сыры – это пищевые продукты, получаемые путем концентрирования и биотрансформации основных компонентов молока под воздействием энзимов, микроорганизмов и физико-химических факторов; производство сыров включает коагуляцию молока, отделение сырной массы от сыворотки, формование, прессование под действием внешних нагрузок или собственного веса, посолку, а употребление в пищу производится сразу после выработки (в свежем виде) или после созревания (выдержки) при определенной температуре и влажности в анаэробных или аэробных условиях.
Определение сыров включает четыре необходимых элемента их производства:
Совокупность последних составляет технологию, а совокупность всех элементов – биотехнологию сыра. Кратко охарактеризуем составные элементы производства сычужных сыров:
Молоко. Для выработки сыров используют коровье, козье, овечье, буйволиное молоко или смеси молока от разных животных. В древних источниках (Гиппократ, Аристотель) есть сообщения об использовании для производства сыра также кобыльего и ослиного молока.
Энзимы (ферменты). Основополагающей операцией в производстве сычужных сыров является энзиматическое свертывание молока, в результате которого образуется сгусток, содержащий большую часть казеина и жира молока. Тысячелетиями для свертывания молока использовали сычужный энзим (химозин), образующийся в сычуге - четвертом отделе желудка молодняка млекопитающих молочного периода. В организме животных он выполняет ту же функцию, что и в сыроделии: свертывает молоко, что является началом его переваривания. Этот факт свидетельствует о том, что переработка молока при производстве сыра соответствует естественным процессам, протекающим при переваривании молока в организме. Второй функцией энзимов в производстве сыров является участие в биотрансформации компонентов молока в соединения, формирующие органолептические показатели продукта.
В настоящее время, в связи с дефицитом сычужного энзима и его высокой стоимостью, широко используются другие энзимы, близкие по действию к сычужному: пепсины и энзимы, продуцируемые некоторыми микроорганизмами. Разработаны методы генной инженерии, позволяющие включать гены, осуществляющие синтез сычужного энзима, в геномы микроорганизмов и тем самым осуществлять синтез сычужного фермента микроорганизмами.
Коагуляция молока под действием сычужного энзима получила название «сычужное свертывание». Это название сохранено в настоящее время и для коагуляции молока другими энзимами, поскольку механизм их действия при свертывании молока принципиально не отличается от механизма действия сычужного энзима. В принципе любой протеолитический энзим может коагулировать молоко, но если по способу действия он сильно отличается от сычужного, то при его использовании в сыроделии снижается выход и ухудшаются органолептические показатели продукта. По этой причине крайне ограничено использование молокосвертывающих энзимов растительного происхождения. Растительные энзимы используются для выработки сыров в некоторых африканских странах, в Европе только португальский сыр Сиера вырабатывают с энзимами растительного происхождения.
Кроме молокосвертывающих энзимов, в производстве некоторых сыров применяют липазы и протеазы для ускорения формирования и усиления выра- женности сырного вкуса и аромата. Определенную роль в производстве сыров, особенно крупных, играют природные энзимы молока, в частности плазмин.
Микроорганизмы. Микрофлору сыра можно подразделить на необходимую для их производства и постороннюю. В производстве любого сычужного сыра применяют молочнокислые бактерии. Они играют главную роль в биотрансформации компонентов молока в вещества, формирующие органолептические показатели сыров, создают условия, подавляющие или ингибирующие размножение в молоке и сырах посторонней микрофлоры. В производстве кисломолочных сыров молочнокислые бактерии выполняют также функцию свертывания молока за счет образования органических кислот.
Кроме молочнокислых бактерий, в производстве отдельных групп сыров принимают участие пропионовокислые бактерии, плесневые грибы, ассоциация аэробных микроорганизмов, получивших название «сырная слизь». Все эти микроорганизмы являются необходимой микрофлорой.
Под вредной микрофлорой понимаются микроорганизмы, попадающие в сыр помимо воли сыроделов и ухудшающие органолептические показатели или показатели безопасности сыров. Микроорганизмы, ухудшающие органолептические показатели, принято называть технически вредной микрофлорой, снижающие показатели безопасности – патогенными микроорганизмами.
Препараты молочнокислых бактерий для производства сыра называют «заквасками» (в толковом словаре Даля приводится термин «сквасье», сейчас вышедший из употребления).
Технология. Основные технологические операции производства сычужных сыров представлены в таблице 1. В производстве отдельных групп сыров используются не все указанные в таблице операции. Основные технологические схемы производства разных видов сыров представлены в соответствующих технологических инструкциях.
Стадии производства
|
Назначение технологической операции
|
1. Получение молока
- Очистка от примесей
- Охлаждение
- Резервирование
- Транспортировка
|
- Освобождение от механических загрязнений
- Предотвращение размножения бактерий
- Накопление партий для транспортировки на завод, обеспечение поточности производства
- Доставка молока на заводы
|
2. Подготовка молока
- Созревание
- Нормализация
- Очистка молока от патогенной и технически вредной микрофлоры (пастеризация, бактофугирование и др.)
|
- Подготовка молока как субстрата для молокосвертывающих энзимов и среды для размножения молочнокислых бактерий
- Обеспечение рационального использования казеина и молочного жира, а также стандартного их содержания в готовом продукте
- Предотвращение микробиологической порчи и желудочно-кишечных заболеваний, вызванных потреблением некачественных продуктов
|
- Внесение хлорида кальция
- Внесение селитры
- Приготовление и внесение заквасок и бакпрепаратов
|
- Улучшение сычужной свертываемости
- Ингибирование развития в сырах энтеробактерий и маслянокислых бактерий
- Формирование органолептических показателей сыра и ингибирование развития вредной микрофлоры
|
3. Свертывание молока
|
- Концентрирование казеина и молочного жира
|
4. Постановка и обработка зерна
|
- Удаление сыворотки из сгустка, накопление биомассы лактобактерий, сбраживание лактозы
|
5. Формование
|
- Придание сырной массе формы и размеров
|
6. Прессование
|
- Удаление остатков сыворотки, замыкание поверхности головки сыра
|
7. Посолка
|
- Формирование органолептических показателей, регулирование микробиологических и биохимических процессов
|
8. Подготовка к нанесению покрытий и созреванию
|
- Мойка, обсушка, наведение корки, обработка фунгицидными препаратами
|
9. Покрытие сплавами, латексами, упаковка в пленки
|
- Создание анаэробных условий для подавления роста вредной микрофлоры на поверхности сыра
|
10. Созревание сыра
|
- Формирование органолептических показателей
|
11. Упаковка головок
|
- Предотвращение загрязнения и деформации
|
Человек приручил домашних животных за 8-10 тысяч лет до Рождества Христова. Одной из целей приручения было получение постоянного источника молока. Издревле люди считали молоко носителем жизни, а коровы у многих народностей считались священными животными.
Однако молоко обладает большим недостатком: его нельзя хранить длительное время в натуральном виде, поскольку оно быстро портится в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Быстрее всего в молоке развиваются молочнокислые бактерии, использующие в качестве источника энергии лактозу. В молочнокислых бактериях человек приобрел союзника, так как они, не снижая питательной ценности молока, придают ему хорошие органолептические и диетические свойства и стойкость при хранении.
Кислотный сгусток в процессе разрезки, перемешивания, нагревания, прессования или самопрессования выделяет сыворотку, в результате получается сгусток, который не только более стоек в хранении, но и содержит больше сухих веществ, что было немаловажно для кочующих племен. Такой сгусток мы называем творогом, и, очевидно, он и явился прародителем сыра. Во многих странах до настоящего времени творог отнесен к отдельной группе сыров.
К открытию сычужного свертывания молока, по-видимому, привела практика хранения и транспортировки его в мешках, изготовленных из желудков млекопитающих, на стенках которых могли оставаться химозин или пепсин. Люди не могли не заметить, что в таких мешках молоко свертывается, не будучи кислым. С этого наблюдения и началась история сыроделия.
Таким образом, сыроделие, скорее всего, возникло как способ консервирования молока, а в настоящее время сыры превратились в ценнейшие продукты питания.
Более низкая кислотность сычужных сыров по сравнению с кисломолочными приводит к снижению их стойкости в хранении при комнатных температурах, поэтому для их хранения с древних времен использовали пещеры и подвалы со специальным температурно-влажностным режимом (сейчас для этой цели используют специально построенные сырохранилища).
Альтернативой низких температур могла быть интенсивная посолка сыров, в жарких странах для предупреждения порчи сыров их хранили в концентрированном растворе поваренной соли (рассоле). Такие сыры принято называть рассольными.
В некоторых странах сыры для увеличения сроков их хранения подсушивали на солнце, а позднее научились коптить, что еще и придавало сырам специфические вкусовые качества.
Предполагают, что сыроделие возникло около 8000 лет назад в Месопотамии, на территории между Тигром и Евфратом, затем распространилось на Средний Восток, Египет, Грецию, Рим. Сыры неоднократно упоминаются в Ветхом Завете, классической греческой литературе (Гомер, Геродот, Аристотель). Они входили в рацион римских легионеров, гладиаторов, их жертвовали богам на горе Олимп. В Иерусалиме был стадион, расположенный в долине, которая с древних времен называлась Долиной сыроделов. Древнеримскими авторами (Колумелла, Плиний) описаны некоторые методы производства сыров. Комментируя их технологии, можно сказать, что они отличаются от современной техникой, деталями, но не принципами. Завоевания Римской империей соседних территорий сопровождалось распространением сыроделия, после падения империи этому способствовала миграция населения, походы крестоносцев. Большой вклад в развитие сыроделия внесли монастыри, феодальные поместья, семейное ремесло в крестьянских хозяйствах. Производители старались дать сырам собственные названия, чем объясняется большое количество названий, принадлежащих фактически одному и тому же сыру.
Натуральный характер сыроделие носило до середины XIX века. Рост городского населения породил спрос на сыры, для удовлетворения которого началось их промышленное производство (1860-1880 гг.), хотя первая кооперативная сыродельная фабрика открыта примерно в 1380 г. в Волаберге на Балканах. Вскоре промышленное производство стало доминировать и выработка сыров начала быстро расти.
Параллельно с количественными происходили и качественные изменения в сыроделии. Этому способствовало открытие микроорганизмов и их роли в природе и пищевом производстве. С 1890-1900 гг. для выработки сыров начали применять чистые культуры молочнокислых бактерий и пастеризацию молока, контролировать выработку сыров по титруемой кислотности, проводить созревание в регулируемых температурных условиях. В 1904 г. появились плавленые сыры. В 1930 г. в Новой Зеландии открыли бактериофаги, до сих пор являющиеся главной проблемой сыроделия.
Сыроделие в настоящее время переживает период бурного развития. Наибольший прогресс достигнут в технике производства сыра, управлении технологическими, микробиологическими и биохимическими процессами. Наряду с традиционными появилась принципиально новая технология, основанная на концентрировании молока методом ультрафильтрации. Происходит переход к использованию более активных штаммов микроорганизмов, полученных методами селекции. Сыроделие из искусства, которым оно было на протяжении тысячелетий, постепенно превращается в науку.
На территории бывшего СССР сыроделие, скорее всего, появилось на Кавказе. В некоторых горных районах до сих пор вырабатывают в домашних условиях сыры с использованием мешков из шкур животных. Первый маслодельно-сыродельный завод в Азербайджане открыт в 1843 г. в г. Нуха.
Первая сыроварня по производству сычужных сыров в России открыта в 1795 г. в селе Лотошино Тверской губернии, в имении князя Мещерского. На сыроварне вырабатывали швейцарский сыр. К 1866 г. в Европейской части России насчитывалось уже 72 помещичьих сыроварни. В основном на них вырабатывали сыры для употребления в самом хозяйстве.
Крестьянское артельное сыроделие в России начало развиваться по инициативе Николая Васильевича Верещагина, революционера-народника, брата знаменитого художника, уроженца г. Череповца. Верещагин полагал, что поставка сыров в промышленные центры значительно улучшит экономическое положение крестьянства. Артельные сыроварни вырабатывали сыры на продажу, поэтому их открытие знаменует в России начало промышленного сыроделия. Первая артельная сыроварня открыта в селе Отроковичи Тверской губернии в 1866 г., мастерами в этой сыроварне были сам Верещагин и его жена. Через год уже насчитывалось 18 артельных сыроварен. В 1870 г. Верещагиным в Петербурге была организована первая мастерская по изготовлению молочного оборудования. Таким образом, промышленное сыроделие в России возникло в тот же период, что и сыродельные фабрики в Европе и Америке. Для подготовки отечественных мастеров по сыроделию в 1871 г. в селе Едимоново Тверской губернии Верещагин с помощью Д.И. Менделеева открыл первую школу молочного хозяйства, при которой действовала собственная сыроварня. Здесь вырабатывали сыры, которые продавались не только в России, но и за рубежом.
Выдающуюся роль в развитии молочного дела сыграл Калантар Аветис Айрапетович, который в 1882 г. стал по просьбе Верещагина руководителем Едимоновской школы и преподавателем теоретических дисциплин. Вместе они при школе организовали первую молочно-хозяйственную лабораторию, позднее реорганизованную в опытную станцию для научных исследований в области молочного дела. К первой половине 20-х годов XX века в России действовало около 6500 кустарных маслодельных и сыродельных заводов, на Урале и в Сибири были построены 10 механизированных заводов. Главной заслугой Калантара было открытие в России первого учебного заведения для подготовки кадров высшей квалификации – Вологодского молочно-хозяйственного института (ныне Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Верещагина). Кроме учебных кафедр, в состав института входило 6 опытных станций (биохимическая, бактериологическая, техники переработки молока, испытания машин, зоотехническая и кор- модобывания), молочный завод, учебное хозяйство на площади 550 гектаров, постоянно действующие курсы.
Первой в России научной работой по сыроделию была диссертация П.А. Ильенкова «Рассуждения о химическом процессе приготовления сыров» (1845 г.). В 1883 г. защитил диссертацию на тему «Микроскопические исследования молока» Калантар, он же в 1903 г. издал первое практическое пособие по производству сыра «Общедоступное руководство по молочному делу». Большой вклад в развитие сыроделия внес профессор А.А. Попов, написавший популярное руководство «Сыроделие».
В 1890 г. при существующих бактериологических лабораториях были открыты молочно-хозяйственные опытные лаборатории в Петербурге, Москве, Тарту (Юрьеве). В 1902 г. такие лаборатории действовали в Томске, Кургане, Омске, Канске, Барнауле. В том же 1902 г. начал издаваться журнал «Молочное хозяйство».
В начале века большие исследования в области молочного хозяйства велись в Московской бактериолого-агрономической станции (С.А. Северин, А.Ф. Войткевич, Л.Г. Будинов, С.А. Королев). С 1914 г. центром научных исследований по молочному делу стал Вологодский молочно-хозяйственный институт (С.А. Королев, Г.С. Инихов, Я.С. Зайковский). Питомцами ВМХИ являются В.М. Богданов, В.Н. Алексеев, А.П. Белоусов, Д.А. Граников, А.В. Гудков, З.Х. Диланян, Г.В. Доильницын, И.И. Климовский, А.М. Николаев, Л.А. Остроумов, Р. Раманаускас, А.А. Розанов, А.И. Чеботарев и многие другие известные ученые.
С начала образования Международной молочной федерации (1903 г.) российские ученые активно включились в ее работу, участвуют во всех Международных молочных конгрессах, публикуют свои работы в иностранных журналах.
В 1936 г. в Угличе была создана центральная научно-исследовательская лаборатория (ЦНИИЛС), преобразованная во Всесоюзный научно-исследовательский институт маслодельной и сыродельной промышленности (ВНИИМС), который вместе с созданными филиалами в Барнауле, Каунасе и Ставрополе стал крупным научно-экспериментальным центром мирового уровня.
ВНИИМС стал центром подготовки научных кадров для сыроделия и маслоделия. Большую роль в подготовке научных кадров сыграл Ереванский зооветеринарный институт, в котором плодотворно работала школа профессора З.Х. Диланяна. В Московском технологическом институте мясо-молочной промышленности под руководством профессора Граникова Дмитрия Анатольевича воспитана целая плеяда талантливых ученых-сыроделов (А.М. Шалыгина, Лимантов, З.С. Соколова, Г.Н. Крусь). В Вологодском молочном институте подготовкой научных кадров в послевоенный период руководили профессора А.И. Чеботарев и Сливко.
Производственную базу сыроделия в России длительный период составляли полукустарные предприятия. И только к 60-м годам ХХ века стали возводиться более крупные предприятия, оснащенные импортным оборудованием. Сыр постепенно из деликатесного продукта стал превращаться в продукт массового потребления. Центрами промышленного сыроделия в России стали Краснодарский, Ставропольский и Алтайский края, Ярославская, Костромская, Тверская области.
Ассортимент сыров, вырабатываемых в нашей стране и за рубежом весьма разнообразен. Сыры отличаются друг от друга по технологическим параметрам, микробиологическим и биохимическим процессам, органолептическим показателям, химическому составу, форме и массе. Наличие огромного количества наименований связано с историческими, национальными и географическими особенностями зарождения сыров в разных странах и у различных народов. Названия многих сыров происходят от названий местности, где они были выработаны впервые (ярославский, бийский, угличский, алтайский, пошехонский и др.), а также от некоторых других географических названий (волжский, степной, горный и др.). Названия отдельных видов сыров явились производными от наименований стран (российский, армянский, голландский, швейцарский, литовский и др.). У других сыров они связаны с их формой, массой, цветом или особенностями вкуса (белый, голубой, лилипут, пикантный, острый и др.).
Огромное количество наименований привело к необходимости классификации сыров. В настоящее время существует несколько десятков различных классификаций, что объясняется не только разнообразием ассортимента, но и задачами, которые ставили перед собой их разработчики. В основе отдельных классификаций лежат экономические, технологические, биологические, сырьевые и другие характеристики сыров. В наиболее упрощенном виде все сыры можно разделить на три основных категории: традиционные, региональные и местные сыры.
К традиционным относятся сыры, производство которых получило широкое распространение во многих странах. Типичными представителями таких сыров являются эмментальский, гауда, чеддер. Их органолептические характеристики и физико-химические показатели тождественны независимо от страны, в которой был выработан сыр. У потребителя название такого сыра ассоциируется с особенностями вкуса, консистенции и рисунка продукта.
Например, сыр эмментальский, выработанный в Швейцарии, Франции, России или любой другой стране, должен иметь выраженный сладковатый, пряный вкус и запах, нежную эластичную консистенцию и рисунок, состоящий из крупных полостей шарообразной формы. Эмментальский сыр зародился в предгорных альпийских лугах Швейцарии, поэтому его часто называют швейцарским. Его технология стала следствием отгона скота на длительный летний период в горы, где богатый состав трав обеспечивал высокие удои молока с высокими органолептическими показателями и богатым витаминным, минеральным составом, с высоким содержанием жира и белка. Удаленность пастбищ от населенных пунктов явилась основанием для переработки молока прямо в горах, – так создавался этот сыр. Он имеет большие размеры, длительный срок созревания, хорошо переносит транспортировку. В дальнейшем производство подобных сыров распространилось во многих странах. В России вырабатывается целая группа сыров подобного типа (швейцарский, советский, горный, алтайский, бийский).
Родиной сыра гауда считается Голландия. На его основе созданы такие сыры, как костромской, пошехонский, голландский брусковый, ярославский и др.
К региональным относятся сыры, производство которых характерно для отдельной страны или крупного региона. Это сыры рокфор и камамбер (Франция), российский, голландский круглый, брынза (Россия), пармезан (Италия), чешир (Англия), свесия (Швеция), тильзит (Германия) и др. По объему производства это наиболее распространенная категория сыров.
Производство местных сыров, как правило, связано с условиями проживания, традициями в питании и национальными особенностями отдельных групп населения. Сюда следует отнести многие рассольные сыры, сыры с добавками, кисломолочные сыры.
Первая отечественная товароведческая и технологическая классификация сыров была разработана А.Н. Королевым. Согласно товароведческой классификации все сыры делятся на пять основных блоков, каждый из которых представлен несколькими группами. Всего в классификацию включено 18 групп сыров. В технологической классификации автор использовал признаки, характеризующие состояние сырья, технологический регламент выработки и созревания продукта. Основными из них являются: степень зрелости молока, способ его свертывания, температурные параметры обработки сырного зерна, режимы прессования, способ активизации в сырной массе молочнокислого процесса, а также условия созревания сыра.
Технологическая классификация была предложена И.Б. Гисиным. Она включает 450 вариантов сыров и использует основные технологические показатели, разделенные на два уровня. К признакам первого порядка относятся: характер свертывания молока, степень его зрелости, температура сырного зерна в период его обработки. К признакам второго порядка отнесены: условия созревания сыра (на воздухе или в рассоле), способ ухода за сыром в период его созревания, режимы прессования и пр.
Профессор З.Х. Диланян предложил классификацию сыров по качественному составу микрофлоры, участвующей в их получении. Согласно этой классификации сыры делятся на три класса, которые в свою очередь делятся на подклассы:
I КЛАСС – СЫЧУЖНЫЕ СЫРЫ
1-й подкласс (твердые сыры) – сыры, созревающие исключительно под влиянием молочнокислых или молочнокислых и пропионовокислых бактерий. Это сыры:
2-й подкласс (полутвердые сыры) самопрессующиеся сыры – сыры, созревающие под влиянием молочнокислых бактерий с обязательным хорошо развитым слоем слизи на поверхности сыра, придающим продукту специфический аммиачный вкус и запах;
3-й подкласс (мягкие сыры) – это сыры:
II КЛАСС – КИСЛОМОЛОЧНЫЕ СЫРЫ
1-й подкласс (свежие сыры) – сыры с краткосрочным созреванием, потребляемые в свежем виде;
2-й подкласс (выдержанные сыры) – кисломолочные сыры, подвергнутые более длительному созреванию.
III КЛАСС – ПЕРЕРАБОТАННЫЕ СЫРЫ
Сыры, при производстве которых используются как сычужные, так и кисломо- лочные сыры. Они делятся:
Следствием физико-химических исследований и теоретических обобщений основных процессов производства сыров явилась теория их видообразования и классификации, предложенная профессором П.Ф. Крашенининым. В качестве признаков видообразования автором приняты физико-химические показатели (энергия связи влаги с сырной массой, период релаксации сыров, массовая доля влаги, массовая доля поваренной соли, величина активной кислотности сырной массы при выработке и созревании), биологические показатели (состав микрофлоры бактериальной закваски и других микро- организмов) и технологические показатели (размер сырного зерна, температура второго нагревания). В соответствии с этой системой все отечественные сычужные сыры разделены по пяти подклассам:
Современную классификацию в 1996 г. предложили А.В. Гудков, С.А. Гудков и В.Н. Сергеев. Авторы считают, что классификация сыров должна основываться на тех показателях, которые оказывают решающее влияние на органолептические показатели и пищевую ценность продукта. К таким показателям они относят тип основного сырья, способ свертывания молока, участвующую в производстве сыра микрофлору, показатели химического состава и принципиальные особенности технологии.
По типу основного сырья сыры делятся на натуральные, вырабатываемые из коровьего, овечьего, козьего, буйволиного молока, и плавленые сыры, основным сырьем для которых являются натуральные сыры. При выработке сыров используют сычужное, кислотное, кислотно-сычужное и термокислотное свертывание сырья. Способы имеют принципиальные различия и существенно влияют на состав и свойства конечного продукта. В производстве различных сыров в состав микрофлоры входят молочнокислые и пропионовокислые бактерии, плесневые грибы, бифидобактерии, а также микрофлора поверхностной слизи. Из химических показателей в классификации используются два критерия: содержание влаги и жира в сыре. На основании анализа биотехнологических особенностей, химического состава, органолептических показателей и др. авторы разделили сыры на несколько классов, подклассов и групп.
Первый класс составляют твердые сычужные сыры с содержанием влаги меньше 48 %. Они подразделяются на пять подклассов:
Второй класс составляют полутвердые сыры, созревающие при участии микрофлоры поверхностной слизи и мезофильных молочнокислых бактерий, с содержанием влаги в сыре от 44 до 46 %. Сыры формуются наливом, вырабатываются с самопрессованием сырной массы, имеют острый аммиачный вкус и угловатый неправильный рисунок.
В третий класс отнесены мягкие, в основном самопрессующиеся сыры с содержанием влаги от 46 до 82 %. Они подразделяются на следующие подклассы:
Четвертый класс представлен рассольными сырами с содержанием соли от 3 до 8 % и влаги от 50 до 55 %. Они делятся на два подкласса:
В пятый класс включены сыры твердые, с плесенью и рассольные, вырабатываемые из овечьего молока.
В шестой класс вошли свежие, сывороточные и рассольные сыры из козьего молока.
Замыкают классификацию рассольные и свежие сыры седьмого класса, вырабатываемые из буйволиного молока или смеси буйволиного и коровьего молока.
Все перечисленные выше системы классификации сыров позволяют выделить наиболее существенные элементы технологического процесса с целью создания систем управления качеством продукта, а также создания новых видов сыров.
Из зарубежных классификаций следует привести классификацию, включенную в международный стандарт. В соответствии с этой классификацией каждый сыр характеризуется тремя основными показателями: массовой долей влаги в обезжиренной сырной массе, массовой долей жира в сухом веществе сыра и условиями созревания сыра.
По первому показателю сыры делят:
|
По второму показателю:
|
– на очень твердые (влага менее 51 %);
|
– высокожирные (более 60 % жира);
|
– твердые (от 49 до 56 %);
|
– полножирные (от 45 до 60 %);
|
– полутвердые (от 54 до 63 %);
|
– полужирные (от 25 до 45 %);
|
– полумягкие (от 61 до 69 %);
|
– низкожирные (от 10 до 25 %);
|
– мягкие (более 67 %);
|
– обезжиренные (менее 10 %) |
В последние годы появились классификации, основу которых составляют биохимические, микробиологические и физико-химические процессы, под влиянием которых происходит формирование сыра.
Делались попытки из общих схем классификации сыров отдельно выделить мягкие сыры, так как главное отличие мягких сыров от твердых заключа- ется в активном проведении молочнокислого процесса и накоплении большого количества молочной кислоты. С этой целью в производстве мягких сыров перерабатывают молоко повышенной степени зрелости, свертывание молока проводят при пониженных температурах и в удлиненные сроки, сырную массу обрабатывают без второго нагревания при температуре свертывания молока, дробление сгустка проводят на крупные куски.
На основании технологических особенностей мягких сыров создана классификация А.М. Макарьина и системы классификации, разработанные ВНИИМС и З.Х. Диланяном.
С учетом расширяющегося в настоящее время направления использования в производстве сыров сырья немолочного происхождения и создания в связи с этим новых технологий в сыроделии возникла необходимость упорядочить ассортимент продукции в сыродельной отрасли. На основании этих заключений в 2003 г. был разработан национальный стандарт Российской Федерации – ГОСТ 52176-2003 «Продукты маслоделия и сыроделия. Термины и определения» [3]. Основные термины и определения необходимо знать.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СЫРОДЕЛИИ СОГЛАСНО ГОСТ 52176-2003
Сыр. Молочный продукт, готовый к употреблению в пищу сразу после выработки или после созревания, изготовляемый из молока и/или продуктов, полученных из молока, с использованием технологий, обеспечивающих коагуляцию молочных белков с помощью молокосвертывающих ферментов и/или специальных заквасок и/или физико-химических факторов с последующим отделением сырной массы от сыворотки, ее формованием, прессованием, посолкой. Примечания. 1. Допускается использование хлористого натрия и кальция, хлоридов натрия и калия, азотнокислых солей натрия и калия. 2. Допускается в наименовании сыра указывать вид молока (кроме коровьего молока), например «сыр из овечьего молока», «сыр из козьего молока» и т.д.
В зависимости от термической и специальной обработки продукта различают:
В зависимости от технологических особенностей изготовления сыров различают:
В зависимости от массовой доли жира сыры подразделяют в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2. Термины и определения, характеризующие жирность сыров (сырных продуктов)
Термин, характеризующий жирность
|
Значения массовой доли жира в сухом веществе, %
|
||
сыра
|
сырного продукта
|
сыра
|
сырного продукта
|
высокожирный
|
–
|
более 60,0
|
–
|
жирный
|
жирный
|
от 45,0 до 60,0
|
более 45,0
|
полужирный
|
полужирный
|
от 25,0 до 45,0
|
от 20,0 до 45,0
|
низкожирный
|
–
|
от 10,0 до 25,0
|
–
|
нежирный
|
–
|
менее 10,0
|
–
|
С учетом появления новой терминологии в сыроделии возникает необходимость внести соответствующие изменения или разработать качественно новые системы классификации. Однако это не означает, что они будут сильно отличаться от традиционных, так как новые продукты с использованием сырья немолочного происхождения (сырные продукты) вырабатывают по классическим технологиям соответствующих сыров. При этом необходима корректировка некоторых технологических параметров и введение дополнительных технологических операций, связанных с обеспечением равномерности распределения немолочного сырья в нормализованных смесях.
Пищевая ценность сыров обусловлена наличием в нем комплекса веществ, определяющих его калорийность, биологическую ценность. Под потребительскими достоинствами подразумевают комплекс показателей, определяющих его соответствие запросам потребителя, удобство потребления, пригодность для транспортировки и хранения. Пищевая ценность сыров характеризует его доброкачественность (безвредность), энергетическую ценность (калорийность) и усвояемость, содержание питательных и биологически активных веществ, их соотношение, органолептическую оценку и физиологическую ценность. Под пищевой ценностью подразумевают соответствие химического состава сыра формуле сбалансированного питания взрослого человека.
Биологическая ценность сыров отражает сбалансированность продукта по содержанию в нём незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, витаминов, минеральных веществ и др.
За усвояемость сыра принимают коэффициент, показывающий, какая часть продукта используется организмом. Усвояемость зависит от субъективных факторов – внешнего вида, консистенции, вкуса, запаха и объективных – количества и качества потребляемого продукта, возраста, самочувствия и состояния организма потребителя. Сыр является легкоусвояемым продуктом (усвояемость молочного жира – 98 %, сухих веществ – 94,1 %).
Под энергетической ценностью понимают долю энергии, образующейся при биологическом окислении жиров, углеводов и белков, содержащихся в продукте и необходимых для обеспечения физиологических функций организма.
Калорийность 100 г сыра определят по формуле:
Э = К1 · Б + К2 · Ж + К3 · У, |
где Б, Ж, У – массовая доля (%) в сыре белков, жиров и углеводов; К1, К2, К3 – показатели энергетической ценности 1 г белков, жиров и углеводов соответственно 15,7 кДж (3,75 ккал), 37,67 кДж (9 ккал), 16,74 кДж (4 ккал);
Органолептическая оценка сыров является важнейшим показателем в определении их качества. Она основывается на субъективной оценке экспертов, поэтому лучше воспринимаются и оцениваются привлекательные по внешнему виду образцы, выработанные из высококачественного сырья.
Физиологическая ценность сыров характеризует влияние отдельных содержащихся в нем веществ на нервную, сердечно-сосудистую, пищеварительную и другие системы организма человека и его сопротивляемость инфекционным заболеваниям.
Состав сыров зависит не только от вида продукта, способа его выработки, но и в значительной мере от периода года. Количество витаминов значительно меньше в сыре осенне-зимней выработки, соответственно ниже его биологическая ценность и эффект физиологического воздействия.
Содержание белков в сырах:
Содержание жира:
Все сыры обладают богатым минеральным составом. В их составе обнаружены: натрий, кальций, фосфор. В некоторых из них обнаружены в небольших количествах калий, магний и железо. Витаминный состав сыров представлен следующими витаминами: А, β-каротин, В1, В2, РР, С.
Пищевая ценность сыров в основном обусловлена большим содержанием в них жира и белка, находящихся в легкоусвояемой для организма человека форме. Энергетическая ценность сыров колеблется от 10 до 18 кДж. Кроме того, следует отметить, что практически все сыры содержат в своем составе незаменимые аминокислоты, не синтезируемые в организме. Лимитирующими аминокислотами в большинстве сыров являются серосодержащие (метионин и цистин). Наиболее богатыми с точки зрения серосодержащих аминокислот являются мягкие сыры. Это обусловлено тем, что при их производстве применяются высокие температуры пастеризации, позволяющие использовать в сгустке кроме казеина еще и сывороточные белки, являющиеся хорошим источником этих аминокислот.
Решающим фактором в производстве сыров являются химический состав, физические свойства и микробиологические показатели перерабатываемого молока. Эти факторы определяют сыропригодность молока, т.е. его способность к свертыванию, образованию сгустка надлежащей плотности, а также способность к брожению и созданию среды, необходимой для развития и деятельности полезных микроорганизмов и прежде всего молочнокислых бактерий.
Сыропригодность зависит не только от состава и свойств молока, но и от особенностей биотехнологии сыров, для производства которых оно используется. Так, в производстве твердых сыров обсемененность спорами маслянокислых бактерий и сычужная свертываемость являются важнейшими показателями сыропригодности молока, а в производстве кисломолочных сыров они не играют определяющей роли. Поэтому, говоря о сыропригодности молока, подразумевают молоко, которое предназначено для выработки твердых сычужных сыров. Следует отметить, что уровень развития производства, современные технологии, новейшее оборудование позволяют перерабатывать на твердые сычужные сыры молоко практически любого качества. Однако при получении элитных сыров, сыров с ярко выраженными видовыми особенностями необходимо в качестве сырья применять молоко нормального состава.
Молоко нормального состава – это свежевыдоенное молоко от здоровых коров, полученное при полноценном кормлении не ранее чем через семь дней после отела и не позднее чем за десять дней до начала сухостойного периода. Состав и свойства «нормального» сборного молока варьируют в зависимости от породы коров, стадии лактации, сезона, кормления и других факторов. Одной из основных задач в сыроделии является сохранение состава и свойств нормального молока на пути от коровы до сыродельной ванны.
Анормальное молоко – это молоко, содержащее неприсущие нормальному молоку вещества, попадающие в него из организма коровы или после выхода из вымени, а также молоко с измененным составом и свойствами в результате болезни или плохого кормления животных.
В настоящее время в нашей стране начинает свое развитие направление производства сыров из козьего и овечьего молока. В связи с этим появилась необходимость установить требования для молока-сырья козьего и овечьего.
Кроме того, действующий ныне ГОСТ Р 52054-2003 на молоко – сырье натуральное коровье не предусматривает требований, предъявляемых к молоку в сыроделии. С учетом вышесказанного в ГНУ ВНИИМС (Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия) разработаны технические условия на молоко-сырье для сыроделия (ТУ 9811-153-04610209-2004).
Данные технические условия распространяются на молоко – сырье (коровье, козье, овечье) для сыроделия и предназначены для предприятий, изготовляющих любой вид сыра. Согласно этому документу [10]:
Таблица 3. Органолептические показатели молока-сырья для сыроделия
Наименование показателя
(характеристика)
|
Содержание характеристики для молока
|
||
Коровьего
|
Козьего
|
Овечьего
|
|
Консистенция
|
Однородная жидкость без осадка и хлопьев
|
||
Вкус и запах
|
Чистый, без посторонних привкусов и запахов, не свойственных свежему натуральному коровьему молоку
|
Специфический, свойственный козьему молоку, без посторонних привкусов и запахов
|
Специфический, свойственный овечьему молоку, без посторонних привкусов и запахов
|
Цвет
|
От белого до слабо-желтого
|
Белый, с сероватым оттенком
|
4. По физико-химическим показателям молоко должно соответствовать нормам, указанным в таблице 4:
Таблица 4. Физико-химические показатели молока-сырья для сыроделия
Наименование показателя
|
Значение показателя для молока
|
||
Коровьего
|
Козьего
|
Овечьего
|
|
Кислотность, оТ
|
От 16,0 до 19,0
|
От 17,0 до 28,0
|
От 20,0 до 28,0
|
Плотность, кг/м3, не менее
|
1027,0*
|
1028,0
|
1032,0
|
Группа чистоты
|
I
|
||
Массовая доля белка,
%, не менее
|
2,8
|
3,0
|
5,0
|
Массовая доля жира, %,
не менее
|
3,1
|
3,0
|
4,0
|
* Взамен определения плотности коровьего молока может использоваться показатель температуры замерзания коровьего молока, значение которого не должно превышать минус 0,52 оС.
5. По микробиологическим показателям молоко должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 5:
Таблица 5. Микробиологические показатели молока-сырья для сыроделия
Наименование показателя
|
Значение показателя
|
Уровень бактериальной обсемененности по редуктазной пробе, класс
|
I, II
|
Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, КОЕ/см3, не более
|
1 · 106
|
Количество соматических клеток в 1 см3, не более
|
5 · 105
|
Сычужно-бродильная проба, класс
|
I, II
|
Количество спор мезофильных анаэробных лактатсбраживающих бактерий, н.в.ч. в 1 см3, не более:
– для сыров с низкой температурой второго нагревания
– для сыров с высокой температурой второго нагревания
|
13
2,5
|
6. Содержание патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл, токсичных элементов, микотоксинов, антибиотиков, радионуклидов, пестицидов, в молоке должно соответствовать требованиям СанПиН 2.3.2.1078.
Определенное содержание жира и белка (в основном казеина) имеет значение для выхода сыра, так как в производстве сыров используется именно этот белок, переходящий в сыр в виде параказеинаткальцийфосфатного комплекса. Сывороточные белки захватываются сычужным сгустком в незначительном количестве. Содержание казеина в молоке влияет на структурно-механические свойства сычужного сгустка. Для сыроделия большое значение имеет отношение содержания в молоке казеина к жиру, так как от этого показателя зависит жирность сыра.
Молоко должно иметь высокую биологическую ценность. Биологическая полноценность характеризует молоко как среду для развития молочнокислых бактерий. Она обусловлена наличием в молоке витаминов, азотистых веществ, аминокислот, пептидов, ферментов (т.е. питательных и стимулирующих развитие микроорганизмов веществ), а также бактериофагов, антибиотиков, бактерицидных веществ, пестицидов, остатков моющих и дезинфицирующих веществ (т.е. посторонних веществ, задерживающих развитие микроорганизмов).
Для сыроделия важен и качественный состав первичной микрофлоры, особенно газообразующей (кишечной палочки и маслянокислых бактерий), содержание которой в молоке вызывает образование пороков в сыре при его созревании:
Бактериальную обсемененность молока в сыроделии определяют редуктазной, бродильной и сычужно-бродильной пробами.
По результатам бродильной пробы, проводимой при температуре 38-40 оС, судят о характере сгустка, полученного при самопроизвольном скисании молока. Молочнокислые бактерии через 12 и 24 часа образуют ровный плотный сгусток. Хлопьевидный вспученный сгусток с выделением мутной сыворотки свидетельствует о наличии в молоке посторонней газообразующей (в основном кишечной палочки) микрофлоры.
Наличие в молоке маслянокислых бактерий оценивают аналогично, только молоко перед проведением пробы пастеризуют при температуре 93-95 оС в течение 30-40 минут и охлаждают до температуры 35-40 оС, выдерживают в термостате не менее 36-ти часов. Споровые маслянокислые бактерии переносят высокую температуру и образовывают рваный сгусток со значительным выделением сыворотки.
Сычужно-бродильная проба проводится следующим образом: В широкие стерильные пробирки наливают 30 см3 молока, вносят 1 см3 0,5 %-го раствора сычужного фермента, хорошо перемешивают и ставят в термостат на 12 часов при температуре (38±1) оС. По истечении указанного времени пробирки вынимают из термостата, оценивают качество сгустка и относят его к одному из трех классов согласно таблице 6.
Таблица 6. Оценка молока по сычужно-бродильной пробе
Класс
|
Оценка качества молока
|
Характеристика сгустка
|
I
|
Хорошее
|
Сгусток с гладкой поверхностью, упругий на ощупь, без глазков на продольном разрезе, плавает в прозрачной сыворотке, которая не тянется и не горькая на вкус
|
II
|
Удовлетворительное
|
Сгусток мягкий на ощупь, с единичными глазками (1-10), разорван, но не вспучен.
|
III
|
Плохое
|
Сгусток с многочисленными глазками, губчатый, мягкий на ощупь, вспучен, всплыл кверху или вместо сгустка образуется хлопьевидная масса
|
Для образования качественного сгустка молоко должно содержать достаточное количество микроэлементов. В молоке содержатся соли калия, кальция, натрия, магния, неорганических и органических кислот. Преобладают фосфорнокислые (фосфаты), лимоннокислые (цитраты) и хлористые (хлориды) соли, которые находятся в молоке в виде ионно-молекулярных и коллоидных растворов.
Особое значение для сыроделия имеет содержание в молоке кальция и фосфора, которые необходимы для получения сгустка нормальной плотности. Массовая доля кальция в молоке колеблется от 110 до 140 мг/100 г.
Около 22 % всего кальция прочно связаны с казеином. Остальные 78 % входят в состав фосфорнокислых и лимоннокислых солей кальция. Наибольшее значение в практике сыроделия имеют фосфаты кальция, часть которых находится в состоянии истинного раствора, часть – в виде коллоидного состояния. Соотношение этих двух форм фосфора и кальция играет важную роль в стабилизации коллоидных белковых частиц молока. Между ними устанавливается равновесие, нарушение которого приводит к образованию дряблого со слабоотделяющейся сывороткой сгустка и потере большого количества казеина с сывороткой, а значит, и к снижению выхода сыра.
Все перечисленные выше факторы оказывают влияние на способность молока образовывать плотный сгусток под действием сычужного фермента. На практике такую способность молока проверяют по сычужной пробе, которая проводится следующим образом: 10 см3 молока смешивают с 2 см3 1 %-го раствора сычужного фермента и помещают в термостат при температуре 35 оС и отмечают продолжительность образования сгустка.
В зависимости от продолжительности свертывания молоко относят к одному из трех типов:
При этом следует помнить, что варьирование режимами и дозами реагентов должно проходить в пределах, допустимых технологическим регламентом.
В заключение можно отметить, что сыропригодность – это широкое комплексное понятие и характеризуется нормальным микробиологическим и физико-химическим состоянием свежего молока, полученного от здоровых животных в условиях их правильного кормления и строгого соблюдения санитарно-гигиенических правил.
Нормальные запахи и вкус молока легко меняются. Такие изменения рассматриваются обычно как пороки. Образованию их могут способствовать следующие причины:
На основании этого все пороки сырья условно можно разделить на четыре группы:
Пороки кормового происхождения. Причинами пороков этой группы являются скармливание животным растений, придающих молоку специфический запах и горький вкус.
Для предупреждения пороков этой группы необходимо улучшать кормовую базу ферм, правильно составлять рационы кормления животных, соблюдать чистоту и проветривать скотные дворы.
Пороки бактериального происхождения ухудшают вкус и запах молока, изменяют его цвет и консистенцию, при хранении прогрессируют. К таким порокам относят:
Появления пороков этой группы можно избежать при строгом соблюдении санитарно-гигиенических условий получения молока, при правильном и хорошо организованном его сборе, транспортировке и хранении, а также при своевременной его первичной обработке.
Пороки физико-химического происхождения обусловлены отклонениями состава и свойств молока и влияют на технологические условия выработки сыров. К этой группе пороков относят:
Пороки технического происхождения возникают в результате неправильной или неумелой обработки молока. К этой группе относятся следующие пороки:
Порок возникает при попадании в молоко посторонних частиц. Такое молоко нередко содержит патогенную микрофлору.
Вырабатываемые из такого молока продукты быстро портятся. Этот порок является прогрессирующим. Для предотвращения необходимо строго контролировать состояние металлических предметов, имеющих контакт с молоком, или использовать нержавеющую сталь.
Цель подготовки молока к свертыванию – обеспечить необходимые для выработки сыра состав и свойства молока. Подготовка молока к свертыванию включает следующие технологические операции: очистка, резервирование и созревание молока, его нормализацию, пастеризацию нормализованного молока, охлаждение до температуры свертывания, внесение бактериальной закваски, хлорида кальция и сычужного фермента.
К качеству молока, используемого для выработки сыров, предъявляются повышенные требования, которые определены Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) и ТУ 9811-153-04610209-2004 «Молоко сырое – сырье для сыроделия».
Технологическая блок-схема выработки сыра включает несколько операций, которые предшествуют собственно изготовлению сыра, и к проведению каждой из них предъявляются особые требования. Отступление от этих требований может негативно отразиться на качестве готового продукта и его безопасности. Неслучайно каждая технологическая операция является критической точкой, контроль которой непременно входит в программу производственного контроля, разрабатываемую на предприятии-изготовителе.
Сразу после приемки молоко подвергают очистке на центробежных очистителях, которые отличаются от сепараторов-сливкоотделителей устройством барабана: тарелки не имеют отверстий, нет верхней разделительной тарелки, изменена конструкция тарелкодержателя, грязевое пространство барабана увеличено, вместо двух приемников для сливок и обезжиренного молока имеется лишь один для очищенного молока. Традиционно в технологических линиях центробежная очистка молока осуществляется при 35–45 °С, так как в этих условиях осаждение механических загрязнений наиболее эффективно вследствие увеличения скорости движения частиц.
Продолжительность безостановочной работы молокоочистителей составляет 3–4 ч (с автоматической выгрузкой осадка – до 10 ч) при обычной степени загрязненности молока и его нормальной кислотности. При очистке молока с кислотностью выше 20 °Т или со значительными механическими загрязнениями продолжительность безостановочной работы сепаратора уменьшается.
Для очистки молока от клеток и спор микроорганизмов нашел применение метод бактофугирования. Наиболее часто его используют в сыроделии для очистки от спор маслянокислых бактерий, вызывающих порок «позднее вспучивание». Принцип метода основан на том, что плотность микроорганизмов несколько превышает плотность молока, поэтому они легко могут оседать под воздействием центробежной силы и удаляться из молока. Бактофуги действуют по принципу центробежного очистителя, но имеют большую частоту вращения. Бактерии, собирающиеся в периферийной части барабана, постепенно удаляются в виде суспензии, которая концентрируется в обезжиренном молоке, через сопла.
Необходимо знать, что объем бактофугата, удаленного из молока, составляет около 3 % и содержит до 7 % молочного белка, что представляет собой высокую степень его потери.
В последние годы для уничтожения спор и бактерий в молоке все шире находит применение процесс микрофильтрации. Обезжиренное молоко фильтруется через мембрану со специальным диаметром пор, и до 99,5 % спор и бактерий удерживается в ретентате над мембраной.
В некоторых системах данный ретентат смешивается со сливками, подвергается высокотемпературной обработке и далее снова вводится в обезжиренное молоко. Ретентат подается обратно на вход сепаратора, а споры и бактерии удаляются из сепаратора с помощью обычной процедуры удаления шлама. Например, шведская компания «Alfa Laval» разработала процесс, где молоко, предназначенное для производства сыра, нагревают до 40–50 °С для облегчения отделения сливок, затем порцию молока подвергают микрофильтрации, получая молоко с низким содержанием спор и бактерий. Ретентат направляют на УВТ-обработку и смешивают со сливками и обезжиренным молоком, полученную смесь – в сыродельную ванну.
Молоко сразу после выхода из вымени коровы непригодно для выработки сыра, так как в нем присутствуют природные антибактериальные системы, которые подавляют или ингибируют рост необходимой микрофлоры во время выработки сыра. Кроме того, в парном молоке недостаточно доступных для микрофлоры заквасок источников азота, в которых она нуждается в стартовый период развития, и слишком высокий окислительно-восстановительный потенциал, так как молоко во время дойки и перекачки насыщается воздухом.
Продолжительность «бактерицидной» фазы зависит от температуры, до которой охлаждено молоко, и может длиться от 2 ч (если молоко не охлаждали, т. е. оно парное) до 48 ч (если температура охлаждения после доения около 0 °С).
Согласно ТР, резервирование молока заключается в хранении его при температуре от 2 до 6 °С не более 36 ч после дойки, очистки и охлаждения в местах резервирования, оборудованных резервуарами, центробежными очистителями, охладителями с учетом времени перевозки, в том числе на предприятии – изготовителе сыра не более 12 ч.
Почему введены ограничения по хранению молока? В сыроделии хранение сырого молока более суток при низких температурах снижает его сыропригодные свойства: изменяется структура казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК), вследствие чего замедляется процесс свертывания и обработки сырного зерна, происходит накопление термостойких неспецифических протеаз и липаз, как продуктов метаболизма психротрофных микроорганизмов. Происходят нежелательные изменения состава молока, влияющие на выход сыра.
Наибольшую опасность для качества сыра при холодном хранении сырого молока представляет размножение психротрофных микроорганизмов. Они влияют на качество и выход сыра: могут расщеплять белки и жир молока с образованием продуктов, остающихся в сыворотке, и образовывать термостабильные протеиназы и липазы, которые не погибают при пастеризации, и в дальнейшем при созревании сыра способствуют появлению пороков вкуса – горечи и прогорклости.
Поэтому длительность хранения сырого молока необходимо определять с учетом исходного содержания этих микроорганизмов: чем их больше, тем продолжительность хранения должна быть максимально сокращена.
Сортировка молока. Молоко может поступать на завод и сразу после дойки, и после некоторого хранения. Условно его можно назвать зрелым и незрелым, хотя степень зрелости не определяется продолжительностью хранения. Если молоко поступает в незрелом виде, то проводят технологическую операцию «созревание».
В случае, когда молоко поступает на предприятия сразу после его получения на фермах, его необходимо подвергать созреванию. Свежевыдоенное парное молоко имеет бактерицидные свойства и не пригодно для сыроделия, так как является неблагоприятной средой для развития микроорганизмов, плохо свертывается сычужным ферментом, образует дряблый, плохо отде- ляющий сыворотку сгусток.
Цель созревания молока – улучшение его как среды для развития микрофлоры заквасок и молокосвертывающих ферментов. В процессе созревания необходимо:
Ведущую роль в созревании молока играет микрофлора, что и отличает созревание от резервирования. В результате её развития кислотность молока возрастает на 1-2 оТ.
Созревание молока положительно влияет на его сыропригодные качества, значительно улучшается свертываемость молока сычужным ферментом, что обеспечивает получение сгустка необходимой прочности и упрощает его обработку.
Существует несколько способов получения зрелого молока:
На практике чаще всего с целью экономии времени и энергетических ресурсов созреванию подвергают только часть молока, в сыродельной ванне его смешивают с незрелым. При этом придерживаются следующих норм: кислотность смеси перед свертыванием должна быть 18-19оТ – для сыров голландской группы; 18-20оТ – для сыров типа швейцарского; 21-22оТ – для российского и чеддера; 23-25оТ – для мягких сыров.
Содержание и степень использования жира в сыре зависит от соотношения в смеси жира и белка. Для получения стандартного продукта проводят нормализацию сырья. В сыроделии принято нормировать содержание жира в продукте по отношению не к общей массе сыра, а по отношению к массе его сухого вещества (массовая доля жира в сухом веществе сыра).
Содержание жира в сухом веществе сыра (Жсв) зависит от соотношения между жиром и белком, степени их использования, от соотношения между различными фракциями белков молока, степени посолки сыра и распада белковых веществ в процессе созревания и определяется по формуле:
Жсв = Жс • 100 / (100 - Вс),
где Жс – абсолютная массовая доля жира в сыре, %; Вс – массовая доля влаги в сыре, %.
Расчет жирности нормализованной смеси (Жнм) проводят по формуле:
Жнм = К • Бм • Жсв / 100,
где К – коэффициент, равный 2,16 – для сыров 50 %-й жирности; 1,98 – для сыров 45 %-й жирности; 1,86 – для сыров 40 %-й жирности; 1,54 – для сыров 30 %-й жирности; Бм – массовая доля белка в молоке.
Если фактическая массовая доля жира в сухом веществе сыра отличается от требуемой (нормативной), устанавливают поправочный коэффициент (Кп) по формуле:
Кп = Жт • (100 - Жф) / [Жф • (100 - Жт)],
где Жт – требуемая массовая доля жира в сухом веществе сыра, %; Жф – фактическая массовая доля жира в сухом веществе сыра, %.
С помощью поправочного коэффициента уточняют массовую долю жира в нормализованной смеси (Жнм1) при последующей выработке по формуле:
Жнм1 = Жнм • Кп.
Таким образом, проводят 3-4 выработки, находят среднеарифметиче- ское коэффициента и пользуются им в последующих выработках.
В настоящее время при производстве сыра довольно часто стали применять концентрирование молока путем его ультрафильтрации, это позволяет достигнуть в сыре необходимой массовой доли белка и улучшает качество сгустка. Ультрафильтрация осуществляется после нормализации молока по жиру перед его пастеризацией при температуре (50±5) оС. При этом обычно операция созревания молока исключается. Процесс концентрации ведут до массовой доли сухих веществ (14±2) % в зависимости от вида сыра.
Получаемый после ультрафильтрации концентрат имеет молочный чистый вкус, текучую однородную консистенцию, цвет от белого до слабо-желтого, кислотность – не более 23 оТ. Повышение кислотности обусловлено увеличением массовой доли белка в концентрате.
Главной целью пастеризации является снижение содержания в молоке патогенных и технически вредных микроорганизмов до уровня, при котором они при последующем нормальном ходе технологического процесса не могут нанести ущерба качеству готового продукта. При этом следует учитывать, что условием, ограничивающим параметры пастеризации, является максимальное сохранение состава и физико-химических свойств молока, оказывающих влияние на выход и качество сыра.
К сожалению, полностью выполнить эти требования пока не удается, так как даже минимальные режимы пастеризации вызывают изменения белковой фракции молока (снижение растворимых белков) и его солевого состава (осаждение части ионов Са2+, играющих важнейшую роль в процессе образования сгустка).
Учитывая вышесказанное, режимы пастеризации в традиционном сыроделии устанавливают минимально возможными. В настоящее время пастеризация молока при температуре 65 оС с выдержкой в течение 30-ти минут на сыродельных заводах практически не применяется из-за большой продолжительности процесса. Поэтому в сыроделии приняты режимы пастеризации: 71-72 оС с выдержкой 20-25 секунд – для сыров с высокой температурой второго нагревания; 74-76 оС с выдержкой 20-25 секунд – для сыров с низкой температурой второго нагревания и в случае высокой бактериальной обсеменённости молока-сырья. Только для мягких сыров допускается, а иногда и рекомендуется по технологическому регламенту использовать высокотемпературную мгновенную пастеризацию – 80-85 оС и даже 90-95 оС – для сыров, полученных способом термокислотной коагуляции белков молока.
Для удаления из молока мелкодисперсной газовой фазы и летучих соединений, обусловливающих посторонние привкусы и запахи, его при необходимости подвергают вакуумной обработке, которую целесообразно проводить одновременно с пастеризацией, используя для этого специальные дезодораторы. Дезодорация проводится при следующих режимах: 70-72 оС при 68-62 КПа или 40-45 оС при 92-90 КПа. После вакуумной обработки во избежание повторного захвата воздуха молоко подается на дно сыродельной ванны, что- бы минимально избежать его контакта с воздухом.
Температурные режимы пастеризации молока в сыроделии не уничтожают споровые формы микроорганизмов и часть термофильной микрофлоры. Для бактериальной очистки молока от вегетативных клеток спорообразующих бактерий, термофильных микроорганизмов, лейкоцитов, спор маслянокислых бактерий используют бактофугирование молока, которое с последующей пастеризацией его при температуре 70-72 оС снижает содержание общего количества бактерий до 99,97 % от их первоначального количества.
Бактофугирование молока осуществляется одновременно с непрерывной стерилизацией бактофугата и возвратом его в производственный цикл. В случае большого загрязнения молока бактофугат в молоко не вносят.
Как уже говорилось, в результате пастеризации молока нарушается равновесие между разными формами солей кальция, вследствие чего резко снижается его способность свертываться сычужным ферментом.
Для получения под действием сычужного фермента сгустка необходимой плотности в пастеризованное молоко вводят соли кальция (главным образом, хлорид кальция в виде 40 %-го раствора). На 100 кг нормализованной смеси вносят от 10 до 40 г кристаллического СаСl2.
Установлено, что вместо хлорида кальция можно применять и его фосфорнокислые соли. Так, внесение 15-40 г монокальцийфосфата Са(НРО4)2 на 100 кг смеси восстанавливает свертываемость молока.
При выработке сычужных сыров молочный сгусток образуется под действием молокосвертывающих энзимов, однако немаловажное значение имеет использование при свертывании молока микрофлоры заквасок. Микрофлора заквасок состоит из специально отобранных видов молочнокислых бактерий, которые вносят в молоко после пастеризации, уничтожающей большую часть природной микрофлоры молока.
Микрофлора заквасок выполняет в производстве сыра следующие функции:
Кислотообразующая активность, характеризующая скорость сбраживания лактозы, – важнейший показатель заквасок, так как отклонение скорости кислотообразования во время выработки сыра в любую сторону от оптимального уровня наносит большой ущерб качеству продукта.
По физиологическому состоянию микрофлоры закваски можно разделить на консервированные, в которых микрофлора находится в состоянии анабиоза, и активные. Первые вырабатывают с использованием в качестве консервирующего фактора чаще всего дегидратации или замораживания. Такие закваски имеют высокую стойкость, что позволяет транспортировать их на большие расстояния. Вырабатывают также жидкие консервированные закваски, в качестве консервирующего фактора в них применяют 10-20 %-й раствор глицерола и высокие концентрации сухих веществ молока, но они обладают довольно низкой стойкостью в хранении и в России применяются крайне редко.
Активные закваски готовят путем реактивации и размножения до требуемого количества клеток микрофлоры консервированных заквасок. Реактивацию и размножение проводят в молоке или благоприятных для роста микрофлоры заквасок средах, которые готовят на молочной основе.
В настоящее время все чаще для накопления биомассы молочнокислых бактерий используют специальные лактозосодержащие среды, позволяющие отделить клетки от среды, поддерживать рН на заданном уровне, благоприятном для выращивания микроорганизмов, сконцентрировать биомассу отделением бактериальных клеток от культуральной среды, применить защитные среды и лиофилизацию для консервирования биомассы. Концентрация клеток, их активность в таких заквасках значительно выше, они лучше хранятся. Принято их называть бактериальными концентратами или бактериальными препаратами (БК или БП).
Концентрация жизнеспособных клеток микроорганизмов в бактериальных консервированных заквасках составляет обычно (1-2) · 109 КОЕ/г или см3, в бактериальных препаратах и концентратах (100-150) · 109 КОЕ/г или см3. При использовании бактериальных заквасок требуется несколько их пересадок в молоке, чтобы получить необходимое количество клеток лактобактерий, замена заквасок препаратами сокращает количество пересадок до одной.
Для улучшения технологических и органолептических качеств заквасок, а также с целью повышения их фагорезистентности обычно в их состав вводят несколько штаммов микроорганизмов.
В зависимости от видового состава заквасок, применяемых в сыроделии, их принято условно делить на 3 группы:
- для сыров с низкой температурой второго нагревания;
В их состав входят мезофильные молочнокислые стрептококки: кислотообразующие (Str. lactis, Str. cremoris) и ароматобразующие (Str. citrovorus, Str. paracitrovorus, Str. diacetilactis, Str. acetoinicus). Ароматобразующие микроорганизмы отличаются от кислотообразующих способностью сбраживать лимонную кислоту и ее соли с образованием СО2. Кроме того, Str. citrovorus и Str. paracitrovorus сбраживают 60-80 % глюкозы гетероферментативным путем, переводя ее в молочную кислоту и образуя в результате летучие кислоты. Гомоферментативные микроорганизмы Str. lactis и Str. cremoris сбраживают до 95 % глюкозы с образованием молочной кислоты. Применение бактериальных заквасок без ароматобразующих микроорганизмов приводит к получению сыра без рисунка (слепой сыр) с повышенной кислотностью и колющейся консистенцией. Выпадение из состава Str. lactis и Str. cremoris понижает активность закваски, приводит к излишне развитому рисунку в сыре и усилению развития вредной микрофлоры.
– для сыров с высокой температурой второго нагревания;
В эту группу заквасок обычно включают мезофильные молочнокислые палочки (L. рlantarum, L. casei), обладающие специфическим антагонистическим действием на маслянокислые бактерии, колибактерии и патогенную микрофлору. При выработке сыров с высокой температурой второго нагревания, которое задерживает рост мезофильных стрептококков, непременным компонентом заквасок являются термофильные молочнокислые бактерии (Str. thermophilus, L. helveticum, L. lactis). В формировании вкуса, аромата и рисунка сыров этой группы принимают участие пропионовокислые бактерии. Их также вводят в состав заквасок этой группы.
- для сыров типа чеддер.
В заквасках этой группы сыров применяются различные сочетания штаммов Str. lactis, Str. cremoris. Иногда к ним добавляют культуры молочнокислых палочек. Наличие в этих заквасках ароматобразующих стрептококков может привести к появлению трещин, пустот и образованию нетипичного вкуса сыра.
Перечисленные выше закваски применяются в производстве сыров, созревающих только при участии молочнокислых и пропионовокислых бактерий, т.е. сыров, у которых созревание проходит в анаэробных условиях.
Однако существуют группы сыров, где доминирующую роль в созревании играет аэробная микрофлора. Изменения в слоях сыра, контактирующих с воздухом, вызываемые поверхностной микрофлорой, в той или иной степени распространяются по всей массе сыра, что обусловливает специфические органолептические свойства таких сыров.
Сыры, созревающие в аэробных условиях можно классифицировать следующим образом:
В состав микрофлоры поверхностной слизи входит Bact. Lines. Микрофлора слизи образует большое количество щелочных продуктов распада белков, а также протеолитических ферментов, которые диффундируют внутрь сыра, снижают кислотность в поверхностных слоях и осуществляют гидролиз казеина с образованием специфических вкусовых и ароматических веществ.
В состав плесеней, развивающихся на поверхности сыра, входят Penicillium candidum и Penicillium album.
При созревании сыров типа рокфор применяется зелено-голубая плесень Penicillium roquforti, развивающаяся внутри головки сыра.
Чтобы предотвратить вспучивание сыров, выработанных из молока, подозрительного на наличие газообразующей микрофлоры, в молоко перед свертыванием разрешается вносить химически чистые азотнокислые соли калия или натрия. Азотнокислые соли, являясь нестойкими химическими соединениями, в молоке восстанавливаются, теряя кислород и превращаясь в нитриты. Кишечная палочка при наличии в среде молекул кислорода не образует углекислоту, водород и другие продукты распада молочного сахара, способствующие вспучиванию сыров.
На молочнокислые бактерии нитриты действуют в значительно меньшей степени, не препятствуя накоплению молочной кислоты, которая также угнетает газообразующие бактерии.
В сыре нитриты разлагаются, восстанавливаясь до аммиака. Поэтому внесение азотнокислых солей калия или натрия в количествах 15-20 г на 100 кг молока не вызывают пороков в готовом продукте.
Приятный кремово-желтый цвет молока в летний период обусловлен наличием в молочном жире красящего вещества – каротина. В зимний период молоко практически не содержит каротина, что обусловливает его белый цвет. От цвета молока соответственно зависит и цвет сырного теста, поэтому в зимний период для придания сырному тесту приятного желтого цвета в молоко перед свертыванием часто добавляют натуральные растительные красители – каротин или аннато в виде водных растворов.
Свертывание молока – основной прием выделения молочного белка в сыроделии, обычно в сгусток выделяется казеин, остальные белки отходят в сыворотку, поэтому их принято называть сывороточными.
Свертывание молока может быть сычужным и кислотным. По типу свертывания сыры делят на сычужные и кисломолочные.
Сычужное свертывание происходит от воздействия сычужного фермента на молоко.
Сычужный фермент выделяется железистыми клетками IV отдела желудка жвачных животных – сычуга. В наибольшем количестве сычужный фермент образуется в молочный период жизни телят. Получают его в заводских условиях по специальной технологии, предусматривающей сушку сычугов, измельчение, высаливания белков. Выделенные таким образом белки высушивают, измельчают на шаровых мельницах. Сухой препарат смешивают с хлоридом натрия и получают сычужный порошок. Определяют его свертывающую активность. Для получения 1 кг сычужного порошка требуются желудки 13-ти телят. 1 кг порошка обеспечивает выработку 4 т сыра. В настоящее время используются не только желудки телят, но и ягнят (приблизительно недельного возраста).
Кроме того, в сыроделии используются пепсины (говяжий, свиной и других животных). Имеется ряд молокосвертывающих препаратов на основе использования пепсинов животного происхождения. Молокосвертывающий ферментный препарат ВНИИМС (ФП) состоит из 50% сычужного фермента и 50 % говяжьего пепсина. Его рекомендуют для производства сыров с низкой температурой второго нагревания. Препарат ФП-2 содержит 25 % сычужного фермента и 75 % говяжьего пепсина и используется для сыров типа российского. ФП-6 – смесь куриного и говяжьего пепсинов.
Определение свертывающей активности и дозы сычужного фермента, внесение его в молоко
Сычужный фермент вносят в сыродельную ванну с охлажденным после пастеризации до 35 оС молоком, в которое предварительно добавлен хлорид кальция и необходимая для данного вида сыра закваска.
Доза сычужного фермента, необходимого для свертывания молока, определяется по формуле:
Х = М · Тф / 600 · Тт,
где Х – количество 1 %-го раствора сычужного фермента, дм3; М – количество молока, дм3, Тф – продолжительность свертывания 100 см3 подогретого до температуры свертывания молока 10 см3 раствора фермента, с (отсчет ведут от мо- мента внесения раствора до образования нормального сгустка); Тт – необходимая продолжительность свертывания молока, мин.
На практике необходимое количество сычужного фермента удобнее определять с помощью прибора ВНИИМС, который представляет собой цилиндр с калиброванным отверстием в дне и со шкалой, нанесенной на внутренней стороне сосуда. В цилиндр с закрытым отверстием наливают подготовленное к свертыванию молоко (с температурой свертывания и внесенными в молоко закваской и хлоридом кальция) до нулевой отметки. В молоко добавляют 10 см3 2,5 %-го раствора сычужного фермента, быстро перемешивают и открывают отверстие. В тот момент, когда произойдет свертывание, молоко из отверстия перестанет вытекать. Уровень оставшегося в цилиндре молока покажет потребное количество сычужного фермента в г на 100 кг молока. Этот прием необходимо проводить в каждой сыродельной ванне, чтобы учесть разнородность молока и активность применяемого фермента.
Под свертывающей активностью понимают количество частей молока, которое свертывается одной частью фермента при температуре 35 оС в течение 40 минут. Отсюда, если активность сычужного фермента составляет 100 тыс. единиц, это значит, что 1 часть сычужного фермента свертывает 100 тыс. частей молока (1 г фермента – 100 кг молока). Однако в сыроделии норма расхода фермента более высокая: 2,5 г на 100 кг молока, так как температура свертывания может быть ниже 35 оС и продолжительность свертывания необходима менее 40 минут.
Механизм действия сычужного фермента
Свертывание молока сычужным ферментом (или его заменителем) представляет собой два совместно протекающих процесса. Процессы эти необратимы. Существует несколько теорий сычужного свертывания. С позиции гидролитической теории (см. Остроумова Т.А. Химия и физика молока: учебное пособие. – Кемерово, 2004. – С.128-130) механизм сычужной коагуляции объясняется следующим образом:Под действием внесенного сычужного фермента происходит гидролиз полипептидных цепей к-казеина казеинаткальцийфосфатного комплекса между фенилаланином и метионином. В результате молекулы к-казеина распадаются на гидрофобный пара-к-казеин и гидрофильный гликомакропептид.
В результате происходит потеря отрицательного заряда мицеллой, частичное разрушение гидратной оболочки – система теряет устойчивость, следствием чего является появление хлопьев белка (первая стадия – индукционная).
Потеря к-казеином функций защитного коллоида создает условия для интенсивной коагуляции с участием в структурообразовании параказеина ионов кальция (вторая стадия). На этой стадии формируется пространственная сетка сгустка.
Свертывание молока позволяет получить сгусток, разделяющийся после соответствующей обработки на две фазы: твердую, в которой содержатся преимущественно казеин и жир, и жидкую, содержащую растворенные в воде вещества молока (молочный сахар, растворимые белки и соли молока).
В производстве сыра имеет значение прочность полученного сгустка, которая является условием, определяющим выход сыра, его консистенцию и отход жира в сыворотку. Слабый сгусток дробится неравномерно, образуется много мелких частиц сырной пыли, которые теряются с сывороткой.
Плотность сгустка зависит от содержания в молоке казеина, степени зрелости молока, температуры свертывания, добавления солей кальция и не зависит от дозы сычужного фермента. Продолжительность свертывания молока в зависимости от вида сыра составляет от 25-ти до 60-ти минут и зависит от различных факторов.
На скорость свертывания оказывают влияние следующие факторы:
1) температура свертывания;
2) рН среды;
3) концентрация солей кальция;
4) доза фермента и др.
Оптимум действия сычужного фермента – 43-45 оС; для пепсинов – 40-41 оС, при температуре ниже 10 оС свертывание протекает очень медленно, может даже не произойти. Температура свертывания установлена 28-35 оС, что объясняется необходимостью создания благоприятных условий не только для фермента, но и для молочнокислой микрофлоры закваски.
При нормальной кислотности (кислотность 20 оТ) и жирности смеси температура свертывания составляет 32-35 оС, при повышенной кислотности (22 оТ – это характерно в производстве мягких сыров) – 28-32 оС. Пониженные температуры свертывания в производстве мягких сыров устанавливаются также еще и с целью получения более влажного сырного зерна.
С увеличением кислотности смеси следует понизить температуру свертывания на 0,5-1,5 оС на каждый градус кислотности.
Увеличение дозы хлорида кальция от 10 до 50 г на 100 кг нормализованной смеси увеличивает активность фермента на 20-60 %.
Скорость коагуляции казеина зависит от количества добавляемого сычужного фермента. Установлено, что продолжительность образования сгустка зависит от дозы фермента обратно пропорционально. Для определенной пробы молока (кислотности, степени зрелости, температуры) эта закономерность может быть выражена следующим уравнением:
С · t = const,
где С – концентрация фермента в г сухого препарата на 1 дм3 молока;
t – продолжительность свертывания, с.
Эту же закономерность можно записать в виде уравнения:
Х · t / m = const,
где Х – доза фермента в г; m – масса молока, кг.
Численное значение константы увеличивается при использовании сычужно-вялого молока и малой активности фермента. Предложенное уравнение с достаточной степенью точности позволяет на практике определить дозу сычужного фермента для заданной продолжительности свертывания определенного образца молока по проведенной пробе на свертываемость. На основании этого закона разработан так называемый прибор ВНИИМС, принцип действия которого описан ранее.
Целью обработки сгустка является создание условий для микробиологических и ферментативных процессов, необходимых для выработки сыра. Это достигается частичным обезвоживанием сгустка. В полученной сырной массе должно оставаться определенное количество сыворотки с растворенными в ней молочным сахаром и солями.
В готовом сгустке продолжается молочнокислое брожение и размножение внесенных в молоко молочнокислых бактерий. По мере уплотнения структурные элементы сгустка сближаются, вследствие чего уменьшаются капиллярные пространства и освобождается находящаяся в них сыворотка.
Степень и скорость выделения сыворотки при обработке сгустка зависят от состава молока, его кислотности, режимов предварительной обработки и других факторов, из которых решающим является кислотность молока.
Накопившаяся в сгустке молочная кислота снижает электрический заряд белков и тем самым уменьшает их гидрофильные свойства: белки легко отдают влагу и сгусток обезвоживается. Однако из молока с излишне высокой кислотностью образуется сгусток, быстро выделяющий сыворотку, что приводит к сильному обезвоживанию сырной массы и ухудшению ее структурно-механических свойств.
В целях ускорения выделения сыворотки, интенсификации молочнокислого процесса, увеличения объема микрофлоры и повышения кислотности сырной массы сгусток дробят, вымешивают (обрабатывают) и проводят второе нагревание сырного зерна.
Технологические операции проводят в следующей последовательности:
Продолжительность этих операций строго не лимитируется – она зависит от вида сыра, свойств сгустка и сырного зерна, интенсивности развития молочнокислого процесса. Ориентировочная продолжительность этих операций указывается в инструкциях по выработке отдельных видов сыров.
При обработке сырного зерна допускается проведение дополнительных технологических операций – разбавление сыворотки водой и частичная посолка сыра в зерне.
Операцию производят механическими ножами-мешалками. При этом необходимо обеспечить получение сырного зерна требуемых размеров при максимально возможной его однородности по этому показателю.
Обработку сгустка низкой плотности ведут осторожно, в замедленном режиме. Постановку излишне плотного или быстроуплотняющегося сгустка осуществляют, по возможности, ускоренно, но без резких движений, способствующих образованию сырной пыли.
Режимы вымешивания должны исключать слипание и слеживание сырных зерен, так как при этом чрезвычайно затрудняется выделение сыворотки из внутренней части образовавшихся комков.
Продолжительность разрезки сгустка и постановки зерна составляет в среднем для сыров с высокой температурой второго нагревания – (20±5) минут; для сыров с низкой температурой второго нагревания – (15±5) минут.
Основная часть зерна после постановки должна иметь следующие размеры: для сыров с высокой температурой второго нагревания – (6±1) мм; для сыров с низкой температурой второго нагревания – (8±1) мм.
Чем меньше зерно, тем больше его удельная поверхность и быстрее выделяется из него сыворотка. Однако следует учитывать, что слишком мелкие зерна быстро пересушиваются, грубеют, теряют клейкость. Эта часть сырной массы при формовании концентрируется на пограничной части сырного пласта и отрицательно влияет на его замыкаемость и прочность, что в дальнейшем может привести к возникновению порока «самокол».
Кроме того, с уменьшением размеров зерна увеличивается отход в сыворотку белковых фракций.
Для нормального протекания технологического процесса имеет значение также и форма сырного зерна. Наиболее желательна округлая форма, при которой зерно менее подвержено слипанию.
В процессе постановки зерна, когда выделится достаточное количество сыворотки, вымешивание прекращают, очищают стенки ванны от оставшегося прилипшего сгустка и удаляют часть сыворотки: для сыров с высокой температурой второго нагревания – (15±5) %; для сыров с низкой температурой второго нагревания – от 20 до 50 % от первоначального количества перерабатываемого молока.
Перед вторым нагреванием допускается удаление еще некоторой части сыворотки (от первоначального количества молока): (15±5) % – для сыров с высокой температурой второго нагревания; до 25 % – для сыров с низкой температурой второго нагревания.
Допускается проводить отбор сыворотки в один прием. В этом случае его проводят через (15±5) минут обязательного вымешивания после постановки зерна.
Зерно вымешивают до определенной степени упругости, конец вымешивания определяют по степени уплотнения зерна и нарастанию титруемой кислотности сыворотки.
Общая продолжительность процесса от начала разрезки до второго нагревания составляет в среднем для сыров с высокой температурой второго нагревания – (60±10) минут; для сыров с низкой температурой второго нагревания – (25±10) минут.
Зерно, хорошо подготовленное ко второму нагреванию, характеризуется упругостью, потерей первоначальной клейкости. Слегка сжатое в комок, оно не продавливается между пальцами.
При нормальном течении молочнокислого процесса при вымешивании зерна нарастание кислотности сыворотки составляет (1±0,5) оТ – для сыров с высокой температурой второго нагревания и (1,5±0,5) оТ – для сыров с низкой температурой второго нагревания.
При накоплении молочной кислоты, кроме снижения электрического заряда белков, происходит потеря кальция из казеиновой мицеллы. Потеря кальция оказывает значительное влияние на консистенцию сыра. При недостаточном отщеплении кальция сыр может приобрести слишком связную твердую консистенцию, а при значительном – происходит излишнее снижение вязкости сырной массы.
Второе нагревание проводится с целью дальнейшего обезвоживания сырного зерна. Температура и продолжительность второго нагревания оказывают значительное влияние на микробиологические и биохимические процессы в сыре, а следовательно, на формирование органолептических показателей готового продукта. Для отдельных видов сыров установлены следующие температуры второго нагревания:
При медленном нарастании кислотности сыворотки температуру снижают, при интенсивном – повышают (в указанных в инструкции пределах). Продолжительность второго нагревания для сыров с высокой температурой второго нагревания составляет (25±5) минут; для сыров с низкой температурой второго нагревания – (15±5) минут.
Во время второго нагревания не рекомендуется проводить отбор сыворотки.
Раскисление. При необходимости, для предотвращения развития в сыре излишне высокого уровня молочнокислого процесса и для получения сыра с более нежной консистенцией, проводят разбавление (раскисление) сыворотки водой. Раскисление проводят в начале второго нагревания питьевой пастеризованной водой. Доза добавляемой воды зависит от интенсивности молочнокислого процесса, обычно она составляет 5-15 % от количества перерабатываемого молока.
Частичная посолка в зерне проводится при производстве сыров с низкой температурой второго нагревания. Она способствует увеличению массовой доли влаги в продукте на 2,5±0,5 %. При этом увеличивается количество связанной влаги в продукте, что обусловливает сохранение ее на последующих стадиях производства и благоприятно сказывается на консистенции сыра. Кроме того, при частичной посолке сыра в зерне продолжительность последующей посолки в рассоле, в зависимости от вида сыра и дозы поваренной соли, сокращается на 0,5-1 сутки.
Доза поваренной соли, используемой для частичной посолки в зерне, обычно составляет от 200 до 300 г на 100 кг перерабатываемого молока и зависит от конечного влагосодержания сырного зерна. Частичную посолку сыра в зерне проводят во время второго нагревания или сразу после его окончания.
После 2-го нагревания продолжают вымешивание сырного зерна до готовности. В конце вымешивания зерно должно быть упругим и в меру клейким. Для сыров с высокой температурой второго нагревания продолжительность вымешивания примерно составляет 30-60 минут, для сыров с низкой температурой второго нагревания 20-60 минут. При этом кислотность сыворотки в конце вымешивания не должна превышать 14 оТ – для сыров с высокой температурой второго нагревания и 16 оТ – для сыров с низкой температурой второго нагревания.
Готовое сырное зерно при сжатии в руке должно склеиваться в монолит, который при растирании между ладонями распадается на отдельные зерна.
Факторы, которые влияют на выделение сыворотки, условно принято делить на постоянные, устанавливаемые до начала свертывания, и регулируемые, изменяемые в процессе обработки сгустка. К постоянным факторам относятся жирность смеси, режимы пастеризации, состав молока. К регулируемым – кислотность сырной массы; температура свертывания молока, температура обработки сгустка, величина сырного зерна, посолка сырной массы в зерне, скорость, продолжительность и температура второго нагревания, продолжи- тельность обработки сырной массы при температуре второго нагревания.
Постоянные факторы
Регулируемые факторы
Формование сырной массы – это совокупность технологических операций, направленных на отделение сырного зерна от сыворотки, находящейся между зернами, и образование из него монолита (пласта), а затем индивидуальных сырных головок или блоков с требуемой формой, размером и массой.
Применяют три основных способа формования: из пласта, насыпью, наливом. При производстве мягких сыров проводят выкладывание сгустка кусками. Использование того или иного способа формования определяется в основном требованиями к структуре и рисунку сыра.
Из пласта формуют сыры с рисунком из правильных круглых глазков, образующихся в процессе созревания за счет накопления в нем газообразных продуктов.
При формовании сыров насыпью или наливом в сырной массе остаются заполненные воздухом или сывороткой пустоты неправильной угловатой формы, образующие характерный «пустотный» рисунок.
Для формования сырной массы из пласта применяют формовочные аппараты, в которые сырное зерно с сывороткой подается насосом или самотеком. В формовочном аппарате происходит образование сырного пласта под слоем сыворотки, его подпрессовка, разрезка на куски требуемых размеров.
Для предотвращения образования воздушных пустот в пласте формовочный аппарат предварительно заполняют сывороткой.
Во время заполнения формовочного аппарата сырное зерно разравнивают и равномерно распределяют по дну аппарата для получения пласта, равномерного по плотности и высоте, при этом следят, чтобы пласт все время находился под слоем сыворотки.
Процесс формования необходимо проводить как можно быстрее, не допуская охлаждения сырной массы. Полностью сыворотку удаляют из формовочного аппарата после установки полной нагрузки на пласт.
После подпрессовки сырный пласт разрезают на куски требуемых размеров и укладывают в формы для самопрессования.
Допускается проводить операцию формования из пласта непосредственно в сыродельной ванне, имеющей специальное устройство для формования в виде ванны-сетки.
При формовании наливом смесь сырного зерна и сыворотки самотеком или насосом подается в формующие устройства или непосредственно в формы. Сыворотка отводится через дренажные отверстия в стенках и дне устройства или формы.
При формовании насыпью смесь сырного зерна с сывороткой насосом или самотеком подается в отделитель сыворотки, затем зерно поступает в формы.
Таблица 7. Способы формования сыров
Способ формования
|
Особенности способа формования
|
Область применения способа формования
|
Из пласта
|
Готовое сырное зерно насосом или самотеком подается в специальный формовочный аппарат, где зерно под сывороткой собирается в пласт. При отсутствии формовочного аппарата зерно собирают в пласт непосредственно в аппарате для выработки сырного зерна. По окончании образования пласта удаляется сыворотка и пласт подпрсссовывается при давлении 1-5 кПа в течение 15-30 мин. Подпрессованный пласт режут на куски, соответствующие размерам головок сыра, и помещают в пресс-формы
|
Для сыров с хорошо развитым рисунком в виде глазков круглой или овальной формы (советский, швейцарский, костромской, голландский, ярославский, пошехонский и др.)
|
Наливом*
|
Смесь сырного зерна с сывороткой по удалении 50...60% сыворотки самотеком или насосом (при тщательном перемешивании его в аппарате для выработки сырного зерна) подается в формующие устройства или непосредственно в формы. Сыворотка выходит через дренажные отверстия в стенках и дне устройства или формы, а сырная масса остается в них. В формующих устройствах или формах сыры самопрессуются или иногда их слегка подпрессовывают (например, сыр пикантный) при малом давлении (1-5 кПа) в течение 30...60 мин
|
Для сыров с хорошо развитым рисунком в виде глазков и пустот различной формы: неправильной, угловой, щелевидной (латвийский, пикантный, кавказские рассольные сыры, дорогобужский, смоленский и др.)
|
Насыпью*
|
Смесь сырного зерна с сывороткой, после предварительного удаления 60….65% сыворотки из ванны (сыроизготовителя), подается самотеком или насосом в отделитель сыворотки. Отделенное от сыворотки сырное зерно поступает (насыпается) в групповые или индивидуальные формы, выложенные серпянкой или перфорированными вставками из нержавеющей стали, для самопрессования
|
Для сыров с хорошо развитым пустотным рисунком (российский, угличский, вырусский и др.)
|
Подсоленная чеддеризованная сырная масса помещается в формы и подпрессовываются пневмоцилиндрами
|
Для сыра чеддер
|
|
Выкладывание сгустка кусками
|
Необработанный или разрезанный на крупные куски (размером 2...3 см) сычужный сгусток разливают или раскладывают на дренирующий транспортер, с которого сгусток направляется в формующее устройство или непосредственно в формы. В групповых или индивидуальных формах сыры самопрессуются в течение 8-12 ч с 3-4-кратным переворачиванием их в формах
|
Для мягких сыров (русский камамбер, останкинский, нарочь, брынза и др.)
|
*При формовании насыпью и наливом необходимую дозировку сырной массы обеспечивают внутренние размеры форм.
Прессование сыра проводят с целью уплотнения сырной массы, удаления остатков свободной (межзерновой) сыворотки и образования замкнутого и прочного поверхностного слоя. Прессование может осуществляться под действием собственного веса (самопрессования) и внешнего давления.
При прессовании происходит дальнейшее уплотнение сырной массы, удаляются остатки свободной (межзерновой) сыворотки, образуется хорошо замкнутый поверхностный слой, сыру придается требуемая форма.
Во время формования и прессования сырной массы микробиологические процессы продолжаются, объем микрофлоры увеличивается, следовательно, повышается активная кислотность сырной массы и происходит дальнейшее ее обезвоживание. При этом температура сыра должна поддерживаться в пределах 18...20°С. Более низкая температура замедляет молочнокислое брожение и выделение сыворотки, что может отрицательно сказаться на качестве готового продукта. После прессования сыр должен иметь оптимальное содержание влаги и уровень активной кислотности.
Самопрессование. Самопрессование — выдержка сырной массы в формах без нагрузки. В этот период в сырной массе продолжается молочнокислый процесс (рост микрофлоры) и за счет синерезиса идет дальнейшее обезвоживание (так же как и сырного зерна во время обработки — выделение сыворотки). Скорость процесса обезвоживания во время самопрессования определяется, в основном, температурой и кислотностью среды. Накапливающаяся при этом межзерновая влага (сыворотка) свободно выделяется из сырной массы, поскольку поверхность ее в этот период остается незамкнутой. Поэтому достаточная продолжительность самопрессования, периодическое переворачивание сырной массы с целью обеспечения равномерного се обезвоживания и уплотнения, а также постепенное повышение давления при последующем прессовании являются важными условиями, обеспечивающими более полное удаление из сыра межзерновой влаги (сыворотки).
Исключение стадии самопрессования, недостаточная ее продолжительность или сильное охлаждение затрудняют выделение влаги вследствие образования при прессовании сыра уплотненного поверх постного слоя. Избыточное скопление сыворотки может способствовать развитию ряда пороков сыра (излишнее газообразование, кислый вкус, крошливая консистенция, образование микротрещин на поверхности сыра и др.).
Сыры мягкие, латвийский, пикантный относятся к группе самопрессуемых (под давлением собственной сырной массы) и принудительно впоследствии они не прессуются. Во время самопрессования сырные зерна уплотняются (деформируются), а если они не слипаются, то газы, образующиеся в процессе молочнокислого брожения, расширяют пустоты между зернами. При этом появляются глазки различной неправильной формы (щелевидные, угловатые и др.).
Для другой группы прессуемых сыров (советский, швейцарский, голландский, костромской, российский и др.) стадия самопрессования предшествует прессованию; для самопрессующихся сыров (с нежной структурой) — является конечной операцией обезвоживания и уплотнения сырной массы. При выработке отдельных видов прессуемых сыров самопрессование отсутствует.
Продолжительность самопрессования определяется видом сыра, технологическими особенностями выработки сырной массы, оборудованием (применяемым для прессования) и может колебаться в пределах от 20 мин до нескольких часов. Для прессуемых сыров продолжительность самопрессования составляет 35 ± 15 мин. Увеличение продолжительности самопрессования позволяет сократить процесс прессования. Если сырная масса после формования содержит излишнюю влагу (расплывается), то при низком уровне молочнокислого брожения процесс самопрессования максимально удлиняют.
Через 15 мин от начала самопрессования сыры вынимают из форм, переворачивают и укладывают в формы, предварительно выстланные фильтрующим материалом или салфеткой из миткаля. После этого сыры с низкой температурой второго нагревания маркируют, накрывают крышками и оставляют до конца самопрессования. Сыры с высокой температурой второго нагревания в конце самопрессования снова переворачивают, маркируют и направляют на прессование.
Самопрессующиеся сыры маркируют через 30 ± 10 мин после начала процесса самопрессования. Мягкие сыры не маркируют. Дату их выработки указывают в карточке, прикрепляемой к стеллажам, на которых размещены сыры. При упаковке мягких сыров дату выработки проставляют на этикетке или упаковке.
Маркировка производится в целях обеспечения одинакового ухода за партией выработанного при одной варке сыра, соблюдения установленной продолжительности посолки, своевременного перемещения сыров в холодное и теплое помещение, а также определения возраста и качества сыров. При этом указывают дату и номер выработки (в числителе — дата выработки, в знаменателе — месяц, а справа от даты — номер выработки).
Маркировку сыра производят полимерно-казеиновыми или казеиновыми цифрами. Допускаемая маркировка сыра путем оттиска металлическими цифрами осуществляется при последней перепрессовке сыра путем выплавления — после прессования специальным маркировочным устройством (маркиратором), работающим в ручном или автоматическом режиме. На каждом сыре должны быть указаны дата выработки (число, месяц) и номер варки. Более подробно порядок маркировки будет рассмотрен ниже.
Окончание процесса самопрессования определяют по прекращению выделения сыворотки.
При прессовании сыров без предварительного самопрессования образуется уплотненный поверхностный слой, препятствующий нормальному удалению сыворотки.
Прессование. Прессование сыра осуществляется в специальных формах. В зависимости от вида дренажного материала прессование подразделяют на салфеточное и бессалфеточное.
Салфеточное прессование осуществляется в формах, у которых дренажным материалом служит хлопчатобумажная или синтетическая ткань (бязь, лавсан, миткаль, серпянка и т.п.), обеспечивающие лучшее удаление сыворотки и образование плотного поверхностного слоя сыра (корки). Заворачивание сыра в дренажный материал производят после самопрессования перед прессованием. При салфеточном прессовании сыра необходимо проводить перепрессовки для устранения складок на салфетке, которые отпечатываются на поверхности сыра. Кроме того, перепрессовки способствуют получению более плотного и замкнутого поверхностного слоя сыра. Как правило, индивидуальные формы состоят из корпуса с днищем с отверстиями диаметром до 2...4 мм и крышки.
Бессалфеточное прессование осуществляется в формах, у которых дренажным материалом служит перфорированная сталь или пластмасса. В промышленности используется несколько видов перфорированных форм. Для самопрессующихся сыров применяют металлические формы, состоящие из перфорированного корпуса с дном или без него. Для повышения прочности корпус армирован ободками жесткости.
Для прессования сыров под давлением используются более сложные формы. Широкое распространение для индивидуального прессования получили пятиэлементные формы с металлическими перфорированными вставками и двухэлементные пластмассовые формы.
Первые включают: металлический или пластмассовый корпус с дном и крышку, металлические нижнюю, боковую и верхнюю перфорированные вставки. Перед заполнением таких форм сырной массой производят их сборку. В корпус каждой формы вставляют вначале нижнюю перфорированную вставку (гладкой поверхностью наверх), затем боковую. После заполнения форм сырной массой ее поверхность закрывают верхней перфорированной вставкой (гладкой поверхностью вниз) и металлической или пластмассовой крышкой.
Другие пластмассовые формы состоят из корпуса и крышки. Дно корпуса может быть съемным. Корпус и крышка — перфорированные.
При групповом прессовании сыра, например, в туннельных прессах и баропрессах, применяются двухэлементные формы, состоящие из металлического корпуса без дна и крышки. Корпус может быть разъемным и фиксироваться на время прессования специальным устройством. Крышка имеет перфорированное основание, изготовляемое из того же материала, что и корпус. Дренажным дном формы служит перфорированное днище тележки или поддона пресса.
В механизированных линиях прессование сыров может осуществляться в формах специальной конструкции, входящих в состав линии.
Начало прессования. Формы с завернутым в серпянку или салфетки сыром или формы с сырной массой для бессалфеточного прессования аккуратно устанавливают под прессы таким образом, чтобы давление плиты приходилось на середину крышки для исключения перекоса. Уложенные в формы бруски не должны выступать из них во избежание выпрессовки сырной массы при прессовании.
Различная высота брусков приводит к неравномерному прессованию и способствует колебаниям содержания влаги в сырах после прессования. Учитывая разницу давлений на разных полках вертикальных прессов, более высокие головки необходимо помещать внизу. В случае размещения в одной площадке двух форм с сыром их необходимо подбирать по высоте или тщательно выравнивать высотой крышки и прокладок. В этом случае давление в пневмоцилиндре пресса необходимо увеличивать вдвое, так как суммарная поверхность и масса сыра увеличивается в два раза.
В первой половине прессования используют влажные серпянки или салфетки для исключения преждевременного высушивания и уплотнения корки сыра.
Режимы прессования. При расчетах усилие, оказываемое на один сыр при максимальной прессуемой нагрузке, и давление, оказываемое на сыр при прессуемой нагрузке, определяют в зависимости от вида сыра, его размеров и массы, а также от типа дренажного материала. Одновременно устанавливают продолжительность прессования и температуру в помещениях (данные по отдельным сырам приведены в табл. 8).
Перерасчет давления. В частных технологиях для каждого вида сыра приводятся рекомендованные значения давления (удельная прессующая нагрузка на сыр), которое выражается в Паскалях или кгс на 1 см2 площади поверхности сыра, воспринимающей давление (площади сечения сыра, перпендикулярного направлению давления).
Показания манометра любого пресса зависят от рабочей площади силовых механизмов (площади, передающей давление на сыр); в связи с этим для установления в силовом механизме давления, рекомендуемого при прессовании конкретного вида сыра, необходимо сделать перерасчет.
Таблица 8. Параметры прессования различных видов сыров
Сыр | При расчетах давления | Пло-щадь плос-кости сыра, см2 | Давле-ние на сыр, Н |
Усилие, оказываемое на один сыр при максимальной прессуемой нагрузке |
Давление | Продол-житель-ность прессо-вания, ч | Темпе-ратура помеще-ния, °С | ||||
Сред-няя масса сыра, кг | Максимальная прессуемая нагрузкана кг сыра |
Оказыва-емое на сыр при прессу-емой нагрузке, кПа |
В пневмо-цилиндрах пресса (показа-ния мано-метра), кг | ||||||||
кг | Н | кг | Н | ||||||||
Советский | 14,0 | 40 | 3,9 • 102 | 931.0 | 0.0931 | 560 | 5.5 • 102 | 60 | 5.0 | 4.0...6.0 | 18..20 |
Кубанский | 9.0 | 30 | 2,9 • 102 | 214.0 | 0.0214 | 270 | 2,6 • 102 | 126 | 2.5 | 4.0...6.0 | 18…20 |
Голландский: | |||||||||||
круглый | 2.5 | 40 | 3,9 • 102 | 154.0 | 0,0154 | 100 | 1.0 • 102 | 65 | 1,0 | 1.5...2.0 | 16..18 |
брусковый | 5.5 | 40 | 3.9 • 102 | 420,0 | 0.0420 | 220 | 2,2 • 102 | 52 | 2.0 | 1.5...2.0 | 16…18 |
Костромской: | |||||||||||
большой | 10.5 | 40 | 3.9 • 102 | 908.0 | 0.0908 | 420 | 4.1 • 102 | 46 | 4.0 | 1,5..2.0 | 16...18 |
малый | 5.5 | 40 | 3.9 • 102 | 572.0 | 0.0572 | 220 | 2.2 • 102 | 38 | 2.0 | 1.5...2.0 | 16...18 |
Пошехонский | 5.5 | 40 | 3,9 • 102 | 572,0 | 0.0572 | 220 | 2.2 • 102 | 38 | 2.0 | 1,5...2.0 | 16...18 |
Ярославский унифицированный: | |||||||||||
крупный | 9.0 | 30 | 2.9 • 102 | 214.0 | 0.0214 | 270 | 2.6 • 102 | 126 | 2.5 | 2.0..3.0 | 16...18 |
малый | 5.0 | 40 | 3,9 • 102 | 133.0 | 0,0133 | 200 | 2.0 • 102 | 150 | 2,0 | 1.5...2.0 | 16.. 18 |
Ярославский | 2.5 | 40 | 3,9 • 102 | 64.0 | 0,0064 | 100 | 1.0 • 102 | 156 | 1.0 | 1.5...2.0 | 16...18 |
Степной | 5,5 | 40 | 3.9 • 102 | 552.0 | 0,0552 | 220 | 2.2 • 102 | 40 | 2.0 | 1.5...2.0 | 16.. 18 |
Эстонский | 2.5 | 40 | 3,9 • 102 | 64.0 | 0,0064 | 100 | 1.0 • 102 | 156 | 1.0 | 1.0.. 1.5 | 16...18 |
Угличский | 2,5 | 30 | 2,9 • 102 | 294.0 | 0.0294 | 75 | 0.7 • 102 | 25 | 1.0 | 1.5...2.0 | 16…18 |
Российский малый | 8.0 | 40 | 3,9 • 102 | 572.0 | 0,0572 | 320 | 3.1 • 102 | 55 | 2.5 | 5.0…8.0 | 16…18 |
Чеддер большой (блок) | 19.0 | 40 | 3.9 • 102 | 1008.0 | 0,1008 | 760 | 7.5 • 102 | 75 | 7.0 | 12...16 | 18...20 |
Перерасчет производится по формуле:
Рп = А • Рр • S / S1 ,
где Рп — давление по прибору в силовом механизме, кгс/см2 (или Па); Рр — рекомендуемое давление на сыр, кгс/см2 (или Па); S — площадь поверхности, воспринимающая давление, см2; S1 — площадь рабочей поверхности в силовом механизме (поршня), см2; А — коэффициент потери давления (для пневмоцилиндров принят А = 1,1).
Рекомендуемое давление на сыр определяется в зависимости от максимальной прессуемой нагрузки на 1 кг сыра по формуле:
Рр= FM • M / S ,
где Fм — максимальная прессуемая нагрузка на 1 кг сыра (см. табл. 7), кгс; М — масса головки сыра, кг;
Пример 1. Расчет давления прессования голландского брускового сыра (длина 29 см, ширина 14,5 см, масса 5,5 кг) в прессах Е8-ОПГ с диаметром поршня 12,5 см и в туннельных прессах с диаметром поршня 6,3 см.
Площадь поверхности голландского сыра, воспринимающего давление, составляет:
S=29 • 14,5 = 420,5 см2.
Максимальная нагрузка на 1 кг сыра — 40 кгс, что соответствует рекомендуемому давлению на сыр:
Рр=40 • 5,5 / 420,5 = 0,52 кгс/см2 = 52 кПа.
Давление в пневмоцилиндре пресса Е8-ОПГ, измеряемое по показаниям манометра, составит:
Рn = 1.1 • 0,52 • 420,5 / (3,14 • 6,252) = 1,95 кгс/см2.
Давление, измеряемое по показаниям манометра, для туннельного пресса составит:
Рп = 1,1 • (0,52 • 420,5)/(3,14 • 3,152) = 7,72 кгс/см2.
Пример 2: Расчет давления прессования российского сыра (диаметр 27 см, высота 14 см, масса 8,0 кг) в прессах Е8-ОПГ с диаметром поршня 12,5 см и в туннельных прессах с диаметром поршня 6,3 см.
Площадь поверхности сыра, воспринимающего давление, составляет:
S= 3.14 • 13,52 = 572,5 см2.
Максимальная нагрузка на 1 кг сыра — 40 кгс, что соответствует рекомендуемому давлению на сыр:
Рр = (40 • 8) / 572.5 = 0.55 кгс/см2 = 55 кПа.
Давление в пневмоцилиндре пресса Е8-ОПГ, измеряемое по показаниям манометра, составит:
Рп = 1,1 • 0,55 • 572,5 /(3,14 • 6,252) = 2,8 кгс/см2.
Давление, измеряемое по показаниям манометра, для туннельного пресса:
Рп = 1,1 • 0,55 • 572,5/(3,14 • 3,152) = 10,1 кгс/см2.
Для вновь создаваемых прессов давление в силовом механизме может рассчитываться по другим формулам или таблицам, приводимым в техническом описании на это оборудование.
Параметры прессования (продолжительность, давление) отдельных видов сыров с высокой температурой второго нагревания при использовании вертикальных и горизонтальных пневматических, гидравлических, рычажно-винтовых или пружинно-винтовых прессов приведены в табл. 9. Режимы прессования других сыров приводятся в их частных технологиях.
Таблица 9. Прессование сыров с высокой температурой второго нагревания
Показатель | Наименование сыра | |||
Советский | Горный | Алтайский | Бийский | |
Продолжительность, ч | 4...6 | 3...6 | 6...8 | 3,5...4.0 |
Давление на сыр: | ||||
кПа | 10...60 | 10...60 | 10...65 | 15...46 |
кгс/см2 | 0,1..0,6 | 0.1...0,6 | 0,1...0,65 | 0,15...0,46 |
Показание манометра, кгс/см2 | 0,8...4,6 | 0,5...2,8 | 0,8...4,8 | 1,0…3,0 |
Количество перепрессовок | 1...3 | 1...2 | 1...4 | 1...2 |
Время проведения с начала прессования: | ||||
1-ой перепрессовки, мин | 45 ± 15 | 45 ± 15 | 45 ± 15 | 50 ± 10 |
2-ой перепрессовки, ч | 2,0 ±0.5 | 2,0 ± 0,5 | 2,0 ± 0,5 | 2,0 ± 0.5 |
3-ей перепрессовки, ч | 4.0 ± 0.5 | - | 4.0 ± 0.5 | - |
4-ой перепрессовки, ч | - | - | 6,0 ± 0.5 | - |
При прессовании в серпянках или бязевых салфетках во время последней перепрессовки рекомендуется применять сухие серпянки или бязевые салфетки, а давление прессования уменьшить до 0,3 кгс/см2, что соответствует показанию манометра 2.4 кгс/см2. По окончании прессования, для улучшения внешнего вида, сыр в формах без дренажного материала помещают на 10 ± 5 мин под пресс (при давлении 0,8 ± 0,2 кгс/см2 по манометру).
Параметры прессования (продолжительность, давление) сыров с низкой температурой второго нагревания при использовании вертикальных, туннельных прессов и баропрессов приведены в табл. 10.
Таблица 10. Прессование сыров с низкой температурой второгонагревания
Показатель | Вид пресса | |
Вертикальный* | Туннельный и баропресс | |
Продолжительность, ч | 2,0 ±0,5 | 1,0 ±0.25 |
Давление прессования: | ||
кПа | 10..50 | Не более 25 |
кгс/см2 | 0.1. .0.5 | Не более 0.25 |
Показания манометра, кгс/см2 | 0.4...2.0 | 1.0 |
*При необходимости через 45 ± 15 мин. с начала прессования сыр перепрессовывают
Прессование сыров необходимо начинать с минимального давления, постепенно (плавно или ступенчато) повышая его до максимального значения. Для группы мелких прессуемых сыров рекомендуемая продолжительность стадии главного повышения давления составляет 15...20 мин. В дальнейшем, если процесс обезвоживания идет нормально, можно применять полное давление до конца прессования. Повышение давление проводится обычно после перепрессовок сыра; количество ступеней зависит от вида сыра, давления и продолжительности прессования.
Прессование не должно опережать выделение сыворотки, но и не должно запаздывать по отношению к нему. Активное выделение сыворотки из сырной массы при постоянном давлении заканчивается через 1.0...1,5 ч, после чего его необходимо увеличивать для создания разности напоров в капиллярной системе до ее разрушения.
Резкое увеличение давления, особенно в начале прессования, приводит к запрессованию сыворотки, а в выделяемой сыворотке увеличивается содержание жира. При заниженном давлении прессования в сырной массе также остается повышенное количество влаги, ухудшающее качество сыра.
Увеличение верхнего предела давления при прессовании способствует в результате уплотнения сырной массы уменьшению количества глазков на единицу объема сыра и увеличению их размеров.
Продолжительность прессования не должна превышать установленных сроков, особенно при возможном развитии технически вредной микрофлоры, так как из-за медленного охлаждения сырной массы эта опасность возрастает.
Проведение перепрессовок способствует получению более уплотненного и замкнутого поверхностного слоя. Сыр приобретает ровную поверхность, без морщин, образуемых складками серпянок и салфеток, наплывов сырной массы, возникающих в зазорах между пресс-формой и крышкой. При повышенной кислотности сырной массы и опасности проникновения ее через ячейки дренажного материала, количество перепрессовок максимально увеличивают, сокращая промежутки времени между ними.
При излишней влажности сырной массы давление прессования увеличивают постепенно. Прилипание сыра к серпянке можно предотвратить охлаждением поверхности сыра холодной водой при очередной перепрессовке (сыры с высокой температурой второго нагревания).
Для нормальной отпрессовки сыра дренажный материал (серпянки, салфетки) должен иметь достаточные размеры для завертывания головок, на нем не должно быть разрывов и остатков прилипшей сырной массы. Серпянки и салфетки при распрессовке сыра освобождают от прилипшей сырной массы осторожно, соскабливая их сверху тупым ножом.
Для равномерной распрессовки головок сыра при перепрессовках целесообразно менять местами на прессах нижние и верхние сыры, так как на сыры, находящиеся на нижней площадке, приходится большее давление.
Снятие нагрузки в конце прессования желательно производить постепенно, в противном случае резкое напряжение в массе и увеличение объема головки приводит к появлению макро- и микротрещин, особенно в углах и ребрах. Это усугубляется охлаждением и подсушкой поверхности сыра. Наиболее подвержены этому явлению сыры, прессуемые в бессалфеточных формах.
Для четкого контроля и регулирования давления прессования прессы должны быть оборудованы исправными манометрами и редукторами. При износе манжеты и наличии сопротивления в движущихся частях вертикальных прессов действительная прессующая нагрузка на 20...50% ниже той, которая должна соответствовать показанию манометра. Фактическое давление можно контролировать динамометром, помещенным между штоком поршня и площадкой пресса.
Бессалафеточное прессование. Перед прессованием сформованную сырную массу выдерживают в формах с однократным переворачиванием: сыр типа голландского, костромского — 35 ± 5 мин, российский — 70 ± 10 мин.
При бессалфеточном прессовании допускается исключение перепрессовок и сокращение продолжительности прессования сыра при условии получения хорошо замкнутой поверхности и оптимальных показателей влаги и активной кислотности сырной массы. При плохой обработке сырного зерна, недостаточном замыкании поверхности головки проводят перепрессовку сыра.
Регулируемая (постоянно нарастающая) нагрузка улучшает качество отпрессовки и снижает величину выпрессовки сырной массы в дренажные отверстия сырных форм.
При использовании перфорированных форм не рекомендуется превышать допустимое давление и продолжительность прессования из-за опасности затекания сырной массы в отверстия.
Как уже было сказано, тип дренажного материала определяет величину давления и продолжительность прессования. В частности, вид перфоры, ее конструктивные параметры определяют максимальную нагрузку на сыр и продолжительность прессования сыра без перепрессовок, например:
В процессе прессования при повышенной кислотности сырной массы она может прилипать к серпянке или перфорированной вставке. Перфорированные вставки прочищают снаружи металлическими щетками. Одновременно устанавливают причину прилипания сырной массы, чтобы предупредить это при последующих выработках.
После распрессовки формы обрабатывают щелочными и кислотными растворами. Обрезку образовавшихся при прессовании закраин проводят осторожно, во избежание растрескивания сыра в этих местах.
При использовании перфорированных форм необходимо внимательно проводить сборку вкладышей, не путать верхние с нижними. При распрессовке сыра прямоугольной формы нельзя широко раздвигать концы перфорированных вставок во избежание их перелома в углах сгиба.
Перфорированные формы после прессования в течение рабочей смены обрабатывают вручную или на специальной машине теплой (30...40°С) водой для удаления прилипших остатков сырной массы. В конце рабочего дня, при прилипании сырной массы к перфоре — после распрессовки сыра, производят специальную мойку форм.
Температура прессования. Важным условием, влияющим на процесс прессования сыра (особенно на самопрессование), является поддержание температуры сырной массы в требуемых пределах; оптимальная температура воздуха в помещении для прессования сыра 16...20°С.
Повышение температуры прессования рекомендуется в зимний период работы, а также при переработке молока хорошего качества для усиления микробиологических процессов с целью получения сыра с высокими органолептическими показателями. В то же время, излишне высокая температура может вызвать прилипание сырной массы к дренажной поверхности форм, чрезмерной интенсификации развития микрофлоры.
Понижение температуры прессования рекомендуется при переработке перезрелого или недоброкачественного молока, когда есть опасность перекисления или интенсивного газообразования и вспучивания сыра.
Однако, при слишком низкой температуре из-за плохого склеивания сырных зерен может происходить неполное замыкание поверхности. В сырной массе ослабляются процессы обезвоживания и развития микрофлоры, сыр может приобрести неравномерную окраску.
Лучшее замыкание корки обеспечивается при использовании форм из материалов с низкими теплопроводными свойствами (дерево, пластмасса). При использовании металлических форм (особенно при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания) прессование целесообразно проводить при повышенных температурах, так как в них сыр охлаждается быстрее, чем в деревянных формах.
Распрессовка сыра и характеристика сырной массы после прессования. Независимо от способа прессования отпрессованный сыр должен иметь хорошо замкнутую поверхность, с достаточно прочной коркой без трещин и изъянов и правильную форму.
При получении отпрессованного сыра с перекосом, неровностями и порами на корке его подвергают дополнительному прессованию в течение 20...30мин (если сыр успел охладиться, его перед этим нагревают в горячей воде с температурой 45...50°С в течение 4±1 мин).
Оптимальная активная кислотность сырной массы и содержание в ней влаги дляотдельных видов сыров приведены в табл. 11. Активная кислотность сырной массы после прессования не должна быть ниже предельных значений. Результатом слабого молочнокислого процесса может явиться нечистый, гнилостный, тухлый вкус и запах (из-за развития посторонней микрофлоры) и грубая резинистая консистенция.
Таблица 11. Кислотность сырной массы и содержание в ней влаги
Сыры | Активная кислотность, рН | Содержание влаги, % |
С высокой температурой второго нагревания: | ||
- советский | 5,5-5.7 | 38-40 |
- горный | 5,3-5,6 | 41-43 |
- алтайский | 5.5-5,6 | 38-40 |
- бийский | 5.5-5,7 | 41-43 |
С низкой температурой второго нагревания: | ||
- голландский круглый и брусковый | 5.5-5,8 | 43-45 |
- костромской, пошехонский | 5,5-5.8 | 44-46 |
Сыры с недостаточной активной кислотностью, но из хорошего молока, можно выдержать перед посолкой в течение 2...3 ч в формах, без давления, завернутыми в салфетки для усиления молочнокислого процесса.
Низкое значение рН после прессования способствует торможению ферментативных процессов, зрелые сыры могут иметь кислый или излишне кислый, творожистый вкус, колющуюся консистенцию, крошливое тесто, отсутствие рисунка или мелкий редкий рисунок. При отклонении рН от оптимальных значений как в большую, так и в меньшую сторону в сыре может развиться горечь за счет снижения активности молочнокислых бактерий и продуцируемых ими ферментов, расщепляющих горькие пептиды.
Содержание влаги в сыре после прессования ниже оптимальной величины способствует торможению микробиологических и биохимических процессов, получению резинистой или ремнистой консистенции. Излишнее содержание влаги может привести к получению сыра с кислым или затхлым вкусом и запахом, мажущейся, творожистой, расплывающейся консистенцией, ослизненной коркой. На участках сыра с повышенной влагой могут образоваться гнилостные колодцы.
Сыр после прессования взвешивают и направляют в солильное отделение. Образующееся при выработке сыра несвязанное зерно, обрезки и куски сырной массы в конце выработки помещают в воду с температурой 30...50°С на 35 ± 5 мин. После размягчения массу выкладывают в форму и прессуют. Во время перепрессовки сборные головки маркируют в обычном порядке, только вместо номера варки указывается цифра «0». Прессование и последующие операции проводят в соответствии с режимами вырабатываемого вида сыра.
Формование и прессование сыра в универсальных аппаратах (баропрессах). Универсальные аппараты предназначены для производства всех групп сыров (формуемых под слоем сыворотки, насыпью или наливом) и совмещения нескольких технологических операций, например, формования и прессования сыров (баропрессы и др.). Конструктивно баропрессы. предложенные В. П. Табачниковым и использующие для создания усилия прессования вакуум, предназначены для формования и прессования различных видов сыров (формы низкого цилиндра, брусковые, блочные).
При формовании и прессовании сыра выполняются следующие операции: подготовка баропрессов к загрузке (убирают мембраны, крышки, перфорированные вкладыши, устанавливают перфорированные боковые вставки); заполнение аппарата (подача сырного зерна с сывороткой самотеком или насосом), разравнивание и равномерное размещение сырной массы по формам; подпрессовка и (или) самопрессование сыров; прессование сыров (установка перфорированных вкладышей, крышки, укладка серпянки и установка мембран), создание разряжения внутри баропресса.
Удельное прессующее давление создается за счет разницы между атмосферным давлением и разряжением в баропрессе, которое воспринимается диафрагмой и передается через крышку на сыр.
Подпрессовку (формование) сырного пласта проводят в течение 5...10 мин при вакууме с остаточным давлением 4 кПа (0,04 кг/см2).
В течение 10...15 мин откачивают основную массу выделяющейся при самопрессовании и подпрессовке сыра сыворотки, после чего в баропрессе создается вакуум и начинается прессование, которое осуществляется в две стадии: на первой — при вакууме с остаточным давлением 2...8 кПа (0,02...0,08 кг/см2) в течение 35...45 мин и на второй — при вакууме с остаточным давлением 8...14 кПа (0,08...0,14 кг/см2) в течение 55..65 мин.
Отпрессованный сыр в обечайках извлекают из баропресса и на столе с них снимают перфорированные обечайки, после чего сыр направляют на посолку. Во избежание деформации головок (блоков) сыра при их извлечении из баропресса и транспортировке к солильным бассейнам (ваннам) рекомендуется проводить охлаждение сыра в баропрессе холодной питьевой водой с температурой не более 10°С. Холодную воду подают при неизменной прессующей нагрузке на сыр. Охлаждение начинают через 20...30 мин после начала второй ступени и продолжают до конца прессования.
Конкретные режимы прессования для каждого вида сыра устанавливаются в частных технологических инструкциях.
Назначение и способы посолки, факторы, влияющие на процесс
Сыр солят для придания ему соответствующего вкуса. Посолка влияет также на структуру, консистенцию и качество продукта. Вместе с тем соль регулирует микробиологические и биохимические процессы в сыре, оказывая влияние на формирование его органолептических характеристик. Излишняя посолка резко замедляет процесс созревания сыра, сырная масса сначала увлажняется с поверхности, а затем становится сухой и хрупкой. В случае недостаточной посолки можно получить переброженный сыр.
При посолке сыра в рассоле происходит удаление молочного сахара из сыра, сначала с его поверхностного слоя, а затем из более глубоких слоев, а в сырную массу поступает соль. В результате этого бактериологические процессы замедляются, что имеет большое значение для борьбы с ранним вспучиванием сыра, вызываемым бактериями группы кишечных палочек.
Обычно солят сформованные головки сыра, применяя несколько способов посолки – размолотой солью, соляной гущей, в рассоле, комбинированными способами.
Основным способом посолки является (для твердых сычужных сыров) посолка в циркуляционном растворе (рассоле). Концентрация рассола составляет 18-20 %. Продолжительность посолки для сыров этой группы иногда составляет несколько суток. Для сыров с низкой температурой второго нагревания допускается частичная посолка сырной массы в зерне с расчетом внесения 200-300 г соли на 100 кг смеси. При выработке швейцарского и советского сыров допускается трех-пятикратное подсаливание – «натирание» корки сыров в процессе созревания. При выработке сыра чеддер созревшую дробленую сырную массу солят в зерне перед его формованием и прессованием.
При частичной посолке в зерне и досаливании в рассоле наблюдается задержка роста микроорганизмов уже в первые 2 часа после внесения соли. В случае высокой концентрации соли (выше 3,7 %) может полностью подавляться развитие молочнокислых бактерий и снижаться кислотность сыра, т.е. повышается величина рН. В такой среде могут развиваться опасные для человека токсикогенные стафилококки. Поэтому для предотвращения их развития рекомендуют использовать в составе заквасок солеустойчивые штаммы молочнокислых бактерий, которые могут развиваться при концентрации соли до 6 %. После равномерного распределения соли в сырной массе бактериоло- гические процессы в нем восстанавливаются.
При любом способе посолки исключительное значение имеет качество соли: соль, содержащая магниевые соединения, имеющие горький вкус, не пригодна для посолки сыра. Рассолы готовят на пастеризованной воде.
Иногда для приготовления рассола используют сыворотку. В этом случае ее пастеризуют при высоких температурах с целью осаждения сывороточных белков (осветляют). Достоинством применения сывороточного рассола является то, что сыры остаются мягкими, меньше обезвоживаются и не содержат излишнего количества соли. Недостатком применения сывороточных рассолов является то, что он быстро портится.
На процесс посолки сыра, а значит, и на содержание соли в готовом продукте влияет ряд факторов:
На продолжительность посолки оказывает влияние содержание влаги в сырной массе и наличие или отсутствие предварительной посолки сыра в зерне. При повышении влажности сыра перед посолкой на 1,5-2,0 % продолжительность посолки сокращается на 1-2 суток, так как при повышенном содержании влаги процессы диффузии соли в сыр протекают интенсивнее. В связи с этим мягкие сыры, обладающие повышенной влажностью, солят в рассолах меньшей концентрации (16-18 %) непродолжительное время (от 50- 60 минут – для сыров типа русский камамбер и 10-12 часов – для сыров типа дорогобужского).
При предварительной посолке сыра в зерне продолжительность посолки также сокращается примерно на сутки.
На скорость просаливания сыра большое влияние оказывает его удельная поверхность, чем она больше, тем быстрее идет процесс. При одинаковой массе быстрее просаливаются брусковые сыры, затем цилиндрические и круглые. Следует отметить, что усушка сыра при созревании происходит в той же последовательности. Чем более замкнута поверхность сыра и плотнее сформована головка (плотная структура сырного теста), тем дольше он должен солиться.
В процессе посолки из сыра выделяется от 5 до 7 % влаги от общей массы сыра. В связи с этим уменьшается масса продукта.
Быстрее будет проходить процесс посолки в рассолах бóльшей концентрации. Однако при излишней концентрации соли возможно чрезмерное обезвоживание корки и уплотнение поверхностного слоя, что замедляет проникновение соли в глубь головки сыра. При циркуляции рассола 18-20 %-й концентрации просаливание ускоряется и уменьшаются потери влаги в сыре.
При отсутствии принудительной циркуляции концентрация рассола должна быть несколько выше (21-22 %), для этого на дне солильного бассейна должен быть постоянный слой нерастворившейся соли. Температура рассола устанавливается в пределах от 8 до 12 оС, повышение температуры выше этих значений может привести к набуханию и ослизнению поверхности сыра, что затрудняет в дальнейшем наведение нормальной корки. Кроме того, более высокая температура будет способствовать усилению молочнокислого брожения и излишнему газообразованию.
В рассоле достаточной концентрации сыры всплывают, полное погружение сыра в рассол свидетельствует о недостаточной концентрации рассола. Более точно концентрацию рассола определяют ареометром или титрованием.
В процессе посолки изменяется кислотность рассола, она повышается за счет выделившейся из сыра сыворотки. Повышенная кислотность рассола отрицательно сказывается на образовании корки (она становится менее прочной), поэтому время от времени необходимо снижать кислотность рассола, добавляя мел или известь. Нельзя допускать повышения кислотности рассола выше 35 оТ.
Посолку сыра производят в солильных бассейнах, которые внутри и снаружи облицованы кислотоупорной плиткой. Они заглублены, и борта их находятся выше уровня пола на 80-90 см. В целях механизации процесса применяются специальные контейнеры, которые погружаются в солильные бассейны и вынимаются из них с помощью тельферов.
При всех способах посолки соль накапливается вначале в поверхностном слое головки и постепенно проникает в ее центр. Этот процесс продолжается и после того, как сыры вынимают из рассола.
Во время посолки сыра одновременно протекают два процесса: диффузия соли в сыр и осмотическое выделение сыворотки из сыра. Эти процессы зависят от концентрации соли, состава и свойств сырной массы.
Диффузионно-осмотические процессы, происходящие при посолке сыра
Основными физико-химическими процессами при посолке сыра являются диффузия соли в сыр, осмотический перенос влаги из сыра в рассол, обезвоживание и набухание сырной массы, взаимодействие соли с белковыми веществами. Эти процессы взаимосвязаны и протекают одновременно.
Проникновение соли в сыр подчиняется закону диффузии Фика, в соответствии с этим законом предложено уравнение для определения просаливания сыра в рассоле:
ΔΜ = - Дх (dρ / dх) Sх / Δt,
где М – масса соли (г), перенесенная за время (Δt, сут) через сечение (Sх, см2); С – концентрация рассола, г на 100 г воды; Дх – коэффициент диффузии соли, см2/сут; (dρ / х) – градиент плотности соли в точке с координатой х.
Правильное использование приведенного уравнения предполагает экспериментальное определение коэффициента диффузии конкретного вида сыра в целях регулирования интенсивности его посолки.
При сравнении коэффициента диффузии в сырной массе и чистой воде установлено взаимодействие соли с белковыми веществами. Доказано, что ионы Cl- быстрее диффундируют в толщу сырной массы, а ионы Na+ задерживаются в периферийных слоях, взаимодействуя с белком.
Глубина проникновения соли в массу сыра зависит от времени его нахождения в рассоле. При этом основная масса соли сосредотачивается в периферийных слоях и к концу посолки достигает концентрации в водной фазе 14-16 %, что определяет величину активности воды (Aw).
Вследствие градиента концентраций соль продолжает проникать в сырную массу после посолки, диффундируя к центру головки, а часть внутренней влаги стремится к периферии. Равномерное распределение соли достигается значительно позднее и зависит от свойств сыра. В сырах с меньшим уровнем посолки процесс выравнивания протекает быстрее.
Просаливание сыра приводит к осмотическому переносу влаги, значительно миграция проходит в поверхностных слоях.
Абсолютная величина коэффициента диффузии соли в сыре не постоянна. Наибольшие различия коэффициента внутри и на поверхности сыра имеют место на начальном этапе посолки.
Условно сыр можно разделить на три зоны: Первая зона – накопительная. Это периферийная часть сыра, в которую в основном диффундирует соль в период посолки сыра в рассоле. Вторая зона – обменная, третья – обогатительная.
По мере созревания сыров возрастает разница в содержании влаги в каждом отдельном слое, что является одной из движущих сил диффузионно-осмотических процессов.
Различия в концентрации соли влияют на микробиологические процессы в сыре. Уровень понижения численности бактерий зависит от продолжительности нахождения сыра в рассоле, что в дальнейшем оказывает влияние на развитие пропионовокислого брожения (для сыров с высокой температурой второго нагревания), глубину липолитических и протеолитических процессов и соответственно на органолептические показатели продукта.
С повышением концентрации соли в сыре происходит уплотнение консистенции и ухудшение рисунка. Концентрация рассола оказывает большое влияние на гидрофильные свойства сырной массы. В зависимости от концентрации рассола может идти или набухание белка, или его обезвоживание. При концентрации рассола выше 17 % сыр теряет влагу, ниже 15 % – сырная масса ее поглощает.
Способность белка к набуханию при низких концентрациях соли используют при частичной посолке сыра в зерне. Такой способ посолки позволяет повысить влагоудерживающую способность сырной массы и способствует получению сыра с более мягкой консистенцией.
Поверхностный слой сыра в процессе посолки обезвоживается в большей степени, чем внутренний. За счет уплотненного поверхностного слоя сыр приобретает более устойчивую форму.
Оценивая вышесказанное, можно заключить, что посолка – весьма действенный фактор при управлении процессом формирования сыров.
Сыр после прессования и посолки представляет собой резинистую массу без вкуса и выраженного рисунка. Свойственные данному сыру химический состав и органолептические показатели он приобретает только в результате глубоких биохимических и физических изменений его компонентов в процессе созревания.
Созревание сыра происходит при совместном действии сычужного фермента и ферментов молочнокислых бактерий, которые не только сбраживают молочный сахар, но и участвуют в глубоком преобразовании белков молока за счет своих ферментных систем.
Принято считать, что созревание сыров начинается с момента посолки. Изменения, начавшиеся в молоке, продолжаются во время свертывания и обработки сырной массы в ванне вплоть до формования и прессования.
Микрофлора большинства видов свежих сыров почти полностью состоит из молочнокислых бактерий. При этом на первой стадии созревания преобладают молочнокислые стрептококки, а на второй – палочки.
Особенности микробиологических процессов при созревании различных групп сыров
I.) Твердые сыры с низкой температурой второго нагревания.
К этой группе относят жирные сыры: голландский, костромской, пошехонский, степной, буковинский, эстонский, ярославский и др., а также сыры с пониженной жирностью: литовский, прибалтийский и др.
В составе микрофлоры этих сыров преобладают мезофильные молочнокислые стрептококки, развитию которых способствуют высокая влажность сырной массы и относительно низкая температура созревания (12-15 °С). При такой температуре не могут развиваться термофильные бактерии.
Продолжительность созревания сыров данной группы составляет 2-3 месяца. При выработке твердых сыров с низкой температурой второго нагревания (мелких сыров) количество молочнокислых стрептококков уже в первые 5-10 дней созревания достигает максимального значения – 2,5-3,5 млрд. клеток и более в 1 г.
После этого, в связи с полным сбраживанием лактозы и ее отсутствием в сырной массе, происходит постепенное отмирание молочнокислых стрептококков. В течение 1-2 месяцев основная масса стрептококков погибает, одно- временно происходит увеличение количества мезофильных молочнокислых стрептобактерий Lbm. рlапtаrum и Lbm. сазеi subsp. rhamnosus, которое достигает максимума через 1,5-2 месяца. При дальнейшем созревании сыра постепенно отмирают и молочнокислые палочки.
Развивающиеся стрептобактерии не являются заквасочными микроорганизмами. Они попадают в сыр с молоком. Их размножение на второй стадии созревания сыра обусловлено способностью усваивать в качестве источника углерода соли молочной кислоты (лактат кальция и др.). Такая закономерность динамики микрофлоры характерна при созревании всех сыров данного типа.
II.) Твердые сыры с высокой температурой второго нагревания.
К этой группе относят сыры: советский, швейцарский, бийский, алтайский, эмменталь, грюйер и др.
По составу микрофлоры они существенно отличаются от сыров с низкой температурой второго нагревания. Типичной для данной группы твердых крупных сыров является динамика развития молочнокислых бактерий в швейцарском сыре. Созревают они при температуре 22-25 °С.
В сырном зерне перед вторым нагреванием преобладают молочнокислые стрептококки. Под действием высокой температуры второго нагревания (56-60 °С) уменьшается объем микрофлоры в сырной массе за счет частичной гибели мезофильных молочнокислых стрептококков, в то время как термофильные молочнокислые палочки остаются жизнеспособными. В связи с этим уже в односуточном сыре количество палочек составляет 50-80 %. Через 2-5 суток созревания отмечается максимальное накопление молочнокислых бактерий, которое составляет около 1 млрд. клеток в 1 г сыра.
В дальнейшем происходит уменьшение в сыре общего объема микрофлоры и количества молочнокислых палочек, что объясняется полным сбраживанием лактозы и отмиранием клеток Lbm. helveticum как наиболее чувствительных к отсутствию углевода. В это же время отмечается относительное увеличение количества молочнокислых стрептококков. Такое преобладание молочнокислых стрептококков можно объяснить их большей устойчивостью к недостатку лактозы, а также к воздействию поваренной соли. К 30-му дню количество молочнокислых палочек снова увеличивается при продолжающемся уменьшении количества стрептококков. Это происходит за счет размножения мезофильных стрептобактерий Lbm. сазеi subsp. rhamnosus и Lbm. рlапtаrum, способных усваивать лактаты. Способностью усваивать лактаты обладают также пропионовокислые бактерии, которые начинают развиваться в сыре после сбраживания лактозы. Размножаясь, эти микроорганизмы выделяют углекислый газ, в результате чего через 2-3 недели в сыре появляется рисунок, т.е. немногочисленные глазки диаметром 1-1,5 см. Сыры типа швейцарского созревают относительно медленно (до 6-ти месяцев) вследствие небольшого объема микрофлоры, который уменьшается под действием высокой температуры второго нагревания.
III.) Твердые сыры, созревающие при участии микрофлоры сырной слизи.
К этой группе относятся жирные сыры (латвийский, пикантный, новоукраинский и др.), а также сыры с пониженной жирностью (каунасский, клайпедский, наурис и др.).
При созревании сыров отмечается бурное развитие молочнокислых стрептококков, количество которых в латвийском сыре в первые дни достигает 8-9 млрд. клеток в 1 г.
Такое интенсивное размножение молочнокислых бактерий обусловлено слабым обезвоживанием (температура второго нагревания 36-38 °С) и содержанием большого количества лактозы, а также развитием микрофлоры сырной слизи на поверхности сыра, под действием которой образуются продукты щелочного характера, нейтрализующие поверхностные слои сырной массы. Благодаря такому большому объему микрофлоры созревание латвийского сыра завершается к 2-м месяцам.
Микроорганизмы располагаются на корке сыра в виде тонкого слоя слизи желто-коричневого цвета и придают сыру острый, слегка аммиачный запах.
В зависимости от применяемых микроорганизмов, участвующих в созревании, мягкие сыры подразделяют на следующие группы:
Мягкие сыры содержат большое количество сыворотки и лактозы, поскольку при их выработке не проводят второго нагревания и прессования. Это способствует быстрому развитию молочнокислых стрептококков, максимальное количество (5,0-6,0 млрд. в 1 г) которых накапливается уже в первые дни созревания. Затем они отмирают, и через 5-10 дней количество молочнокислых стрептококков уменьшается в несколько десятков раз. Отмирание стрептококков обусловлено недостатком лактозы, а также интенсивным накоплением молочной кислоты, особенно в первые дни созревания сыра. В дальнейшем уменьшается кислотность сырной массы за счет щелочных продуктов, образующихся при распаде белковых веществ под действием протеаз, выделяемых плесенями, находящимися внутри сыра, а также микрофлоры слизи на корке. Это создает благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий.
Развитие молочнокислых стрептобактерий в этих сырах происходит значительно раньше, чем в других сырах, что обусловлено быстрым расходованием лактозы, и через 10 дней их содержание уже превышает количество молочнокислых стрептококков, а через 15 дней достигает максимума – нескольких миллиардов в 1 г.
Созревание и хранение сыров этой группы осуществляются в рассоле, концентрация соли в сыре достигает 8 %.
Интенсивное развитие микробиологических процессов в рассольных сырах происходит во время выработки, самопрессования и в первые дни созревания. Так, наибольшее содержание микроорганизмов – до 5 млрд./г в – сырных чанах наблюдается на 4-е сутки. При этом на долю стрептококков приходится 99 %. Затем под действием соли общее количество молочнокислых бактерий снижается. Через 40-50 суток количество молочнокислых стрептобактерий достигает 50 %, после чего отмечается дальнейшее относительное увеличение содержания молочнокислых палочек. При этом снижается общее количество молочнокислых бактерий, которое составляет около 100 млн./г, т.е. уменьшается в 50 раз.
В состав микрофлоры сыров входят микроорганизмы, выдерживающие температурный режим плавления (75-80 °С 15-20 минут или 90-95 °С 10-12 минут): термофильные молочнокислые палочки, стрептококки, энтерококки, маслянокислые бактерии и другие спорообразующие микроорганизмы. Количество микроорганизмов составляет сотни и тысячи клеток в 1 г.
В связи с тем, что в плавленых сырах нет лактозы, в них могут развиваться только микроорганизмы, способные усваивать лактаты. Этим свойством обладают маслянокислые бактерии, вызывающие порок – позднее вспучивание сыра. Поэтому плавленые сыры необходимо хранить при температуре не выше 8 °С.
Управление микробиологическими процессами
Формирование каждого вида сыра обусловливается качественным и количественным составом микрофлоры.
В формировании твердых сыров принимают участие ферменты молочнокислых стрептококков и палочек, а также пропионовокислых бактерий. Эти микроорганизмы обладают протеолитическими и липолитическими свойствами.
Молочнокислые бактерии, благодаря образованию молочной кислоты, медленному и ограниченному расщеплению белка, а также минимальному расщеплению жира, значительно влияют на консистенцию, вкус и запах сыра. Последние обусловлены наличием свободных жирных кислот, молочной кислоты, диацетила, метилкетонов, альдегидов, аммиака и др. Пропионовокислые бактерии образуют витамин В12, пропионовую кислоту, пропионат кальция и пролин, что способствует улучшению вкуса сыра.
На поверхности некоторых мягких сыров специально культивируется слизь, в которой наряду с дрожжами находятся пигментобразующие бактерии, важнейшими представителями которых является Brevibacterium linens. Кроме того, при выработке некоторых сыров используют плесени рода Penicillium, культивируемые как на корке, так и внутри сыра.
Технически вредными микроорганизмами в сыроделии являются маслянокислые бактерии, кишечные и флюоресцирующие палочки, плесени и гнилостные микроорганизмы.
Микрофлора сыра складывается из микрофлоры молока, сычужного порошка и закваски, приготовленной на чистых культурах микроорганизмов.
Качество сыра определяется микробиологическим составом молока, так как на образование вкуса влияет не только микрофлора заквасок, но и посторонние микроорганизмы. Ферменты этих бактерий часто выдерживают режимы пастеризации и влияют в дальнейшем на созревание сыра. В связи с этим нельзя получить сыр высокого качества, если в исходном молоке количество бактерий превышает 106-107 в 1 см3.
Сычужный порошок содержит примерно 100 тыс. клеток в 1 г, что в расчете на 1 см3 заквашенного молока не превышает 2-3 клеток, поэтому на микрофлору сыра эти микроорганизмы действия практически не оказывают.
При использовании пастеризованного молока практически единственным источником микрофлоры, участвующей в созревании сыра, является закваска (количество заквасочных микроорганизмов, вносимых в молоко, достигает десятков миллионов клеток в 1 см3). Роль других источников попадания микроорганизмов в сыр – воздуха, посуды, инструментов и др. – незначительна и зависит от санитарно-гигиенического состояния производства.
Основными технологическими операциями в производстве сыров являются:
созревание молока, его пастеризация, подготовка к свертыванию и свертывание, обработка сгустка, второе нагревание, формование, посолка и созревание сыра. Все технологические приемы, применяемые при производстве сыров (разная степень зрелости молока, температуры свертывания и второго нагревания, размеры сырного зерна, степень обезвоживания сырной массы и т.п.), предназначены для создания оптимальных условий развития определенных групп микроорганизмов.
Созревание молока. Созревать может сырое и пастеризованное молоко с добавлением или без добавления закваски. Режимы созревания (10±2) оС в течение (12±2) часов. При использовании закваски в процессе созревания ее добавляют в количестве от 0,05 до 0,3 % от массы молока.
Во время созревания молока начинают развиваться молочнокислые бактерии, сбраживающие лактозу с образованием молочной кислоты, которая, в свою очередь, вступает во взаимодействие с фосфорно- и лимоннокислыми солями кальция. При этом фосфаты и цитраты преобразуются в лактаты, которые, в отличие от первых, хорошо растворяются в воде. Кислотность молока за период созревания увеличивается на 1-2 оТ. В зрелом молоке, подготовленном для производства сыра, должно содержаться от 3 до 15 млн. клеток микроорганизмов в 1 см3. Эти изменения способствуют улучшению сыропригодных качеств молока. Для выработки разных сыров требуется молоко различной степени зрелости.
Подготовка молока к свертыванию. Во время этой технологической операции в молоко вносят от 0,5 до 1,5 % закваски, как правило, в виде бактериальных концентратов. Закваски, применяемые для производства сыра, должны обладать протеолитической активностью (т.е. способностью разлагать белок), способностью к синерезису и образованию прочного сгустка. Кроме того, при подборе штаммов в состав заквасок необходимо учитывать их способность накапливать в сырной массе свободные аминокислоты, характерные только для данного вида сыра.
Состав заквасок для сыров с низкой температурой второго нагревания:
Состав заквасок для сыров с высокой температурой второго нагревания:
При производстве мягких плесневых сыров помимо молочнокислых мезофильных стрептококков используют плесени Penicillum album, Penicillum candidum (поверхностные плесени) и Penicillum roqueforti (развивается внутри головки сыра).
При производстве сыров с поверхностной слизью закваска состоит из мезофильных молочнокислых стрептококков, микрофлора поверхностной слизи с закваской не вносится, она попадает на поверхность из внешней среды и состоит из Brevibacterium linens, плесени, спорообразующих молочных дрожжей и дрожжей вида Candida mycoderma.
Cвертывание молока. Сгусток образуется под действием молочной кислоты, получаемой в результате молочнокислого брожения. В процессе свертывания устанавливают температуру, наиболее приемлемую для размножения мезофильных молочнокислых бактерий, – 32-35 оС.
Обработка сгустка и второе нагревание осуществляется в целях частичного удаления сыворотки и создания оптимальных условий для развития микробиологических и биохимических процессов в сгустке. Для этого сгусток разрезают, вымешивают и вторично нагревают.
Во время этих технологических операций сырное зерно обогащается микробами заквасок, так как концентрация молочнокислых бактерий в сгустке в 4-8 раз больше, чем в сыворотке. В дальнейшем эта разница еще более усиливается, что связано с буферными свойствами белка, который защищает бактерии от вредного воздействия молочной кислоты. Бактерии в сгустке развиваются значительно интенсивнее, чем в сыворотке.
Во время второго нагревания при низких температурах количество мезофильных молочнокислых стрептококков практически не изменяется, и их развитие в дальнейшем происходит на последующих стадиях выработки сыра. При высоком втором нагревании часть мезофильных молочнокислых бактерий отмирает, но активизируется развитие термофильных молочнокислых палочек и стрептококков.
Формование и прессование сыра. Во время этих технологических операций продолжаются процессы брожения молочного сахара с постепенным нарастанием кислотности сырной массы и ее уплотнением. Очень важным фактором при этом является температура сырной массы. В этот период под действием сычужного фермента и бактериальных протеаз происходит частичный протеолиз казеина, что приводит к увеличению количества растворимых азотистых соединений, являющихся источником азотного питания молочнокислых бактерий и стимулирующих их размножение.
Посолка сыра. При посолке сыра в рассоле происходит удаление молочного сахара, сначала с поверхностного слоя, а затем из более глубоких слоев, а в сырную массу поступает соль. В результате этого микробиологические процессы замедляются, что имеет важное значение для борьбы с ранним вспучиванием сыра, вызываемым бактериями группы кишечных палочек.
При частичной посолке в зерне и досаливании в рассоле задержка роста микроорганизмов наблюдается уже в первые 2 часа после внесения соли.
В случае высокой концентрации соли может полностью подавляться развитие молочнокислых бактерий, снизится кислотность сыра, что может привести к развитию токсикогенных стафилококков. Поэтому в состав заквасок рекомендуют включать солеустойчивые штаммы молочнокислых бактерий, позволяющих восстановить микробиологические процессы в сыре после равномерного распределения соли в сырной массе.
Созревание сыра. Сыр после прессования и посолки представляет собой резинистую массу без вкуса и выраженного рисунка. Свойственные данному виду сыра органолептические показатели он приобретает только в результате глубоких биохимических изменений его компонентов в процессе созревания.
Микрофлора большинства видов свежих сыров практически полностью состоит из молочнокислых бактерий. При этом на первой стадии созревания преобладают молочнокислые стрептококки, на второй – палочки.
Сущность биохимических процессов при созревании сыров
Биохимические превращения веществ сырной массы происходят под воздействием экзо- и эндоферментов различных групп микроорганизмов и в меньшей мере – ферментов сычужного порошка и перерабатываемого молока. В процессе созревания наиболее глубоким изменениям подвергаются молочный сахар, белки и жиры, менее значительным – минеральные вещества и витамины.
Изменение молочного сахара. Во всех группах сыров молочный сахар полностью сбраживается в течение первых двух недель. Лактоза подвергается брожению под действием ферментов молочнокислых бактерий, в результате которого образуется молочная кислота. Последняя поддерживает реакцию среды на определенном уровне, что препятствует развитию гнилостных и других нежелательных микроорганизмов.
При брожении лактозы ароматобразующими молочнокислыми стрептококками продуцируются уксусная кислота, этиловый спирт, диацетил, которые обогащают вкус сыра, и углекислый газ, обусловливающий образование рисунка мелких твердых сыров.
Скорость образования и количество молочной кислоты зависят в основном от дозы, состава и активности бактериальной закваски, температуры второго нагревания, содержания влаги и соли. Выход молочной кислоты при производстве твердых сыров составляет около 65-70 % общего количества сброженного молочного сахара.
Такое уменьшение свидетельствует о том, что молочная кислота в процессе созревания сыра подвергается дальнейшим химическим превращениям, в результате которых образуются лактаты и другие вещества.
В крупных твердых сырах некоторое количество лактатов сбраживается пропионовокислыми бактериями с образованием пропионовой и уксусной кислот, а также углекислого газа.
Интенсивность накопления молочной кислоты влияет на рН сыра, от которого, в свою очередь, зависят скорость созревания, вкус, структура, консистенция, т.е. качество готового сыра. Помимо молочной кислоты в сыре изменяется и лимонная кислота, которая переходит из молока. При сбраживании лимонной кислоты образуются, главным образом, ароматические вещества – диацетил, ацетоин и др.
Изменение белков. В созревании сыров самая большая роль принадлежит белкам, главным образом казеину. Изменение казеина начинается с момента действия на него сычужного фермента, который переводит казеин в параказеин. В дальнейшем параказеин изменяется уже в формованном сыре под влиянием молочной кислоты, сычужного фермента, поваренной соли и в самой большой степени – под влиянием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами. Молочнокислые бактерии выделяют протеолитические ферменты двух типов: экзо- и эндопротеазы. Большей протеолитической активностью обладают экзоферменты, которые бактерии выделяют в прижизненный период. Эндоферменты содержатся в клетках молочнокислых бактерий и освобождаются после их отмирания и автолиза.
Параказеин при созревании сыра начинает распадаться на более простые соединения, содержащие азот. Вначале появляются альбумозы и пептоны, которые распадаются затем до более простых соединений – пептидов, аминокислот и вплоть до аммиака.
Под действием сычужного фермента распад белков идет до пептонов, причем с образованием молочной кислоты и понижением рН до 4,9 усиливается пептонизирующее действие этого фермента.
Эффективность совместного действия сычужного и бактериальных ферментов значительно превышает эффективность действия каждого фермента в отдельности.
В начальный период созревания в сырах в результате образования пептонов появляется горечь, которая к концу созревания исчезает, поскольку пептоны превращаются в пептиды и аминокислоты. Если горечь не исчезает до конца созревания сыра, это служит показателем того, что процесс распада белков задерживается на стадии пептонов (при низкой температуре созревания).
В крупных твердых сырах сычужный фермент инактивируется при температуре второго нагревания, поэтому протеолиз во время созревания обусловлен ферментами молочнокислых бактерий.
Активность протеолитических ферментов у молочнокислых палочек выше, чем у стрептококков. Этим объясняется тот факт, что в твердых сырах с высокой температурой второго нагревания, созревающих при участии термофильных молочнокислых палочек (Lbm. helveticum, Lbm. casei), происходит более глубокий распад белков с образованием свободных аминокислот. Их количество в 2-3 раза больше, чем пептидов.
В связи с тем, что общее количество микрофлоры в этих сырах незначительно, ферментативные процессы протекают медленнее, сыры созревают дольше (4-6 месяцев).
В твердых сырах с низкой температурой второго нагревания распад белков под действием малоактивных протеолитических ферментов мезофильных молочнокислых стрептококков происходит неглубоко. Количество пептидов почти соответствует количеству свободных аминокислот, а содержание последних у них ниже по сравнению с твердыми сырами с высокой температурой второго нагревания.
В мелких твердых сырах сычужный фермент не разрушен и также влияет на созревание, процессы распада белка протекают быстрее, сыры становятся зрелыми уже в двухмесячном возрасте.
Из группы мягких сыров надо выделить в особую подгруппу сыры типа латвийского, созревающие при участии микрофлоры сырной слизи.
Температура второго нагревания при выработке сыров этой подгруппы ниже (36-38 °С), содержание влаги, молочного сахара и молочной кислоты больше, чем в голландском сыре. Кроме того, сыры этой подгруппы обсеменяются с поверхности слизеобразующими бактериями.
В этих сырах наблюдается более активный распад белков. Содержание растворимых азотистых веществ в них больше, чем в твердых сырах с низкой и высокой температурами второго нагревания, хотя белки распадаются в основном до пептидов. Этот факт объясняется тем, что основную роль в созревании латвийского сыра играют молочнокислые бактерии. Поверхностная микрофлора (слизеобразующие бактерии) играет второстепенную роль, влияя в основном на наружные слои сыра. Однако она все же придает своеобразные специфические вкус и запах сыру. Характерной особенностью мягких сыров является малое накопление свободных аминокислот в зрелом сыре.
Несмотря на то, что в производстве этой группы сыров принимают участие плесени и образующие слизь бактерии, значительная роль в созревании сыров принадлежит молочнокислым стрептококкам и палочкам. Таким образом, в мягких сырах глубокий протеолиз обеспечивают сычужный фермент, протеазы молочнокислых стрептококков, плесеней и микрофлора сырной слизи. В результате их совместного действия белки сырной массы расщепляются с образованием особенно большого количества растворимых азотистых веществ при малом накоплении аминокислот.
В группе рассольных сыров второе нагревание в большинстве случаев не применяют. В сырах содержится большое количество влаги – 49-52 %, поэтому в свежем сыре условия для развития микробиологических процессов очень благоприятны. Однако эти процессы вскоре замедляются из-за консервирующего действия соли; в результате в зрелом сыре накапливается меньше продуктов гидролиза белков – пептонов и свободных аминокислот. Помимо этого, при длительном хранении сыров в рассоле часть растворимых продуктов распада белков переходит из сыра в рассол, тем самым ухудшается их качество. Рассольные сыры созревают примерно за 2-3 месяца. Таким образом, при распаде белков во всех группах созревающих сыров накапливаются пептиды и аминокислоты, оказывающие значительное влияние на вкус готового продукта. Накопление отдельных аминокислот различно: по мере созревания сыра концентрация одних аминокислот возрастает, а других уменьшается. Поэтому каждый вид сыра имеет свой характер накопления и присущий ему набор свободных аминокислот.
Освободившиеся в процессе созревания аминокислоты под действием ферментов микрофлоры подвергаются различным изменениям. Они могут дезаминироваться, декарбоксилироваться, вступать в реакции с кетокислотами, переходить в другие аминокислоты и т.д. При этом образуются различные соединения: кето- и оксикислоты, амины, альдегиды, кетоны и др. Многие из них играют существенную роль при формировании вкуса и запаха сыров.
Изменение молочного жира. Жир в процессе созревания почти всех сыров подвергается гидролизу под действием липолитических ферментов (липаз). Они поступают в сыр с перерабатываемым молоком, сычужным порошком и продуцируются молочнокислыми, пропионовокислыми бактериями, бактериями сырной слизи и особенно плесенями. В результате гидролиза жира высвобождаются жирные кислоты, в том числе летучие (уксусная, масляная, пропионовая и др.), которые участвуют в образовании характерного вкуса и запаха.
Интенсивность распада жира и накопления летучих жирных кислот в сырах различна: в твердых она ниже, чем в мягких. В мелких твердых сырах жир расщепляется незначительно. В крупных твердых сырах (швейцарском и советском) гидролиз жира осуществляется активнее под действием липолитических ферментов, выделяемых молочнокислыми палочками и пропионовокислыми бактериями. На вкус и запах этих сыров особенно сильно влияет пропионовокислое брожение, в результате которого образуются пропионовая и уксусная кислоты. Последние вместе с другими жирными кислотами, выделяющимися при частичном разложении жира и сбраживании молочного сахара, придают сырам специфический, немного пряный, ореховый привкус.
Гидролиз жира в мягких сырах (преимущественно в корке) проходит под действием активных липаз поверхностной микрофлоры сырной слизи. В сыре рокфор, созревающем при участии плесени, развивающейся внутри сыра, гидролиз жира происходит с одинаковой интенсивностью как на поверхности, так и внутри головки.
Мягкие сыры содержат продукты дальнейшего окисления жирных кислот метилкетоны, которые обладают острым вкусом и могут влиять на органолептические показатели сыров.
Наряду с жирными кислотами в сырах образуется глицерин, однако он не обнаруживается, так как потребляется микроорганизмами.
Изменение минеральных веществ и витаминов. Молочная кислота, взаимодействуя с минеральными солями и параказеинатом кальция, образует лактат кальция и монокальциевую соль параказеина, которая легко набухает, что способствует формированию эластичной консистенции сыра. Молочная кислота переводит в водорастворимое состояние минеральные соли сыра и фосфор неорганических солей. Так, если в сыре образуется не менее 1 % молочной кислоты, то она, вступая в соединение с параказеином, образует растворимый лактат параказеина.
В процессе созревания сыров накапливаются другие растворимые продукты, которые связывают значительное количество влаги, вследствие чего в оставшейся свободной воде повышается концентрация соли. В результате увеличения концентрации растворимых веществ в сыре повышается осмотическое давление и создаются неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, что влечет за собой отмирание бактерий всех групп (кроме галофилов и осмотолерантных) и повышает стойкость сыра при хранении. Вследствие развития микрофлоры сыра изменяется содержание некоторых водорастворимых витаминов. Так, в крупных сырах пропионовокислые бактерии синтезируют витамин В12.
Созревание сыра сопровождается образованием газов (СO2, NH3, Н3, О3). Среди них на долю углекислого газа приходится 90 %. Появление газов связано с развитием гетероферментативных молочнокислых и пропионовокислых бактерий, а также с декарбоксилированием аминокислот. Наибольшее количество газа обнаруживается в период максимального развития бактерий в сыре.
Сначала газы легко растворяются в сыворотке сыра, а при получении перенасыщенных растворов начинают скапливаться в промежутках между сырными зернами. Они раздвигают сырную массу, в результате образуются полости – глазки, происходит уплотнение белковой массы и выделение влаги, которая скапливается в глазках, образуя «слезу». Количество и характер глазков формируют рисунок сыра. При быстром образовании газа глазки будут мелкими – диаметром 0,3-0,5 см (мелкие твердые сыры), а при медленном крупными – диаметром 1-2 см (крупные твердые сыры).
В крупных сырах (типа швейцарского) глазки образуются через 20-25 дней после изготовления, а иногда и позже. Они имеют правильную круглую форму, заполняются в основном углекислым газом и незначительным количеством азота и кислорода. Углекислый газ образуется главным образом под влиянием пропионовокислого брожения.
В мелких сырах глазки мелкие, частые, круглой формы. Если процесс брожения проходит нормально, рисунок имеет глазки округлой формы, равномерно расположенные.
При нарушении нормального процесса брожения формируется рисунок, нехарактерный для того или иного вида сыра.
Загрязнение молока и сыра бактериями группы кишечных палочек приводит к обильному газообразованию в первые дни созревания. Рисунок образуется сетчатый, рваный, а иногда при быстром развитии этих бактерий наблюдается вспучивание сыра.
Маслянокислые бактерии, попавшие в молоко и сыр, развиваются позднее, создавая свой рисунок, который накладывается на рисунок, образованный ранее, т.е. при маслянокислом брожении наблюдается вспучивание сыра на более поздней стадии его созревания.
Созревание сыров представляет собой очень длительный процесс, и уменьшить продолжительность созревания можно различными методами: увеличением дозы закваски; активизацией бактериальной закваски; подбором более активных штаммов молочнокислых бактерий; применением ферментных препаратов; применением микроорганизмов-симбионтов; использованием микроэлементов, ускоряющих созревание сыров.
Увеличение дозы закваски, вносимой в молоко, может ускорить созревание сыров. Однако применение больших доз закваски может привести к резкому повышению кислотности молока и появлению пороков сыра. Увели- чение дозы закваски молочнокислых бактерий применяют при производстве быстросозревающих сыров, которые в дальнейшем подлежат плавлению. В этом случае помимо закваски в молоко необходимо вносить динатрийфосфат, который нейтрализует избыточное количество образовавшейся молочной кислоты в сырной массе, способствуя дальнейшему развитию молочнокислых микроорганизмов.
Активизация бактериальной закваски состоит в том, что до внесения в молоко, предназначенное для выработки сыра, бактериальную закваску смешивают с двойным количеством молока и выдерживают в течение 1-го часа при температуре 24-26 °С. Молочнокислые бактерии в закваске находятся в присутствии молочной кислоты. В связи с этим при разбавлении закваски молоком ее кислотность понижается и бактерии начинают вновь интенсивно размножаться. Подбор более активных штаммов молочнокислых бактерий заключается в том, что в состав заквасок отбирают штаммы, обладающие протеолитической активностью. Они наиболее интенсивно гидролизуют белки сыра, что положительно влияет на развитие других заквасочных микроорганизмов, более быстрое накопление биомассы и бактериальных ферментов.
Применение ферментных препаратов стимулирует биохимическую активность молочнокислых бактерий закваски, особенно ароматобразующих стрептококков.
Во ВНИИМС предложен биологический препарат, названный гидролизатом. Для получения его в молоко вносят бактериальную закваску, состоящую из молочнокислых палочек (Lbm. helveticum), термофильных молочнокислых стрептококков, смеси разных штаммов мезофильных стрептококков с уксусно-кислыми и пропионовокислыми бактериями. Смесь гидролизуют при помощи пепсина в течение 3-3,5 суток.
Применение микроорганизмов-симбионтов является одним из возможных путей ускорения созревания сыра и повышения его качества. С этой целью можно использовать некоторые виды дрожжей, не способных к спиртовому брожению. Дрожжи при совместном развитии с молочнокислыми бактериями снабжают их азотистым питанием и витаминами. Они потребляют молочную кислоту, снижая тем самым угнетающее действие последней на молочнокислые бактерии. Можно использовать и другие ассоциации микроорганизмов, стимулирующих молочнокислый процесс.
Использование микроэлементов существенно ускоряет процесс созревания сыра, протекающий под влиянием ферментов, активность которых часто зависит от присутствия в них атома металла. Основными каталитическими элементами являются: медь, марганец, кобальт, магний, никель, йод, молибден. Для развития микроорганизмов и стимулирования их действия используют не отдельные микроэлементы, а их смеси.
На развитие микробиологических и биохимических процессов в сыре существенное влияние оказывают способы ухода, характерные для каждого вида сыра. Уход за сыром в процессе созревания заключается в обеспечении требуемых температурно-влажностных и воздухообменных условий, поддержании его поверхности в надлежащем состоянии и осуществлении мероприятий, направленных на сокращение потерь продукта в этот период.
С одной стороны, необходимо, чтобы влага не удалялась из сыра слишком быстро, так как она нужна для развития бактерий и действия ферментов, обеспечивающих процесс созревания. С другой стороны, степень обезвоживания должна быть достаточной для наведения корки и предотвращения развития поверхностной микрофлоры. Поэтому целями созревания можно определить:
При этом следует помнить, что избежать потерь влаги в результате созревания не удастся, это явление закономерно для нормального протекания процесса и позволяет получить в результате продукт высокого качества.
При уходе за сырами с высокой температурой второго нагревания сыры периодически моют, проводят подсаливание корки (соляной гущей) в целях поддержания ее во влажном состоянии, не допуская образования толстой корки и развития на ней плесеней и слизи. Эти сыры, как правило, покрывают парафиновыми или полимерными сплавами или пленками только после бродильной камеры.
Частота переворачиваний зависит от состояния сырного теста, температуры и влажности помещения. Для равномерного наведения корки сыры этой группы переворачивают в бродильной камере примерно через каждые пять суток, в холодной камере – через десять.
Сыры на полках располагают равномерно, на расстоянии, достаточном для их нормального обдувания. После каждой обработки их размещают на сухие, чистые полки, меняя их местоположение на полках.
Для твердых сычужных сыров с низкой температурой второго нагревания, наряду с традиционными формами ухода, рекомендуют и такие, как раннее покрытие поверхности сыров различными дисперсиями, парафиновыми сплавами, полимерными пленками, разрешенными к применению органами Госсанэпиднадзора (типа «повиден», «саран» и др.). Переворачивают сыры этой группы сначала через каждые 6-8 суток, затем через 10-14.
Для сыров, созревающих с участием микрофлоры поверхностной слизи, сыры специально обсеменяют бактериями этой слизи, периодически протирают их поверхность, равномерно распределяя на ней слизь. Для этих сыров применяют традиционные способы ухода – с наведением корки и последующим парафинированием и более прогрессивные – раннее парафинирование, с использованием полимерных пленок, латексных и комбинированных покрытий, сплавов.
Выбирая способ ухода за сырами и срок нанесения защитного покрытия, учитывают вид сыра, состояние его поверхности, массовую долю влаги в сыре после прессования, условия созревания и реализации, а также свойства покрытия.
При созревании сыров в пленке снижаются затраты труда по уходу за ними в период созревания и сокращаются потери продукта. При этом усушка за счет испарения влаги почти полностью исключается. Поэтому сыры, предназначенные для созревания в пленках, рекомендуют вырабатывать с пониженным (на 1,5-2,5 %) содержанием влаги после прессования. Иначе возможно получение сыра мажущейся консистенции, возникновение некоторых пороков вкуса и рисунка (нечистый, затхлый, горький), ослизлость поверхности или ее плесневение.
Для упаковки используются пакеты с определенными газо- и влагопроницаемыми свойствами. Сроки упаковки должны быть оговорены в технологических инструкциях по производству определенного вида сыра. Сыр перед упаковкой должен иметь чистую сухую поверхность, без каких-либо повреждений. Упаковку в пленку проводят на специальных вакуум-упаковочных машинах или применяют термоусадку пакетов в горячей воде. При этом очень важно, чтобы из пакета был полностью удален воздух и обеспечена его полная герметизация.
Упакованный в полимерную пленку сыр созревает при тех же температурно-влажностных режимах, которые установлены для сыров с традиционным способом ухода.
Оценку качества и сортировку сыров осуществляют после достижения ими кондиционной зрелости. Сыры, выпускаемые в реализацию, осматривает и оценивает эксперт. Оценку начинают с внешнего осмотра упаковки, маркировки, состояния корки и защитного покрытия. Для оценки качества сыров берут пробу. Одну часть пробы используют для органолептической оценки, другую – для определения химического состава сыра (массовой доли влаги, жира в сухом веществе и соли).
При оценке сыров дают характеристику вкуса и запаха сыра, его консистенции, рисунка, цвета теста, внешнего вида и устанавливают отклонения показателей от требований стандарта. Оценку проводят по 100-балльной шкале, отводя каждому показателю определенное количество баллов: Вкус и запах – 45 баллов; Консистенция – 25 баллов; Рисунок – 10 баллов; Цвет теста – 5 баллов; Внешний вид – 10 баллов; Упаковка и маркировка – 5 баллов.
В зависимости от балльной оценки сыры относят к одному из сортов: высший – общая балльная оценка от 87 до 100 баллов, в том числе за вкус и запах не менее 37 баллов; первый – общая балльная оценка от 75 до 87 баллов. Сыры, получившие оценку менее 75 баллов или по составу не отвечающие требованиям стандарта, к реализации не допускаются и подлежат переработке.
Мягкие и некоторые твердые сыры (российский, пошехонский, литовский и др.) на сорта не подразделяют и оценивают их соответствие требованиям нормативной документации.
При качественной оценке сыров могут быть обнаружены пороки вкуса, запах, консистенции, рисунка, цвета. Пороки – это отклонения от стандартных показателей, возникающие в сырах при переработке недоброкачественного сырья, в результате нарушения технологии производства и правил хранения продукта.
Крошливая консистенция возникает при переработке молока повышенной кислотности и вследствие чрезмерно активного размножения молочнокислых бактерий и молочнокислого брожения. Из-за избытка молочной кислоты параказеин плохо набухает, сырное тесто имеет недостаточную связность, легко ломается и крошится.
Колющаяся консистенция или самокол. При газообразовании тесто раскалывается, в сыре возникают трещины.
В случае пересушки сырного зерна появляются внутренние и наружные разрывы сырной массы – свищи.
Резинистая консистенция появляется при недостаточном развитии молочнокислых бактерий, недостатке молочной кислоты в сырной массе. Порок обусловлен излишней обсушкой сырного зерна и низким содержанием влаги в сыре после прессования.
Мажущаяся консистенция возникает вследствие высокой влажности сырной массы.
Мерами предупреждения пороков консистенции являются следующие:
Слепой сыр характеризуется отсутствием рисунка, что является показателем слабого развития ароматобразующих молочнокислых стрептококков в мелких сырах и пропионовокислых бактерий в швейцарском и советском сырах. Причинами порока являются переработка незрелого молока, внесение малой дозы бактериальной закваски, низкая температура посола и созревания сыров.
Редкий и мелкий рисунок наблюдается при переработке молока повышенной кислотности, при низкой температуре созревания сыра, а в крупных сырах – при подавлении развития пропионовокислых бактерий вследствие пересола сыра.
Вспучивание сыров происходит в результате выделения газов (СО2 и Н2) в избыточном количестве. Возбудителями раннего вспучивания являются бактерии группы кишечных палочек. Порок возникает в первые дни созревания, а иногда в процессе прессования сыра. Появлению порока способствуют вяло протекающий кисломолочный процесс, высокое значение рН, низкая концентрация соли в сыре и высокая температура в солильном отделении. Для предупреждения раннего вспучивания необходимо использовать бактериально чистое молоко, активную закваску, создавать оптимальные условия для развития молочнокислых бактерий. Возбудителями позднего вспучивания сыров являются маслянокислые бактерии Сl. thугоbutyricum, которые развиваются в созревающем сыре после прекращения молочнокислого процесса и повышения рН сыра вследствие накопления продуктов белкового распада при созревании сыра. Маслянокислые бактерии в сыр попадают с молоком при кормлении коров некачественным силосом. Для позднего вспучивания характерны: неправильный, щелевидный рисунок сыра; размягченная, губчатая консистенция; резкий запах масляной кислоты; неприятный сладковатый и даже салистый вкус.
В крупных сырах маслянокислое брожение часто приводит к образованию крупных, неправильной формы глазков и щелевидных пустот, а также к появлению чрезмерно больших глазков, так называемого бычьего глаза.
Для борьбы с поздним вспучиванием применяют штаммы Lac. lactis, вырабатывающие низин. При этом в состав закваски вводят также низиноустойчивые штаммы Lac. lactis, Lac. сгеmоris и ароматобразующие стрептококки. В качестве антагонистов маслянокислых бактерий и кишечных палочек используют биологически активные штаммы Lbm. рlаntаrum.
Горький вкус связан с накоплением в сыре пептонов и горьких пептидов, вследствие развития маммококков и микрококков, обсеменяющих молоко в антисанитарных условиях его получения и при низкой температуре созревания сыра. Прогорклый вкус обусловлен низкомолекулярными жирными кислотами (главным образом масляной кислотой), которые образуются при расщеплении жира липазами флюоресцирующих, маслянокислых бактерий и плесеней.
Салистые вкус и запах появляются в сырах при развитии маслянокислых бактерий, окисляющих жир с образованием оксикислот и альдегидов, имеющих салистые вкус и запах.
Аммиачные вкус и запах возникают в сырах, созревающих при излишнем развитии микрофлоры сырной слизи.
Кислый вкус. Его причинами могут быть использование молока повышенной кислотности, интенсивное размножение молочнокислых бактерий и излишне высокий уровень активной кислотности сыра после прессования.
Слабовыраженный вкус. Причиной порока является применение малоактивных бактериальных заквасок микроорганизмов, обладающих низкой способностью к кислотообразованию, расщеплению лактозы и протеинов. В крупных сырах также вызывается слабым развитием пропионовокислых бактерий при нарушении технологических режимов.
Запах сероводорода. Возбудителем порока являются энтерококки Епt. fаесаlis, которые разлагают серосодержащие аминокислоты с образованием сероводорода, что резко ухудшает качество сыра. Возникновению порокаспособствуют низкая кислотность и слабый посол сыра. Для предупреждения порока необходимо интенсифицировать молочнокислый процесс – применять активную закваску, повышать температуру созревания сыра.
Коричневые пятна возникают на корке сыра при разложении аминокислоты тирозина. Порок вызывают микрококки и Ргоtеus vulgaris. Микрококки, разлагая белок до пептонов, подщелачивают субстрат и создают благоприятные условия для развития гнилостных бактерий Ргоtеus vulgaris, которые вызывают более глубокий распад белковых веществ. Микрококки и гнилостные бактерии усиливают развитие друг друга.
Свищ характеризуется образованием внутри сыра пустот, а затем наружных отверстий, через которые проникают воздух и микроорганизмы. Вначале размножаются плесени и дрожжи, которые расщепляют белки, это создает благоприятные условия для развития гнилостных бактерий, усиливающих разложение белков. Появляются плесневые и гнилостные запах и вкус. Причинами порока являются пересушка, плохая связность сырного зерна и обсеменение сыра микрофлорой. Для предупреждения порока необходимо соблюдение технологии сыра и санитарных правил.
Изъязвление корки вызывается осповидной плесенью рода Ооsрога и проявляется в виде сухих язвочек диаметром 1-8 мм и крупных мокрых язв, проникающих в подкорковый слой. В результате образования щелочных продуктов белкового распада создаются условия для развития гнилостных бактерий. Для предупреждения изъязвления корки применяют покрытия с антисептическими веществами (сорбиновая кислота и др.).
Подкорковая плесень. Bозбудителями являются Реnicillum glаuсum и другие плесени, которые развиваются в подкорковом слое сыра при нарушении целостности корки. Для предупреждения порока проводят дезинфекцию помещения, применяют покрытия с антисептиками.
Белый цвет теста появляется у сыров пересоленных или выработанных в зимний период времени, а также при применении молока повышенной кислотности.
Для удобства потребителя на предприятиях производят фасование зрелых сыров мелкими порциями в герметически упакованные пакеты из полимерных материалов, в которых они и реализуются. Перед фасованием с сыров удаляют защитное покрытие и корку, при необходимости зачищают поверхность. Разрезают и упаковывают сыры в специальных помещениях, в которых устанавливают бактерицидные лампы и поддерживают влажностный режим (относительная влажность воздуха не должна превышать 80 %).
Твердые сыры упаковывают в полимерную пленку под вакуумом или с применением нейтральных газов (азота или диоксида углерода), а также в термоусадочные пленки. Все операции проводятся на специальных упаковочных машинах.
Продолжительность хранения порционированного сыра с момента его расфасовки не превышает 20-ти суток для твердых сыров и 3-х суток для мягких при температуре не выше 10 оС и относительной влажности воздуха не более 80 %.
Маркировка зрелых сыров осуществляется в соответствии со стандартом ГОСТ Р 51074-2003, являющимся основой гармонизированного с европейскими директивами технического регламента «Об этикетировании пище- вых продуктов», требования к маркировке сыров, установленные в нем, практически не отличаются от мировых стандартов. В связи с этим в новом национальном стандарте впервые появился раздел, касающийся требований к маркировке сыров – п. 4.4.2 «Продукты сыроделия».
В этом разделе дополнительно к общим сведениям для всех молочных продуктов регламентированы обязательные требования, которые необходимо соблюдать при маркировке сыров:
Датой изготовления сыра считается окончание технологического процесса, в который входит стадия созревания и хранения сыра при строго регламентированных температурно-влажностных режимах на предприятии-изготовителе. При этом (в соответствии с ГОСТ 7616, ГОСТ 11041 и технической документацией на сыры) продолжительность хранения сыра на предприятии-изготовителе до отгрузки в торговую сеть устанавливается на основании заключения комиссии специалистов о показателях качества и безопасности сыра.
Правила маркировки транспортной тары, в которую упаковываются сыры, устанавливают в стандартах или технических документах (ТУ, ТИ) на отдельные наименования сыра.
Хранение сыров осуществляется на специальных стеллажах или в штабелях на рейках и поддонах при температуре от 0 до 8 оС и относительной влажности воздуха 80-95 %. Качество сыра при этом проверяется не реже 1-го раза в 30 суток. Хранят на предприятии-изготовителе упакованные в тару сыры не более 10-15 суток.
Доп. информация о сыроделии: