Розроблення технології голландського брускового сиру з використанням гомогенізації молока

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. В зв'язку зі зростанням попиту споживачів на сичужні сири важливого значення набувають питання наукових досліджень з метою створення наукового підґрунтя для розвитку вітчизняного сироваріння. Актуальними є дослідження зі знаходження резервів збільшення обсягів виробництва сичужних сирів за рахунок раціонального використання молока, включаючи вторинну молочну сировину, підвищення якості продукції, інтенсифікування процесу виробництва і визрівання сирів.

Одним з прогресивних технологічних процесів, які сприяють покращенню якості молочних продуктів, є гомогенізація молока, яка отримала широке застосування і повністю себе виправдала у виробництві питного молока, морозива, вершків і низки кисломолочних продуктів. У сироробстві гомогенізація викликає чимало дискусій, оскільки однозначних висновків щодо доцільності застосування цієї технологічної операції не існує.

Із літературних даних відомо, що гомогенізація молока, в першу чергу, зумовлює диспергування жирових кульок і, отже, стабілізує їх розподілення та запобігає відстоюванню жиру під час зсідання молока при виробництві сиру. При гомогенізації молока ускладнюється утворення агломератів жирових кульок; не відбувається витоплювання жиру в сирі за підвищених температур; прискорюється біохімічний розпад жиру тощо. Однак, під час гомогенізації змін зазнають не тільки жирові кульки, а й казеїнові міцели. Казеїнові міцели руйнуються і кількість субміцел в порівнянні з нативним станом зростає. Значні зміни складових частин молока під час гомогенізації дають змогу здійснити вплив не тільки на процес виробництва і характер визрівання сиру, але також і на його якість.

У зв'язку з цим, необхідність проведення досліджень впливу гомогенізації молока зумовлена виробничими потребами сироробної галузі, пошуком шляхів поглиблення переробки молочної сировини, необхідністю покращення якості твердих сичужних сирів та розширення їх асортименту.

Мета і завдання досліджень. Метою роботи було розробити технологію голландського брускового сиру з гомогенізованого молока, вивчити вплив гомогенізації на ступінь використання складових частин молока, на перебіг біохімічних та мікробіологічних процесів при виробництві голландського брускового сиру.

Визначена мета роботи обумовила необхідність вирішення таких основних завдань:

· вивчити вплив різних режимів гомогенізації на зміни основних складових частин молока;

· дослідити вплив гомогенізації на ступінь використання складових частин молока;

· дослідити процес структуроутворення та синеретичні властивості сирних згустків, виготовлених з гомогенізованого молока;

· дослідити особливості перебігу фізико-хімічних, біохімічних і мікробіологічних процесів під час виробництва та при визріванні сиру з гомогенізованого молока;

· дослідити зміни структурно-механічних властивостей при визріванні сиру;

· обґрунтувати вибір режимів гомогенізації молока при виробництві голландського брускового сиру;

· розробити проект нормативної документації на підготування молока при виробництві голландського брускового сиру та здійснити апробацію технологій в промислових умовах.

1. Експериментальна частина

Відображає методологічні аспекти роботи - містить схему проведення досліджень, характеристику використаних біохімічних, технологічних, мікробіологічних та статистичних методів досліджень.

Активну і титровану кислотності, масову частку вологи, жиру, мікробіологічні показники молока та сирів визначали стандартними методами. Визначення вмісту летких органічних кислот у продуктах проводили методом газорідинної хроматографії на приладі “Купол-55”; якісну та кількісну оцінку розщеплення білків сирної маси здійснювали за методом денатуруючого електрофорезу в поліакриламідному гелі (метод Лемлі), загальний вміст вільних амінокислот визначали спектрофотометрично після осаджування білків: вміст амінокислот, що мають циклічну будову (тирозин, триптофан), визначали за методом Хула, ациклічних амінокислот - за модифікованим методом Цариченка; вміст білку та продуктів протеолізу - за методом К'єльдаля; визначення ступеня зрілості сиру проводили по Шиловичу; визначення ліпідного складу в молоці, сирному згустку, молочній сироватці - за методом тонкошарової хроматографії; структурно-механічні властивості сирного тіста (твердість та умовно-миттєвий модуль стискання (пружності) визначались - на пенетрометрі „Лабор ” та на „Зсувомірі”.

2. Результати досліджень та їх обговорення

Наведено результати експериментальних досліджень впливу гомогенізації молока на його складові частини та застосування гомогенізованого молока при виробництві голландського сиру. Основними критеріями відбору режимів гомогенізації молока були показники, що є важливими у виробництві сиру: величина сирного зерна, кількість сирного пилу, синерезис утвореного згустку, ступінь протеолізу та ліполізу, нагромадження смакоутворюючих та ароматичних речовин.

На основі літературних даних було обрано чотири режими гомогенізації молока, призначеного для виробництва голландського брускового сиру: режим №1 - 5,0 МПа ; режим №2 - 7,5 МПа; режим №3 - 10,0 МПа; режим №4 - 15,0 МПа при температурі пастеризації (74±2) оС з витримкою 15-20 с. Як контроль було використано негомогенізоване молоко (н/г) та голландський брусковий сир, виготовлений за традиційною технологією. При виробництві сиру використовували бактеріальний препарат „Актив” (сир А) та закваску „БП-Углич-№4” (сир Б).

При визначенні оптимальних режимів гомогенізації молока до уваги приймався факт впливу дисперсності жирових кульок на втрати жиру при відстоюванні його під час зсідання молока. В результаті мікроскопічного аналізу було знайдено залежність зміни середнього діаметра жирових кульок і стабільності емульсії від режимів гомогенізації. Було встановлено, що найбільшому зменшенню діаметру жирових кульок, а отже, підвищенню стабільності емульсії відповідав тиск гомогенізації 5,0-7,5 МПа. Гомогенізація молока при тиску 10,0 - 15,0 МПа хоча і сприяла деякому збільшенню дисперсності жиру, однак ефективність процесу була нижчою.

Виявлено, що масова частка жиру в сироватці зменшувалась пропорційно зростанню тиску гомогенізації (рис. 1). Так, вміст жиру в сироватці, отриманій з молока першого варіанту обробки, порівняно з контролем знизився на 62 %, другого варіанту обробки - на 73 %, третього варіанту - на 81 %, четвертого - на 87 %.

Аналіз окремих класів ліпідів молока, сиру, молочної сироватки в результаті гомогенізації молока показав зміни в їх перерозподілі. В гомогенізованому молоці зростав вміст диацилгліцеролів, фосфоліпідів, вільних жирних кислот та зменшився рівень триацилгліцеролів, вільного холестеролу, етерифікованого холестеролу (рис. 2). Зокрема, вміст диацилгліцеролів в молоці зріс в дослідних групах №1- 4 від 1,0 до 1,4 %; фосфоліпідів - на 0,9-2,8 %; вільних жирних кислот - на 0,5 - 0,6 %.

Стосовно співвідношення ліпідних фракцій, слід відзначити, що в сирі, виготовленому із гомогенізованого молока, спостерігалась аналогічна картина як і в самому гомогенізованому молоці. В сирі після пресування вміст дигліцеридів в дослідних групах №1-4 зростав, відповідно, на 0,7-1,8 %; фосфоліпідів - на 2,4-3,4 %; вільних жирних кислот - на 1,5-2,3 %. Такі зміни мають позитивний вплив на підвищення біологічної цінності сиру, оскільки фосфоліпіди проявляють біологічно-активні властивості і належать до лімітуючих факторів харчування.

Натомість, в сироватці спостерігалась тенденція до зменшення вмісту триацилгліцеролів, фосфоліпідів, етерифікованого холестеролу, вільних жирних кислот, але зростала кількість моно- та диацилгліцеролів, вміст вільного холестеролу залишався практично незмінним.

Предметом досліджень також було вивчення впливу гомогенізації на білки молока. Виявлено, що гомогенізація не змінює кількості загального азоту в молоці, однак впливає на казеїни (нерозчинний білковий азот), подрібнюючи казеїнові міцели.

Виявлено порушення динамічної рівноваги, в якій першопочатково знаходився білковий комплекс, частинки казеїну розпадаються, переходячи у фракцію розчинного білкового азоту та розчинного небілкового азоту. Вміст нерозчинного білкового азоту у молоці зменшувався в міру зростання тиску гомогенізації на 0,3-1,4 % в № 1-4 дослідних групах, порівнюючи з контролем.

Вміст розчинних небілкових азотистих сполук в молоці зріс в № 1-4 дослідних групах відповідно до контролю на 0,7-7,8%, спостерігалось зростання і вмісту розчинного білкового азоту у дослідних групах на 1,1-5,1 %. Очевидно, це пов'язано із розпадом казеїнових міцел і доповненням вмісту сироваткових білків за рахунок в-фракцій казеїнів.

Відповідно, вміст розчинного небілкового азоту і розчинного білкового азоту у сироватці, отриманій при виробництві голландського брускового сиру, знижувався, що вказує на вищий ступінь включення азотних компонентів молока у згусток.

Порівняльна оцінка інтенсивності сичужного зсідання молока як вихідного, так і гомогенізованого при різних тисках, засвідчила, що збільшення інтенсивності механічного впливу на молоко сприяє скороченню тривалості структуроутворення згустків.

Так, зсідання зразків молока №1-4 скорочувалось відповідно до контролю на 6; 9; 11 та 12 хв, що пояснюється появою для ферменту „доступних ділянок” в структурі казеїнових міцел, які сприяють зміні швидкості протеолітичних перетворень.

Встановлено, що гомогенізація молока впливає на інтенсивність виділення сироватки із сичужного згустку, причому ця залежність носить складний характер. Синерезис у згустках із гомогенізованого молока на початку процесу (перші 5 хв.) протікає більш інтенсивно, ніж з негомогенізованого, а при подальшому центрифугуванні згустка (через 5-7 хв) швидкість зневоднення сповільнюється. Якщо при низьких тисках гомогенізації - 5,0-7,5 МПа кількість виділеної сироватки незначно відрізняється від контролю, то з підвищенням тиску до 10-15 МПа ефективність даного процесу стрімко знижувалась.

При виготовленні голландського брускового сиру з молока, яке піддавалось різним тискам гомогенізації, спостерігалися зміни величини зерна. Температура другого нагрівання коливалась в межах 39-410 С з тривалістю 10-15 хв. Тривалість розрізання ніжних згустків, отриманих з гомогенізованого молока і становлення сирного зерна коливалась в межах 25-35 хв, тоді як з негомогенізованого 15-25 хв. З негомогенізованого молока отримували велике зерно розміром до 5-6 мм, з молока гомогенізованого при 5,0-7,5 МПа основна частина сирного зерна мала розмір 4-5 мм, з молока гомогенізованого при 10,0-15,0 МПа - 2-4 мм.

Визрівання сиру зумовлює зміни компонентів сирного тіста, які призводять до формування певних органолептичних властивостей. За отриманими даними досліджень було встановлено, що гомогенізація молока сприяє прискоренню процесу визрівання, внаслідок більш інтенсивного розщеплення білкових речовин.

Аналіз динаміки нагромадження азотовмісних речовин у сирній масі показав, що відмінність у рівнях протеолізу у сирах А (з бакпрепаратом „Актив”) та Б (із закваскою „БП-Углич-№4”) спостерігалася вже у свіжому сирі та збільшувалась з віком.

Розчинні азотовмісні сполуки найбільш інтенсивно накопичувались на початку визрівання сирів. У дослідних сирах процес утворення продуктів глибокого розщеплення білка відбувався доволі інтенсивно: на 30-ту добу визрівання кількісне співвідношення фракцій небілкового до розчинного азоту становило від 0,646 до 0,731 для сирів групи А та Б №1-4 відповідно. Це свідчить про високу інтенсивність процесів розпаду білків.

За 60 діб в сирі А та Б нагромаджується велика кількість продуктів протеолізу, що свідчить про прискорення визрівання сиру та формування його органолептичних показників. Кількість водорозчинного білка у сирі 60-ти добового віку, порівнюючи із початком визрівання збільшується в 2,9-3,1 рази, розчинного небілкового азоту - в 3,3 рази, розчинного білкового азоту - в 2,2 рази.

Аналіз динаміки нагромадження вільних амінокислот (рис. 6) показав доволі високий рівень протеолізу в дослідних сирах. Вміст вільних амінокислот зростав протягом визрівання дослідних сирів: на 60-ту добу визрівання він збільшився у 7-12 разів, порівнюючи із 20-тою добою. Підвищення кількості вільних амінокислот забезпечило формування характерного специфічного для кожного з сирів смаку.

Зважаючи на розбіжності у протеолітичній активності молочнокислої мікрофлори сирів, вироблених із застосуванням бактеріальних препаратів „Актив” та закваски „БП-Углич-№4”, все ж очевидним є вплив різних режимів гомогенізації молока на перебіг біохімічних процесів.

При формуванні бажаних органолептичних характеристик продукту під час визрівання сирів, окрім протеолітичних процесів, велике значення мають і ліполітичні процеси. Накопичення жирних кислот в сирах залежить також від виду закваски.

Підвищений вміст летких жирних кислот в сирах № 1, 2 групи А та групи Б співпав з більш високою їх органолептичною оцінкою порівняно з контрольними сирами, тоді як в дослідних сирах №3, 4 обох груп - не покращив їх органолептичних характеристик, а навпаки, ці сири відзначалися пониженими смаковими властивостями. Таким чином, сумарна кількість летких жирних кислот не завжди пов'язана з покращенням смаку і аромату сиру, а залежить і від її якісного складу.

Проведені дослідження якісного та кількісного складу летких органічних кислот у сирах віком 30 діб показали, що сир із закваскою “Актив” характеризується оригінальним м'яким смаком та ароматом, мабуть, завдяки специфічному співвідношенню між оцтовою та пропіоновою кислотами, яке становить близько 2,00, тоді як таке співвідношення в сирах з закваскою „БП-Углич-№4” складає приблизно 4,00.

Дослідження накопичення загальної кількості молочнокислих бактерій в сирах групи А та Б та їх порівняльний аналіз показує, що по мірі підвищення тиску гомогенізації молока накопичення молочнокислої мікрофлори було інтенсивнішим.

При визначенні реологічних показників виявлено, що дослідні сири мали значно нижчі значення реологічних показників, ніж контрольні сири, що свідчить про їх м'яку консистенцію. Слід звернути увагу на те, що в початковий період визрівання сирів значення всіх реологічних показників збільшувалось, досягнувши максимуму на 10 добу визрівання.

По мірі збільшення віку сиру, а саме на 30 добу визрівання, твердість, модуль пружності знижувались. Причому це зниження складало приблизно 1,5 рази до показників 10 добового сиру. При визначенні модуля пружності спостерігалась аналогічна картина. В дослідних сирах (А та Б) після пресу модуль пружності зменшувався в порівнянні до контрольного сиру в 1,2 раз, на 10 добу - в 1,1-2,4 рази, а на 30-ту - в 1,2-1,4 рази.

Таку тенденцію у зміні структурно-механічних властивостей дослідних сирів, зокрема їх твердості, очевидно, можна пояснити підвищеним вмістом вологи в них, що впливає на сили взаємодії між частинками.

Попри зниження твердості сиру модуль пружності також зменшувався із збільшенням тиску гомогенізації молока. Це пояснюється, очевидно, високим ступенем дисперсності жиру і рівномірним його розподіленням у продукті.

Слід зазначити, що результати визначень реологічних показників сирів корелюють із їх органолептичною оцінкою.

Виробництво голландського брускового сиру із застосуванням гомогенізації молока при тиску 5,0-7,5 МПа сприяло отриманню продукту більш ніжної, м'якої консистенції, а в окремих зразках ледь маслянистої. Ці сири (групи А та Б) отримали на 3-5 балів вище за сири із негомогенізованого молока, тоді як застосування тиску 10-15 МПа - спричиняло отриманню крихкого, ламкого, малозв'язаного сирного тіста. Дані сири мали схильність до перезрівання, що виявлялось наявністю мильного присмаку тощо. В ряді виробок із застосуванням підвищених тисків гомогенізації, відзначався прогірклий смак.

3. Вдосконалення технології виробництва сичужного сиру при застосуванні гомогенізації молока та отриманий економічний ефект

Наведено технологічний процес виробництва сирів з низькою температурою другого нагрівання на прикладі голландського брускового при впровадженні технологічної операції - гомогенізації молока. Відмінною особливістю запропонованої технології є застосування гомогенізації молока при тиску 5,0-7,5 МПа при температурі пастеризації (74±2) оС з витримкою 15-20 с. В процесі уточнення основних технологічних параметрів процесу обробки сирного згустка встановили, що розрізання потрібно проводити при невеликій швидкості обертання мішалки. Розрізаний згусток, з метою запобігання різкого зростання сирного пилу, необхідно залишити в спокої на 5-8 хв для відділення сироватки, ущільнення частинок сирного згустку. Повільне розрізання та постановку зерна слід продовжувати до моменту набуття ним характерної пружності, округлості та щільності. Встановлено, що тривалість розрізання ніжних згустків і постановка сирного зерна коливалась в межах 25-35 хв. Розмір готового зерна 4-5 мм. Тривалість вимішування сирного зерна після другого нагрівання - 20-30 хв. Застосування гомогенізації активізує мікробіологічні та біохімічні процеси, які відбуваються при виробництві сиру, а також веде до підвищення їх якості та скорочення термінів визрівання. Розроблено проект нормативної документації на сир голландський брусковий з гомогенізованого молока ТУ У 15.1-00492990-005:2006 „Сир сичужний твердий з гомогенізованого молока”.

Проведено розрахунки економічної ефективності виробництва голландського брускового сиру з гомогенізованого молока при застосуванні закваски „БП-Углич-№4”. Головний економічний ефект від застосування гомогенізації молока полягає в тому, що збільшується вихід сиру, що пов'язано, головним чином, із кращим використанням жиру, залученням до складу сирного згустку певної частки сироваткових білків та збільшенням масової частки вологи сиру. Одночасно скорочується термін основних технологічних операцій. Додатковою технологічною операцією, що має позитивний вплив на економічний ефект, є гомогенізація. Слід відзначити, що додаткові витрати на придбання гомогенізатора в умовах сироробного заводу не передбачаються, оскільки асортимент продукції, що виробляється на даному підприємстві, включає незбирану молочну продукцію (при виготовленні якої застосовується гомогенізація). Це привело до зниження собівартості, зростання прибутку, підвищення рентабельності. Економічний ефект від застосування гомогенізації молока склав в середньому 632 грн. на 1 тонну готового продукту.

Здійснена виробнича перевірка запропонованої технології на ВАТ „Комарнівський сирзавод” Львівської області.

Висновки

сирний гомогенізований мікробіологічний

1. Доведено, що гомогенізація молока при виробництві голландського брускового сиру при тиску 5,0-7,5 МПа підвищує ступінь використання складових його частин, зокрема, зменшує вмісту жиру в сироватці на 62,2-73,0 %, розчинного небілкового на 1,6-5,0 % та розчинного білкового азоту на 1,0-1,9 % за рахунок залучення до складу сирного згустка.

2. Виявлено вплив гомогенізації на перерозподіл класів ліпідів в молоці, сирі, сироватці. Зокрема, в дослідних сирах зростала кількість дигліцеридів на 0,7-1,8 %, фосфоліпідів на 2,4-3,4 %, вільних жирних кислот - 1,5-2,3 % та зменшувалась кількість триацилгліцеролів до 5,0 %, етерифікованого холестеролу - до 0,2 %, вміст вільного холестеролу залишався практично незмінним.

3. Встановлена залежність між режимами гомогенізації та інтенсивністю сичужного згортання молока, характером синерезису сичужних згустків. Тривалість структуроутворення згустків з гомогенізованого молока при 5,0-7,5 МПа скорочувалась на 6-9 хв в порівнянні з негомогенізованим молоком. Відзначалось зменшення міцності згустку, зниження синерезису до 2,7 % в порівнянні з контролем.

4. Визначено оптимальні технологічні режими виробництва голландського брускового сиру з гомогенізованого молока при 5,0-7,5 МПа, із застосуванням бакзакваски „БП-Углич-№4” та бакпрепарату прямого внесення “Актив”. Встановлено, що тривалість сичужного зсідання молока становить 29-26 хв, тривалість вимішування сирного зерна перед другим нагріванням - 15-20 хв, температура другого нагрівання - 39-41єС, тривалість вимішування після другого нагрівання - 20-30 хв. Величина готового зерна 4-5 мм.

5. Гомогенізація молока посилює протеоліз білків сиру під час його визрівання. Кількість водорозчинного білка у сирі 60-ти добового віку, порівнюючи із початком визрівання збільшується в 2,9-3,1 рази, розчинного небілкового азоту - в 3,3 рази, розчинного білкового азоту - в 2,2 рази. Посилення протеолізу білків під впливом гомогенізації приводило до збільшення в сирі кількості вільних амінокислот (циклічних та ациклічних). У свіжих дослідних сирах вже після пресування вміст вільних амінокислот коливався від 24,8 до 32,1 мг/100 г, а до кінця визрівання їх сумарна кількість збільшилася у 8 - 10 раз.

6. Під час визрівання виявлено, що гомогенізація молока при 5,0-7,5 МПа сприяла підвищенню інтенсивності накопичення летких органічних кислот в дослідних сирах. Ці сири характеризувались високою органолептичною оцінкою. Тоді як сири з гомогенізованого молока при 10,0-15,0 МПа відзначалися прогірклим смаком.

7. Встановлено, що гомогенізація молока активізує розвиток мікрофлори заквашувальних препаратів при виробництві сиру, змінюючи фізико-хімічні показники продукту.

8. Дослідження реологічних показників показало, що застосування гомогенізації молока знижувало твердість, модуль пружності сиру. Голландський брусковий сир із гомогенізації молока при тиску 5,0-7,5 МПа мав більш ніжну, м'яку консистенцію, в окремих зразках ледь маслянисту. Тоді як використання підвищених тисків механічної обробки молока - 10,0-15,0 МПа, спричиняло отриманню крихкого, ламкого, малозв'язаного сирного тіста. Застосування гомогенізації молока при виробництві сиру підвищило вихід продукту та скоротило термін визрівання на 5-7 діб, що знизило його собівартість на 3,1-9,5 %, підвищило рентабельність на 4-5 %, а прибуток на 1 тонну сиру в середньому склав 632 грн. Розроблено рекомендації для промисловості з виробництва твердих сичужних сирів із гомогенізованого молока. Здійснена виробнича перевірка технології виробництва голландського брускового сиру з гомогенізованого молока. Розроблено проект нормативної документації - на сир сичужний твердий з гомогенізованого молока ТУ У 15.1-00492990-005:2006.

Література

1. Турчин І.М., Дроник Г.В. Методичні рекомендації щодо застосування гомогенізації у технології твердих сичужних сирів з низькою температурою другого нагрівання. - Львів, 2006. - 24с.

2. Турчин І.М. Дроник Г.В. Твердий сир. Харчові, поживні, лікувальні властивості сиру. Технологія виробництва // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. -Львів, 2003. - Т.5 (№2). -Ч.1. - С. 183-187.

3. Турчин І.М. Вміст азоту в молоці і сироватці залежно від режимів гомогенізації при виробництві твердого сиру // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. - Львів, 2003. - Т.5 (№3). - Ч.4. - С.204-207.

4. Турчин І.М. Вплив гомогенізації молока на структуроутворення згустків та протеоліз білків при визріванні голландського брускового сиру // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. -Львів, 2005. - Т.7 (№2). -Ч.1. - С. 238-244.

5. Турчин І.М. Вплив гомогенізації молока на вміст молочнокислої мікрофлори при визріванні голландського брускового сиру // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. -Львів, 2005. - Т.7, №4 (27). Ч.1. - С.143-147.

6. Турчин І.М. Дослідження змін жирової фази молока та співвідношення ліпідних фракцій при виробництві голландського сиру з гомогенізованого молока // Науковий вісник Львівської національної академії ім. С.З. Гжицького. - Львів, 2006. -Т. 8, №2(29). - Ч.5. - С.44-49.

Размещено на Allbest.ru