Аналіз технологічного процесу виробництва кисломолочного сиру

Протеази в молоці каталізують гідроліз зв'язків в ланцюгах амінокислот з утворенням пептидів і амінокислот. Хоча кількість цих ферментів в сирі невелика, вони роблять значний вплив на смак, консистенцію і навіть текстуру сира. Деякі з цих з'єднань беруть участь у формуванні аромату сира, особливо при їх розпаді до аміаку, наприклад, в сирі, що дозріває за участю цвілі. Оскільки протеази в молоці під впливом нагрівання до 75-85°С розпадаються, подальше зростання мікроорганізмів забезпечує необхідний для розщеплювання протеїнів запас протеаз і пептидази. Хоча велика частина цих ферментів переходить в згусток і бере участь в дозріванні сира, деякі втрачаються разом з сироваткою, приєднуючись до сироваткових білок.

У коров'ячому молоці лактаза бере участь в розщеплюванні лактози з утворенням глюкози і галактози, які придатніші для використання мікроорганізмами в молоці або згустку. На відміну від коров'ячого молока козине і молоко інших ссавців не містять лактази або містять її в незначній кількості.

Амілаза потрапляє в молоко з крові, у зв'язку з чим раніше використовувалася для виявлення мастита.

Активність більшості інших ферментів в молоці незначна, багато хто з них розпадається при звичайній тепловій обробці. Ферментні системи, необхідні для правильного дозрівання сира, утворюються такими, що ростуть в молоці після термообробки мікроорганізмами (тобто термостійкими видами і мікроорганізмами заквасок). Тим часом теплова обробка може зруйнувати систему бактерійних ферментів, необхідних для вироблення сира з насиченим ароматом.

Вітаміни молока.

Крім своєї живильної функції, кількість певних вітамінів може робити вплив на метаболічну активність мікроорганізмів в сирі.

Вітамін А -- жиророзчинний вітамін, і хоча велика його частина адсорбується жиром, деяка кількість залишається пов'язаною з глобулінами і іншими сироватковими білками; теплова обробка майже не викликає втрати цього вітаміну в молоці. Живильна цінність вітаміну А для організму пов'язана з присутністю не тільки самого вітаміну, але і його каротиноидних провітамінів (а-, (3- і у-каротина), кожен з яких перетвориться в організмі у вітамін А. Враховуючи цей зв'язок з каротиноїдами. можна бачити, що вміст вітаміну А в літньому молоці в 15 разів вище, ніж в зимовому. Ці каротиноїди мають темно-жовтий колір, і хоча не всі вони перетворяться у вітамін А, саме вони додають забарвлення молоку і сиру, яка особливо помітна в літній період.

Заквашувальні культури.

Закваски в сироварінні - це спеціальні види бактерій або група видів одного і більш за пологи, які, розвиваючись в молоці і згустку, сприяють отриманню зрілого сиру. До 1880 р. більшість сироварів покладалися на природне сквашення молока для утворення кислоти, проте деякі виробники, наприклад, в Італії, використовували кислу сироватку. В даний час заквашувальні культури отримують з самих різних джерел. Іноді окремі їх види отримують з банків заквасок, що знаходяться у розпорядженні наукових установі і центральних молочних організацій, проте частіше за суміш видів і./или штамів поставляються на комерційній основі. Культури останнього типу розроблені для всіх основних видів сирів; завдяки перевіреній ефективності вони грають ключову роль у виробництві сира.

Бактеріальні закваски.

Заквашувальні бактерії використовують перш за все для перетворення лактози в молочну кислоту, яка знижує рН системи і створює умови, необхідні для безлічі реакцій, що мають місце в сироварінні. По-друге, що не менш важливий, ферменти живих або загиблих заквашувальних бактерій руйнують деякі компоненти молока і виділяють попередників речовин, обумовлюючий смак і аромат продукту. Заквашувальні бактерії виконують три важливі функції:

- гліколіз -- перетворення лактози в молочну кислоту; утворення кислоти виняткове хімічним шляхом (наприклад, через глюконо-6-лактон) в сучасних умовах не може належним чином замінити активність заквасок; виняток становлять м'які сири, такі як котедж.

- протеоліз -- розщеплювання білкових ланцюгів на простіші речовини, такі як пептони, пептиди і амінокислоти.

- ліполіз -- перетворення жирних кислот молочного жиру на кетокислоти. кетони і складні ефіри. деякі з яких обумовлюють смак і запах.

Закваска яка добавляється в сирну ванну може складатися з одного штаму визначеного пила бактерій, а може містити два. три і більш окремих видів, що відносяться до декількох штамів. Вибір культури залежить від виду майбутнього сира і в деякій мірі від місцевих традицій.

Табл. 6

Як уже згадувалося, на вибір заквашувальної культури робить вплив географічне місцеположення, тому в північній Європі для вироблення сирів зазвичай використовують мезофільні бактерії, а термофільні культури найширше поширені в районах Середземномор'я. Проте це традиційне використання обумовлене також і сучасними науковими дослідженнями. Наприклад, мезофільні бактерії, такі як Lactococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar часто включають до складу сирів, рецептура яких передбачає низьку температуру другого нагрівання (чеддер або чешир), проте при цьому слід брати до уваги відмінності між властивостями штамів. Наприклад, Lactococcus lactis швидко продукує молочну кислоту, скорочуючи час виробництва, проте деякі штами продукують бактериоцин низин, який може впливати на розвиток грампозитивних видів; інші штами сприяють розвитку в сирі гіркого смаку. З іншого боку, Lactococcus lactis, cremoris розвивається в молоці повільніше, але сприяє виробленню сира з добрим смаком. Тому багато заквасок складаються з комбінованих відповідним чином штамів Lactococcus lactis subsp. lactis і Lactococcus lactis subsp. cremoris. Важливо, щоб змішані мезофільні закваски продукувала більше кислоти в порівнянні із заквасками одного вигляду.

При виробленні м'яких різновидів сирів з певним смаком до складу заквашувальної мікрофлори включають Lactococcus lactis biovar. Diacetylactis. Lactococcus lactis, cremoris використовуючі солі лимонної кислоти для вироблення діацетилу (що має масляний смак), а також С02. Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris також продукують диацетил, але крім того виділяють значні кількості С02. Газоутворення проходить настільки інтенсивно, що гетероферментативні види іноді використовують для формування великої кількості дрібних очок в таких сирах, як аппенцеляер, в яких небажані великі очки, що утворюються видами Propionibacterium. Одночасне утворення С02 і діацетилу корисно також при виробленні сирів з більш незв'язним тестом, характерним для сирів, що дозрівають з цвіллю по всій масі. Проте серед виробників сирів, аналогічних сиру котедж, Leuconostoc навряд чи можуть набути широкого поширення, оскільки їх наявність може привести до утворення спучених спливаючих згустків, хоча навіть невелика кількість в заквасці Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris перетворить в етанол всю кількість ацетальдегіду, виробленого Laciococcus lactis subsp. lactis, попереджаючи вірогідність появи небажаного смаку.

Перевага молочнокислої культури, що інтенсивно росте, полягає в інгібіруванні більшої частини не заквашувальних бактерій (наприклад, колиформних бактерій), при цьому деякі культури лактобацил (Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus) акумулюють Н202. задерживаюшиий зростання псевдомонас, а також Proteus. Дані корисні реакції в деяких випадках можна підсилити за допомогою синергізму між компонентами закваски. Один з найвідоміших прикладів -- взаємодія між Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus (що проявляє помітну протеиназную активність) і Streptococcus thermophilus (що має тільки дипептидазную активність), яке викликає значне зростання продукування кислоти за рахунок їх комбінованої дії. Термофільні закваски, використовувані для вироблення сирів з високою температурою другого нагрівання, також виділяють метаболити, стимулюючі зростання пропіоновокислих бактерій, які сприяють утворенню характерних очок в сирах, аналогічних очкам сира эмменталь. Внаслідок того, що Propionibacterium freidenreichii subsp. shermami розвивається в молоці дуже поволі, при використанні цієї культури як заквашувальна для сирів эмменталь і грюйер дані бактерії слід вирощувати окремо від лактобацил.

Форми культур, які можна отримати з комерційних молочних лабораторій, приведені в табл.; домінуючими на ринку є типи 6, 7 і 8. Докладні інструкції по використанню і ротації культур для боротьби з бактеріофагом, а також пояснення до особливих середовищ для приготування виробничих заквасок надають замовники.

Табл. 7. Типи заквашувальних культур

Типи 1, 2 і 3 використовують для приготування проміжної закваски, типи 2.4, 5, би і 7 -- для приготування виробничої закваски, типи 4, 5, 6, 7 і 8 -- для безпосереднього внесення до сироварної ванни.

2. Аналіз існуючих технологій виробництва СК

Загальна технологія виробництва всіх сирів.

Основні технологічні операції в сироварінні.

Виробництво харчових продуктів в кожній країні здійснюють відповідно до стандартизованих письмових інструкцій, програм або методик. У сироварінні термін «рецептура» охоплює всі аспекти виготовлення певного вигляду сира, особливо при дрібномасштабному виробництві.

В рамках рецептур для різних видів сирів використовуються певні операції, аналогічні для будь-якого вигляду сира: коагуляція молока, розрізання згустка (постановка сирного зерна), друге нагрівання сирного зерна, обробка сирної маси для формування структури, посолка і пресування сира. Дані операції умисно розглянути докладніше перед описом рецептур конкретних сирів.

Нормалізація молока для сироваріння.

Регулювання складу молока вже достатньо давно здійснюють шляхом додавання в нього знежиреного молока або видалення частини сливок. Необхідність нормалізації молока хтя виробництва сиру обумовлена поряд причин:

Для компенсації сезонних коливань складу сирого молока в цілях отримання сировини постійного складу.

По економічних причинах, оскільки на ринку присутні сири з різним змістом жиру: жирні, напівжирні і 25 %-ной жирності: зазвичай ці стандарти використовують Х1я деяких напівтвердих і м'яких сирів (аналогічних камамберу).

Для задоволення попиту, що росте, на сири з низьким і зниженим змістом жиру необхідно було розробити методи стандартизації і удосконалити техніку сироваріння для виробництва такого сиру.

При використанні концентрованого ультрафільтрацією (УФ) знежиреного молока, яке зазвичай змішують із сливками, що гомогенізують, за для отримання потрібного співвідношення білка і жиру (наприклад, для сиру сен-полен) Поданим, приведеним в роботі, при отриманні напівтвердого сиру з низьким змістом жиру, виготовленого з УФ-концентрованого обезжиренного молока (загальний зміст сухої речовини якого рівний 35,9 %) і сливок жирністю 80 %, загальний зміст сухої речовини може досягати 41,3 %. У разі використання рекомбінованого молока або при недостатньому надходженні молока. Іноді замість сливок використовують зневоднений молочний жир, як, наприклад, при виробництві сира Непе. В ході ряду досліджень стандартизації складу сира чеддер встановлено, що для даного вигляду сира ідеальним є співвідношення в нормалізованому молоці казеїну і жиру, рівне 0,70:1. Оскільки зміст загального білка легше піддається визначенню (раніше -- шляхом скріплення фарбників, в даний час -- з використанням інфрачервоних аналізаторів), можна вважати задовільним відношення змісту загального білка до жиру, рівне 0.9:1. оскільки воно наближене до потрібного співвідношення казеїну і жиру. Використання інфрачервоних аналізаторів (ГПК) дозволяє безпосередньо контролювати вміст в молоці казеїну. Слід зазначити, що за нормалізацією молока, призначеного для виробництва сира, повинна слідувати теплова обробка, навіть якщо нормалізація проводилася шляхом додавання пастеризованого знежиреного молока або сливок.

Гомогенізація молока.

Молоко, що гомогенізує, має неміцні агрегати білкових міцел, які важко вбудовуються в структуру сирного згустку, сприяючи утриманню згустком надмірної вологи, тому молоко для виробництва сиру зазвичай не гомогенізують. Проте молоко, що трохи гомогенізує, УФ-концентроване утворює згустки, які краще утримують жир і вологу, сприяючи виходу більшого об'єму готового сиру. При виробництві сира чеддер з суміші молока, в якому гомогенізують тільки сливки, утворюються м'які, однорідні і еластичні згустки .

Згідно даним, приведеним в роботі. блакитний сир 45-60-добової витримки, вироблений методом ММУ з пастеризованого концентрованого молока, що гомогенізує, відрізнявся високими органолептичними показниками (див. розділ 10.3 про гомогенізацію молока для блакитного сиру).

У роботі указується, що об'єм сира, отримуваного з молока, що гомогенізує, вище при тиску гомогенізації, рівному 20 Мпа, чим при 10 Мпа.

Якщо не використовується спеціальний асептичний апарат, після гомогенізації молока для виробництва сиру слід проводити пастеризацію для зниження забруднень після її здійснення.

Теплова обробка молока.

Теплова обробка молока для виробництва сиру направлена на стандартизацію його біологічної якості шляхом знищення небажаних бактерій і інактивація деяких ферментів. В процесі теплової обробки гине також більшість важливих для виробництва сиру бактерій (наприклад, молочнокислі бактерії) і руйнуються деякі нативні ферменти молока (наприклад, ліпази).

Температура і тривалість теплової обробки молока вибираються залежно від бажаного результату. Наприклад, обробка при нижчих температурах 65°С може инактивировать бактерії групи кишкових паличок, не роблячи впливу на ліпази, проте така обробка не ефективна відносно вегетативних кліток патогенних мікроорганізмів. Мінімальна термічна обробка, необхідна для загибелі хвороботворних мікроорганізмів в молоці для виробництва сира, повинна проводитися при 71,7°С протягом 15 хв. з або за умов, близьких до даним.

Багато процесів виробництва сиру в значній мірі залежать від ступеня теплової дії. З підвищенням температури теплової обробки зростає денатурація р-лактоглобуліна; денатурований р-лактоглобулін утворюватиме комплекси з к-казеїном, інгібируючи коагуляцію і синерезис згустка. Це може негативно відбитися на якості згустку, особливо при виробленні твердих сирів, таких як чеддер. На практиці повинна проводитися пастеризація молока протягом 15 хв. з при температурі нижче 75°С переважно при 72-73°С або аналогічна.

На жаль, при тепловій обробці гинуть деякі групи бактерій нормальної мікрофлори молока, які виробляють систему ферментів, сприяючих появі смаку і запаху сира, не вироблюваних звичайними заквасками. Деякі заквашувальні культури (Laciococcus lactis subsp. lactis) забезпечують утворення смакових речовин, зокрема діацетилу. В даний час розробляються виробничі культури, які відповідають за синтез додаткових смакових компонентів.

Внесення закваски.

Після теплової обробки молоко зазвичай охолоджують приблизно до температури 30°С (точна температура залежить від рецептури сира). Температура важлива для зростання інокулированих заквасочних бактерій і подальшого процесу коагуляції, здійснюваної при використанні молокозвертуючих ферментів.

Виробничу закваску додають згідно рецептурі в кількості 0,05-4 % або навіть 5%. Кількість використовуваної закваски часто залежить від її активності і вибору виробника. Вона повинна забезпечувати повільне зростання бактерій в молоці для утворення молочної кислоти, необхідної для здійснення наступної стадії. Подібне «дозрівання» молока під впливом закваски може тривати досить довго (до 2 ч), тоді як інокуляція великих кількостей закваски (2-4 %) скорочує тривалість дозрівання до 5-20 мин.

Під час періоду дозрівання може спостерігатися зростання не тільки заквашувальних бактерій, але і інших мікроорганізмів. Таким чином, при нижчому рівні кислотності існує вірогідність розмноження бактерій групи кишкових паличок, не дивлячись на те що їх зростання вдається контролювати за рахунок швидкого утворення молочної кислоти. В цьому випадку рецептуру коректують, виходячи з наявного досвіду виробництва.

Види заквашувальних бактерій залежать від рецептури (наприклад, швидкі (активні) або повільні продуценти кислоти). Активність заквашувальних бактерії окремо і в сукупності впливає на швидкість утворення кислоти в молоці, а потім -- в згустку. Внесення зайвої кількості закваски в цілях освіти кислоти, необхідної для роботи сичуга, може сприяти виробленню дуже великої кількості кислоти згодом. Швидкість вироблення кислоти деякими заквашувальними культурами низька на початку процесу, але поступово зростає.

Закваски прямого внесення реалізують в замороженому вигляді або після сушки сублімації (ліофілізовані). Норми додавання таких заквасок в молоко нижчі, ніж виробничих заквасок, і зазвичай складають 0,01-0,02 %. Як правило, дані закваски мають тривалішу лагфазу в порівнянні з виробничими заквасками, що слід враховувати, підвищуючи температуру дозрівання і коагуляції з 29-31°С і злегка збільшуючи тривалість дозрівання.

Спочатку утворення кислоти може бути декілька сповільненим, але щонайменше зіставним з активністю виробничих заквасок на пізніх стадіях виробництва сира. При роботі з незнайомими культурами виробникові слід спиратися на вже наявний досвід.

Деякі сировари в цілях економії часу додають закваски у ванну під час заповнення її молоком. З іншого боку, при цьому можна втратити багато часу, якщо дуже низька температура молока, що поступає, уповільнюватиме розвиток виробничих заквасок.

Гранульовані закваски не виділяють в молоко бактерії, а їх гранули часто отвердівають при другому нагріванні і залишаються в сирі у вигляді білих вкраплень. Для повного розчинення гранульованих заквасок звичайна достатньо процедури їх закачування у ванну або молоко через систему трубопроводів.

На крупних виробництвах для попереднього дозрівання закваски инокулюють у ванну або танк, проте в дрібних молочних господарствах використовуються відкриті прямокутні ванни, і закваски вносять до ванни з молоком безпосередньо перед додаванням сичуга. При такому підході можливе отримання неоднорідного коагулята, окремі ділянки якого при розрізанні виявляються гранульованими і дуже щільними, інші -- м'якими. Не дивлячись на те що згодом сирне зерно піддається вимішуванню в процесі другого нагрівання, в деякій частині згустку кислота утворюється дуже швидко, без «дозрівання». В результаті виходить частково крошлива, кисла на смак сирна маса, знебарвлена або з плямами. Після підфарбовування забарвлення такого сиру може виявитися блідим або нерівномірним, а при дозріванні в нім можуть утворюватися мокрі ділянки з сироваткою, що сочилася (так звані «сироваткові гнізда»).

Фарбники і інші добавки.

Перед дозріванням або коли температура молока досягає рівня, необхідного для сичужного згортання (29-30°С). у нього додають (відповідно до рецептури) фарбники та інші деякі хімічні препарати (нітрат натрію або хлорид кальцію). Перед додаванням у ванну фарбники слід розбавляти, крім того, вони повинні рівномірно розподілитися по всій масі молока. Хімічні препарати вносять в розчиненому вигляді в кількості, вказаній в рецептурі.

Внесення сичуга.

Процедура тестування молока на здібність до сичужному згортання значно відрізняється у різних виробників. В більшості випадків в рецептурі вказаний рівень кислотності або рН, при якому додають сичужний фермент, оскільки від цього залежить тип згустку і швидкість утворення коагулята. Використовуючи молоко постійного відомого складу і певний набір культур прямого внесення, можна точно визначити момент його готовності до згортання.

Для розрахунку необхідної кількості ферменту багато сироварів використовують тестовий кухоль Маршалла1. Кухоль є судиною ємністю 500 мл з точно виміряним отвором в підставі. Стінки кухля прямі, білі, мають шкалу з п'ятьма діленнями. Кухоль заповнюють молоком з ванни (зберігаючи його температуру) і додають в нього 1 мл ферменту. Молоко витікає з отвору в підставі, поки не згорнеться. Рівень коагуляту відповідно до ділень на стінках указує згортаючу здатність молока. По діленнях, нанесених на стінки чашки, визначається придатність молока для згортання (наприклад, ділення Х° 3). Даний метод слід застосовувати тільки досвідченим виробникам.

При іншому підході в судину, заповнену 112 мл молока з ванни, додають 3.5 мл ферменту. На поверхню молока поміщають плаваючу соломинку або шматочок деревного вугілля, а потім обертальними рухами проводять перемішування. Час з моменту додавання ферменту до закінчення обертання вимірюють в секундах. Нормальною вважається коагуляція протягом 22 з при рівні кислотності 0.21 %. Молоко, яке згущується довше, ніж за 22 с. не рекомендується для сичужного згортання. Цей метод також слід застосовувати досвідченим сироварам.

Вибір типу молокозгортаючого ферменту кожен виробник здійснює самостійно. Кількість ферменту і температура, при якій здійснюється сичужное згортання, залежать від рецептури конкретного сиру, типу ферменту і складу молока.

Коагуляція.

Коагуляція (згортання) молока проходить в дві стадії. На першій стадії, яка практично не залежить від температури, відбувається розрив поліпептидного ланцюга к-казеїну між 105 і 106 амінокислотними залишками (фенилаланином і метионином). Це розщеплювання приводить до утворення пара к-казеїну і макропептиду, який дифундуватиме з міцел і згодом буде втрачений з сироваткою. Росщеплення може відбуватися при низьких температурах <10°С, хоча на практиці ця температура зазвичай вище. Деякі методи вироблення згустку припускають використання низьких температур: наприклад, метод , при якому здійснюють сичужне згортання охолодженого концентрованого молока, а потім додають теплу воду, сприяючу коагуляції. Друга стадія (стадія коагуляції) більше залежить від температури і відбувається тільки при нагріванні у присутності вільних іонів кальцію.

Як наголошувалося вище, к-казеїн надає захисну (що стабілізує) дію на казеїнові міцели. Коли близько 90 % к-казеїна перетворюється на пара к-казеїн ця дія припиняється, і за наявності достатньої кількості іонів кальцію і достатньої високої температури >20°С параказеїнові міцели агрегують з утворенням коагулята, що включає решту молочних компонентів. Якщо коагуляція відбувається не повністю, освічений згусток не досягне достатньої щільності, відповідній рецептурі сира: при цьому частина інших компонентів молока (наприклад, жир. сироваткові білки, продукти розпаду білка) буде втрачена з сироваткою.

Нижче перераховані чинники, що впливають на щільність згустку і повноту коагуляції Щільність згустку зростає, якщо кількість сичуга, що вноситься, збільшується з 0,006 до 0,03 %, але не підвищується при подальшому його збільшенні.

Щільність згустку збільшується з підвищенням температури до 40°С, потім зменшується, а також температуру, що рекомендується для різних рецептур сира. Так, згусток, утворений при 40°С. має резинисту структуру і погано розрізає після тривалого зберігання.

Низька щільність згустку і тривала коагуляція характерні для молока, яке перед сичужним згортанням зберігалося в охолодженому вигляді. Щільність згустку можна підвищити шляхом додавання хлориду кальцію до максимального рівня (0.07 %).

На щільність згустку може впливати відношення змісту жиру до білка. Молоко з високим вмістом жиру сприяє утворенню м'якого згустку.

Знижений рівень рН (тобто висока кислотність) сприяє підвищенню щільності згустку аж до рН 5,8: при подальшому підвищенні рН щільність починає знижуватися. У традиційному сироварінні молоко зазвичай коагулюють при рН в інтервалі 6.5-6.35; у разі використання культур прямого внесення допустимі вищі значення.

На повноту згортання впливає ступінь покриття к-казеїну денатурованими білками або вільними жирними кислотами, що відщеплюються при протеолізі і ліполізі.

Протеоліз або взаємодія з амінокислотами на якій-небудь стороні пептидного зв'язку к-казеїну може привести до його неповного розщеплювання і утворення м'якого згустку.

На щільність згустку робить вплив кількість присутніх в нім сироваткових білків.

Щільність згустку залежить також від розбавлення молока водою.

Деякі молокозвертаючі ферменти свідомо утворюють м'якші. Дані чинники іноді указують в рецептурах певних видів сирів, проте дуже часто виробники перевіряють їх на власному досвіді, без якого неможлива правильна інтерпретація рецептур.

Розчин згортаючого ферменту готують, розбавляючи його чистою водою в співвідношенні 1:10; перед внесенням до ванни підготовленого розчину молоко ретельно перемішують. Для забезпечення необхідного ефекту після додавання ферменту зазвичай досить перемішати молоко близько 5 хв. Недостатнє перемішування (а також неповне розчинення ферменту) і, як наслідок,, неповна коагуляція сприяють спливанню жиру на поверхню молока. В результаті розрізання згустку збільшується втрата жиру, який піднімається на поверхню сироватки. Дуже енергійне або дуже тривале перемішування молока (надмірне перемішування) приводить до руйнування згустку, що утворюється; такі згустки швидко віддають сироватку, не скріпляються і втрачають в сироватці жир. Вібрація від роботи важкого устаткування може пошкодити коагулят і викликати його порушення.

Для визначення точки згортання необхідно крапнути одну дві краплі молока в чисту воду; якщо згусток «свернулся», послідує повільне осідання з'єднань, що згорнулися, і гранул у воді.

Під час другої стадії коагуляції важливо, щоб молоко залишалося нерухомим. На даній стадії параказеинові міцели коагулювали або зчіплюються, і при порушенні зв'язків більше не з'єднуються.

Щільність згустку визначається рецептурою і залежить від вигляду сира. На даній лінії коагуляції утворюється молочна кислота, внаслідок чого підвищується міцність згустку, і, крім того, відбувається ферментний розпад деяких компонентів, сприяючих його «дозріванню».

У сирний згусток переходить близько 6% хімозину, спочатку доданого в молоко. Під час другої стадії молокозгортаючій активності відбувається неспецифічний протеоліз а- і р-казеїнів, що бере участь в дозріванні сира.

Розрізання згустка (постановка зерна).

Коагулят готовий до розрізання після періоду від 25 хв. до 2 ч відповідно до рецептури. Проте деякі сировари обчислюють момент розрізання, умножаючи період згортання на 3. Наприклад, якщо період з додавання сичуга до початку згортання згустку складає 12 хв., то встановлений момент розрізання рівний 36 мін після додавання ферменту.

Єдиної думки щодо визначення моменту почала розрізання згустку, а отже, отримання потрібних параметрів, не існує.

Робилася безліч спроб визначення цієї крапки. Один з приладів дозволяє зміряти тиск або щільність, яких повинен досягти коагулят перед розрізанням, шляхом занурення в згусток пластини з електродами; інший визначаєступінь загасання коливань в коагуляті. Оскільки ці прилади визначають різні параметри, дані зіставити досить складно. Одна з проблем полягає в тому що деякі прилади можуть проводити вимірювання в молоці тільки поза сирною ванною. Таким чином, точка розрізання, яка виходить з отриманого при вимірюваннях графіка або діаграми, не обов'язково точно відображає полягання молока у ванні.

Деякі пристрої здатні, окрім вимірювання опірності розрізанню, визначати інші структурно-механічні параметри, але вони не відображають якість згустку. Неруйнуючі тести, наприклад, з використанням в'язкоэластичної реометрії (реології), не підходять для устаткування молочних заводів. Вимірювальні методи для процесу формування згустку описані в роботі.

Труднощі у визначенні точки розрізання пов'язані також з тим, що поверхневий шар коагуляту, особливо у відкритих ваннах, зазвичай холодніше за нижні шари на декілька градусів, і, отже, м'якше. Таким чином, судити про щільність згустку по властивостях його поверхні недоцільно.

Традиційний метод, використовуваний сироварами, полягає в зануренні руки, щупа (шпателя) або стовпчика термометра у верхній шар згустку і підведенні його, внаслідок чого згусток розпадається, утворюючи лінію зламу. Чистий розлом з краями, що не розпливаються, і зеленою сироваткою у його підстави указує на те, що згусток готовий до розрізання. М'яка нерівномірна лінія зламу з білою сироваткою свідчить про слабку міцність згустку. По сторонах зламу можна судити про якість згустку: гранульована структура указує на те, що згусток дуже щільний. Згідно одному з правил сироваріння, згусток краще розрізати раніше, після чого сирне зерно дозріватиме в теплій сироватці, що покриває його поверхню. Коли згусток досягає достатньої щільності, його розрізають сирними ножами або іншими інструментами. Після розрізання сирне зерно «затягуватиметься» (зрощувати волокнину знов освічених поверхонь сирного зерна), утворюючи оболонку (шкірку), що перешкоджає втраті жиру і інших молочних компонентів.

Розмір сирного зерна після закінчення розрізання визначають відповідно до рецептури. Згустки, які підлягають другому нагріванню при високій температурі, нарізують на дрібні частини (ставлять дрібне зерно) для полегшення теплопередачі і видалення вологи, тоді як згустки, що підлягають другому нагріванню при нижчій температурі, можна нарізувати на відносно крупні шматки (поставити крупне зерно), якщо тільки вони не дуже кислі.

Під час розрізання згустку (постановки зерна), а також в процесі подальшого другого нагрівання (теплової обробки) поверхневий шар сирного зерна зберігає властивості мембрани, що має деяке значення в період дозрівання сира.

Жирові глобули містяться в матриці просторової казеїнової сітки частково за рахунок фізичного включення, частково за рахунок вільного зв'язку оболонки жирової кульки і білка. Жирові глобули, що знаходяться на поверхні зрізу, витікають (просочуються). Не дивлячись на те що частка такого жиру в сироватці складає всього 0,2-0,3%, це значення перевищує 5% загального жиру молока і призводить до зниження виходу сира. Чим дрібніше зерно, тим більше загальна площа поверхні зрізів і вище вірогідність втрат жиру, тому згусток рідко розрізають на кубики розміром менше 6 мм. Сироватка після постановки зерна містить розчинні у воді компоненти, зокрема лактозу, сироваткові білки, мінеральні речовини, пептиди і інші азотисті небілкові речовини.

Для розрізання згустків в невеликих відкритих ваннах можуть використовуватися ручні сталеві сирні ножі, відстань між лезами яких може складати 6-18 мм, ширина установки -- 150-200 мм, а довжина -- 700-800 мм. Леза розташовуються таким чином, що проводять вертикальний і горизонтальний розрізи. Іноді пристосування для подрібнення виготовляються з дроту, натягнутого на сталеві рами (так звані ліри або арфи), причому в основному використовується неіржавіюча сталь, що практично повністю замінила білу жерсть.

Механічні ножі для розрізання згустку більше за ножі для ручного використання і складаються з лез, а іноді з дроту. Важливо, щоб краї лез були достатньо гострими для рівного розрізання згустку. Крупні дротяні ножі краще розділяють згусток в порівнянні із сталевими ножами, і деякі сировари використовують попереднє розрізання дротяними ножами. Дротяні ножі можуть застосовуватися для розрізання м'яких згустків, наприклад, коагулятів сира котедж. Дрібні виробники віддають перевагу подовжній нарізці уручну в довгих прямокутних ваннах, що дозволяє запобігти дробленню м'яких згустків при первинному механічному розрізанні.

У разі використання сучасних закритих ванн згусток слід розрізати механічно. При цьому конструкція ножів не дозволяє витягувати їх з ванн, виконуючи подвійну функцію: кут нахилу леза по відношенню до згустку такий, що якщо міняється напрям обертання ножа, відбувається швидше перемішування згустку, чим його розрізання. Ножі, що обертаються, в круглих або овальних ваннах як правило не розбивають згусток об стінки ванни. Проте навіть в цьому випадку в деяких установках слід контролювати швидкість обертання в цілях мінімізації пошкоджень.

При виробництві м'яких сирів, таких як бри, куркульня або камамбер, процедура розрізання і постановки зерна (іноді розливання) супроводжується формуванням в обручах або формах в цілях відділення сироватки без перемішування на відміну від процесу вироблення напівтвердих або твердих сирів. У міру стікання сироватки і усихання сирної маси сир зберігає форму.

При виготовленні, наприклад, кисломолочного сиру, коли згусток перетворюють на пастоподібну масу, коагулят вичерпують або виливають на тканину, підвішену на крюках або стовпах для полегшення виділення сироватки із згустку. Наприклад, в процесі Віщого використовують вібрацію тканини, забезпечуючи краще видалення сироватки. Залежно від передбачуваної консистенції можливе пресування згустку для видалення залишкової сироватки і отримання твердої маси, яка підлягає формуванню і упаковці. З іншого боку, сироватка може бути відокремлена від сирних згустків за допомогою спеціальних сепараторів, що обертаються, при цьому консистенцію маси визначають розмір сопла і продуктивність механізму. Оскільки ферментированний продукт сепарують теплим, необхідне застосування охолоджувача. При виробленні таких продуктів, особливо Ргота&Ргага (м'якого сиру типу сиру), можна також здійснити концентрацію за допомогою ультрафільтрації.

Вимішування, друге нагрівання і формування сирної маси.

Після первинного розрізання сирна маса залишається м'якою, а що покриває сирне зерно оболонка знаходиться в незв'язному стані. Перед стіканням сироватки для запобігання зайвому кришінню, втрат жиру і сирного пилу необхідне повільне вимішування зерна. Коли оболонка зерна почне набувати більш виражених властивостей мембрани, швидкість перемішування можна збільшити.

Процес другого нагрівання сприяє обезводненню білкової матриці, внаслідок чого сирне зерно стає щільнішим, пружним, круглим і виділяє більше сироватки. Підвищення температури прискорює метаболізм бактерій, що знаходяться усередині зерна. Кількість молочної кислоти зростає, рН знижується, що сприяє стисненню частинок і виділенню сироватки.

Оскільки сироватка містить в розчиненому вигляді лактозу і мінеральні речовини, їх кількість, перехідну в сир. пропорційно кількості вологи в згустку. Фосфат кальцію пов'язаний з казеїном і такий, що знаходиться у вигляді колоїдного розчину, у міру зниження рН переходить в розчинний стан. Таким чином, сирна маса з підвищеною кислотністю (наприклад, маса блакитного сиру) втрачає більше кальцію (92 %) в порівнянні з сирною масою з меншою кислотністю (наприклад, сира эдам). що втрачає тільки 35 % кальцію.

Основним субстратом для розвитку молочнокислих бактерій в згустку є лактоза, присутність якої забезпечує утворення молочної кислоти. Концентрація лактози в сирній масі є визначальним чинником метаболізму бактерій, отже, зменшення концентрації лактози нижче за деяку критичну крапку позначиться на зростанні бактерій і продукуванні молочної кислоти. Слід контролювати рівень лактози в сирній масі, і. відповідно, кількість молочної кислоти, що утворилася, враховуючи розмір сирного зерна, температуру другого нагрівання і швидкість підвищення температури.

Частинку згустку можна розглядати як иммобилизованный бактерійний фермент, обмежений проникною оболонкою. Усередині частинки заквашувальні бактерії перетворять лактозу в молочну кислоту, яка переходить в сироватку під дією градієнта потенціалу (за рахунок ущільнення згустку), внаслідок чого остання стає все більш кислою. Даний процес скорочує кількість лактози в частинці згустку, пов'язане із зміною проникності (структури) згустку, забезпечуючи метаболізм мікроорганізмів. Дифузія лактози в згустку може також відбуватися при виділенні сироватки з частинки згустку унаслідок стиснення казеїнової матриці.

Існує два способи зниження кількості лактози в сирній масі:

- стиснення згустків за допомогою теплової дії і зниження рівня рН (шляхом накопичення молочної кислоти в згустку);

- додавання води після видалення частини сироватки; в результаті знижується вміст лактози в розбавленій (що розкислює) сироватці, а також в сирному зерні. Додавання гарячої води в суміш сироватки і сирного зерна може бути також використане як метод другого нагрівання сирної маси при виготовленні сира з «промивкою» сирного зерна.

Метою другого нагрівання є скорочення згустку для виділення вологи і зміцнення згустку, а також щоб сталі можливі процеси формування, пресування і посола. Саме даний етап покладений в основу розділення сирів на чотири групи (виключаючи м'які сири, деякі з яких піддають другому нагріванню):

- сирі з чедеризацією сирної маси, такі як чеддер, чешир;

- сири витягнутого згустку або сири типу паста филата;

- сирі без чедеризації сирної маси, такі як эдам і гауда, а також види, які знаходять текстуру згодом (тильзит(ер), эммеиталь і т.д.);

- блакитний сир.

Інтенсивність (температура) другого нагрівання, від якої залежить кількість освіченої кислоти, вибирається сироваром на підставі власного досвіду виготовлення сира.

Показаний вплив другого нагрівання різної інтенсивності на процес виготовлення трьох видів сирів.

Висока інтенсивність другого нагрівання приводить до ущільнення оболонок сирного зерна і формування непроникних мембран, що перешкоджають виділенню вологи з внутрішніх шарів зерна, що приводить до отримання сира з високим вмістом влаги1. Отриманий сир часто виявляється кислим, твердим, з грубою консистенцією, крошливим, що сухим, таким, що має сторонні (неспецифічні) присмаки, які з'являються в результаті утримання сироватки.

Для сирної маси, в якій бактерії поволі виробляють молочну кислоту, необхідна низька температура другого нагрівання. З іншого боку, скорочення згустку може відбуватися за рахунок самого кислотостворення без використання другого нагрівання. Максимальна температура другого нагрівання визначається рецептурою, проте слід враховувати, що при дуже високій температурі другого нагрівання (вище 40°С) інгібіруватиме зростання звичайних молочнокислих бактерій закваски або навіть приводити до їх загибелі. При використанні термостійких (термофільних) заквашувальних бактерій (наприклад, Lactococcus lactis biovar. Diacetylactis зазвичай потрібна температура вище звичайною.

Виробник також вирішує, коли закінчувати перемішування змішай сироватки і сирної маси; даний чинник часто не відбитий в рецептурі. Припинення перемішування називають «точкою осідання», коли сирне зерно опускається (осідає) на дно ванни.

Сирну масу, що швидко підкисляється, зазвичай швидко перемішують аж до видалення сироватки. При повільному формуванні згустків перемішування припиняють зовсім, і згусток осідає; іноді в цілях запобігання надмірному злипанню і грудкує сирного зерна його перемішують з перервами. Ефект осідання сприяє зменшенню втрат молочної кислоти сирної маси в сироватку, при цьому рН сирного зерна знижується швидше, і воно готове для проведення наступної стадії виробничого процесу.

Результати тесту рівня кислотності на даному етапі потребують пояснення, оскільки кислотність сирної маси і сироватки відрізняються. Зазвичай кислотність сирного зерна вище унаслідок вмісту в нім більшої кількості бактерії. але іноді спостерігається зворотна ситуація: сирна маса, кислотність, що поволі підвищує, виявляється менш кислою, чим сироватка.

Оскільки сироватка надає на сирну масу захисну дію, сприяє підтримці температури і містить речовини, необхідні для метаболізму мікроорганізмів. Дуже важливо правильно визначити момент, коли слід видаляти сироватку. Готове до формування зерно повинне мати оптимальний зміст вологи і клейкість.

Сирну масу, яка не піддається чедеризації (эдам, гауда, эмменталь), на цій стадії витягують з сироватки і поміщають в перфоровані форми . Чеддерізуємую сирну масу (наприклад, сирів чеддер або чешир) залишають у ванні або переміщають для подальшої обробки на дренажний стіл І видаляють сироватку. При використанні обох методів в рецептурі дану стадію позначають як «формування сирної маси» і «відбір (видалення) сироватки».

Швидкість утворення кислоти в одиницю часу багато в чому визначає кислотність сирної маси. Як правило, запас лактози вичерпується незабаром після пресування, і в даний період кислотність сирної маси досягає найбільшого значення (тобто найменший рН).

Для багатьох твердих сирів рН. рівний 5.0. вважається дуже низьким. Для сиру чеддер оптимальними є значення рН 5.2-5.25. Тверді сири, рН яких складає 4,9-5,0, зазвичай кислі, мають рихлу крошливу структуру, грубе тісто. Проте в певних сирах рН на даній стадії може бути низьким - 4,2-4.8 (наприклад, в сирах, аналогічних сиру фета, або близькосхідному білому сирі розсолу).

Сирий з промивкою сирного зерна.

Додавання води в суміш сирного зерна і сироватки приводить до видалення з сирної маси лактози і інших розчинних компонентів, а також до повторного вбирання вологи. Гаряча вода плавить сирне зерно і витісняє з нього вологу. Така дія направлена на підтримку високого рН, оскільки активність молочнокислих бактерій знижується унаслідок скорочення кількості лактози. Нижче наводяться декілька прикладів використання води для промивки зерна.

При виробництві сира эдам видаляють третину сироватки, потім проводять теплову обробку шляхом додавання гарячої води (50-60°С). Температура сирної маси підвищується до 36-37°С, унаслідок чого рН пресованого сиру повинен складати 5.2-5.4. хоча може досягати і 4.6-4.8.

Так само сирну масу сира гауда обробляють гарячою водою (60°С), підвищуючи температуру з 30°С до 40°С; рН сиру складе 5,2-5,4.

При виробництві сира сен-полен видаляють половину сироватки і додають слабкий розсіл. Розсіл підвищує щільність сирної маси, забезпечуючи необхідне видалення сироватки.

При виготовленні самсю, марибо,хаварти і аналогічних сирів видаляють третину сироватки і замінюють гарячою водою для розм'якшення сирної маси, температура якої підвищується до 37-38°С, і розбавлення сироватки. Гарячу воду, використовувану при формуванні пластичної волокнистої сирної маси сирів групи паста филата (моцарела, проволоне і т.д.), не розглядають як воду для промивки, проте вона «пастеризує» сирну масу унаслідок високої температури, тому пастеризацію молока для цих сирів проводити не обов'язково.

Методи посолки сухою сіллю можна розділити на три основні групи:

Сирі з чедеризацією сирної маси солять сухим способом після подрібнення. Зазвичай сіль повинна розчинитися в сирній масі (при дозріванні) до пресування сира, інакше можливе утворення темних ліній, особливо в зрілій сирній масі сира чеддер. Сіль, що не розчинилася, залишається у вигляді твердих піщинок усередині маси. Сіль, розчиняючись на поверхні казеїну, сприяє швидкому склеюванню чеддеризованної маси, створюючої при пресуванні щільну структуру. Проте сіль сприяє виділенню під пресом більшої кількості сироватки, таким чином дуже волога сирна маса втратить деяку частину солі в сироватці, що виділяється в процесі пресування, у зв'язку з чим у вологу сирну масу додають додаткову кількість солі. . Для дуже сухої сирної маси потрібне трохи менше за сіль. У більшості рецептур дані відхилення не указуються, тому сироварові слід розраховувати кількість солі, що додається, виходячи з власного досвіду.

Посол блакитних сирів (наприклад, сира стилтон) зазвичай проводиться на поверхні сирного тесту перед формуванням, проте при виробництві деяких сирів сіль втирають в поверхню тесту у формах або після витягання з форм. Різні види блакитних сирів мають різний зміст солі (2-5%). Вологе сирне тісто в результаті сухого посолу поглинає більше за сіль в порівнянні з сухим тестом.

М'які сири натирають сіллю по всій поверхні. Іноді після первинного розчинення солі здійснюють додатковий посол. На м'який сир масою 150 г доводиться 6-9 г солі. Деякі м'які сири витримують в розсолі 20-80 хв. при 18-20°С і концентрації розсолу 22 %.

Кількість використовуваної солі залежить від вигляду сира або вологості сирної маси і зазвичай відбивається в рецептурі. Сіль стримує зростання деяких бактерій, але є стимулятором для інших, сприяючи зростанню в солоній сирній масі різної мікрофлори. Присутність 2 % солі в сирі із змістом вологи 40 % означає, що волога сиру є 5 % соляний розчин. В результаті інгубується зростання більшості заквашувальних бактерій, проте зростання бактерій групи кишкових паличок не сповільнюється, поки концентрація розчину не досягне 12 %, 3-4 %-ний соляний розчин стимулює зростання даних мікроорганізмів. Рівень рН може бути нестійким до повного розчинення солі в сирній масі. Рівномірний розподіл солі в крупних сирах, посоленому сухим способом, може займати 3 дні, проте в м'яких сирах малого розміру, сирна маса яких тонко подрібнюється, сіль добре розчиняється протягом 16 ч.

Посол в розсолі широко використовують при виготовленні сирів з промивкою зерна, оскільки промивка зменшує кількість лактози, тим самим обмежуючи зниження рН в сирі. Хоча підвищення температури підсилює вбирання солі сирною масою, воно викликає виділення з сирної маси жиру, а також сприяє зростанню небажаних мікроорганізмів, тому на практиці для посол використовують температуру 15°С, що дозволяє досягти максимальної розчинності, рівної близько 26 % солі. Чим вище зміст солі, тим інтенсивніше відбувається обезводнення сира унаслідок різниці осмотичного тиску сира і розсолу. Таким чином, розсіл стане менш концентрованим, і в нього перейде більше компонентів сироватки. Періодично в розсіл додають сіль, і піддають його пастеризації, фільтрації і відновленню при допомозі УФ або аналогічній мембранній фільтрації. Під час посолу сири знаходяться в контейнерах (этажерах) для забезпечення кращого контакту розсолу з найбільшою площею поверхні сира, при цьому сильніше вбирання досягається також за допомогою циркуляції розчину.

При використанні посолу в розсолі кірка твердих сирів може утримати 16-18 % солі за один прийом, при цьому вона стає рогоподібною і твердою, а сир легко піддається обробці. Суха посолу протягом короткого проміжку часу забезпечує вміст солі в кірці до 20 %; деякі сири, дозрівання яких пов'язане з розвитком Lactobacillus heketicus, містять 18-20 % солі в кірці. Сіль не уповільнює зростання Lactobacillus heketicus, але запобігає зростанню протеолітично-активних мікроорганізмів, які можуть «роз'їдати» поверхню сира.

Пресування сира.

Пресування сиру є одній з найскладніших технологічних операції для виробників. Головною метою пресування є перетворення нещільних частинок згустку в моноліт, а також витіснення вільної сироватки. У короткому огляді структури і компонентів сирої сирної маси виділяється декілька проблем, пов'язаних з цією на перший погляд простій операцією.

Сирна маса є білковою матрицею, що включає жирові кульки, вологу, лактозу, солі, небілкові азотисті з'єднання, такі як пептиди і так далі вона містить також деяку кількість повітря і газу, тому в теплому стані -- пружна, еластична і м'яка. Жир знаходиться, головним чином, в рідкому вигляді. Сіль може використовуватися, а може не використовуватися; вона частково розчиняється поверхнею казеїну, а також утримує вологу. Якщо сіль не може вільно розчинятися в теплій сирній масі, поверхневий ущільнений шар казеїну стає грубим і рогоподібним.

На першому етапі пресування слід проводити поступово, оскільки раптовий високий тиск стискає поверхневий шар сира, який стає непроникним і утримує вологу в порожнистих ділянках. Температура сирної маси перед пресуванням повинна бути нижче за температуру плавлення жиру і складати літом 24°С, взимку -- 26°С, інакше жир витікатиме з сирної маси і переходитиме в сироватку, або заповнюватиме вільні проміжки між сирним зерном, сприяючи виробленню сального сиру.

Оскільки сири можуть значно розрізнятися за розміром, тиск, що прикладається до сиру, виражається як сила на одиницю площі, а не на головку сира. Оскільки перед пресуванням сирна маса містить певний об'єм повітря, сирі, що мають дуже щільне сирне тісто (наприклад, чеддер), пресують при тиску вакууму мінус 85-95 кПа (одиницею вимірювання є паскаль (Па), рівний Ньютону на м2 (Н/м2)). Вакуумне середовище використовується протягом нетривалого часу (2-3 ч). сприяючи видаленню повітря з сирної маси і її охолоджуванню. Зазвичай сири витримують під тиском протягом 2-3 діб (чеддер), проте при виробництві сучасних сирів у вигляді блоків цей період складає 24-36 ч, а при використанні вакуумного пресування -- 10-15 ч, що дозволяє промити сирні форми і повторно їх використовувати наступного дня.

У пресах сиру використовується тиск пружини, важкий вантаж, пневматична або гідравлічна дія, при цьому кожен сировар віддає перевагу певним типам пресів. Преси, в яких діє тиск пружини або вантаж, зазвичай працюють вертикально, з однією партією сира, причому величина тиску виражається в одиницях маси. При використанні гідравлічних і пневматичних пресів існує вірогідність помилок у визначенні тиску стандартними манометрами, що калібруються для вимірювання тиску в трубопроводі. В даному випадку необхідна корекція площі поперечного перетину поршня; без урахування фрикційних втрат площі поперечного перетину поршня (Ар) і робочого тиску (повітря або робочої рідини) (Рр) рівний твору поперечного перетину сирної форми (Лс) і прикладеного до сирного згустка тиску (Рс):