Технология молока и молочных продуктов

Однако не исключается поступление на заводы молока от коров с трудно распознаваемой субклинической формой мастита. Примесь маститного молока в сборном в количестве более 6 % приводит к резкому снижению качества сыра: получается дряблый сгусток, биохимические и микробиологические процессы при созревании протекают замедленно и сыры получаются с пороками вкуса, консистенции, рисунка. Кроме того, маститное молоко может содержать недопустимое количество патогенных стафилококков, что приведет к отравлениям токсинами, выделяемыми этими микроорганизмами. В сыроделии предусматривается контроль молока на мастит по содержанию соматических клеток. В молоке, предназначенном для производства сыра, количество соматических клеток не должно превышать 500 тыс. в 1 см3 молока.

Не пригодно на сыр молоко, получаемое в хозяйствах, неблагополучных по бруцеллезу, туберкулезу, ящуру, сальмонеллезу.

Приемка молока заключается в определении массы молока, его качества и проведении сортировки. После перемешивания молока определяют органолептические показатели: запах, цвет, консистенцию и измеряют температуру. Отбирают пробу молока. Оценку вкуса проводят только после кипячения пробы. Ежедневно в пробах молока от каждой партии определяют кислотность, группу чистоты, массовую долю жира, плотность, количество соматических клеток. В пробах молока от каждого поставщика определяют класс молока по сычужно-бродильной пробе, бактериальную обсемененность no pедуктазной про6e, наличие в молоке веществ, ингибирующих рост молочнокислых микроорганизмов, количество спор мезофильных анаэробных лактатсбраживающих маслянокислых бактерий. При подозрении на фальсификацию молоко проверяют на натуральность. При этом дополнительно определяют массовую долю СОМО, а при необходимости - точку замерзания, присутствие аммиака, соды, пероксида водорода. На основании результатов органолептической оценки, физико-химических и гигиенических показателей устанавливают сыропригодность молока.

ПОДГОТОВКА МОЛОКА К ВЫРАБОТКЕ СЫРА

Резервирование и созревание молока. Механизация и автоматизация производства сыра могут быть осуществлены только при использовании одинакового по составу и свойствам сырья. Однако состав и свойства партий молока, поступающих на завод, неодинаковы. С целью получения однородного сырья на сутки работы завода молоко резервируют.

Резервирование молока заключается в его хранении при температуре от 2 до 6 °С не более 24 ч после дойки, очистки и охлаждения.

Сыр нельзя вырабатывать из парного молока и охлажденного непосредственно после дойки до (4±2)°С. После дойки молоко находится в бактерицидной фазе, в таком молоке микрофлора не развивается. Для получения сыра высокого качества необходимо, чтобы свежее молоко созрело.

На созревание оставляют до 30 % перерабатываемого молока. Созревание молока заключается в выдержке его при температуре (10± 2) °С в течение (12±2) ч с добавлением (0,1-0,3 %) или без добавления закваски молочнокислых бактерий. Во время созревания изменяются состав и свойства молока.

Особенно изменения касаются солей кальция, большая часть которых присутствует в молоке в виде фосфатов, которые обладают различной растворимостью:

Ca3(PO4)2CaHPO4Ca(H2PO4)2

Увеличение растворимости

Наибольшей растворимостью обладает дигидрофосфат кальция, меньшей - гидрофосфат кальция, плохо растворим фосфат кальция.

Растворимость солей кальция увеличивается с понижением температуры и повышением кислотности молока. При охлаждении молока коллоидный гидрофосфат кальция переходит в истинно растворимый:

(СаНРО4)n nСаНРО4

коллоидный истинный

раствор раствор

Увеличение ионов водорода в молоке способствует переходу коллоидного гидрофосфата кальция в истинно растворимый дигидрофосфат

(СаНРО4)n + nH+ nСа(Н2 РО4)

коллоидный истинный

раствор раствор

Созревание происходит при низкой температуре и длительной выдержке, при этом повышается растворимость солей кальция: при этом коллоидный фосфат кальция переходит в истинно растворимый.

Во время созревания молока развиваются молочнокислые бактерии, которые сбраживают молочный сахар с образованием молочной кислоты. Образующаяся молочная кислота содействует переходу гидрофосфатов кальция в более растворимые дигидрофосфаты. Созревание молока сопровождается повышением титруемой кислотности на (1-2) оТ и понижением рН на (0,09±0,05) ед. При снижении рН происходит частичная деминерализация мицелл казеина с образованием растворимых солей кальция в водной фазе молока. Увеличение количества свободных ионов кальция при одновременном снижении рН молока приводит к укрупнению мицелл казеина.

При созревании молока происходит ферментативный распад белков (протеолиз), в результате чего в молоке увеличивается содержание различных азотистых соединений.

Созревание сопровождается снижением окислительно-восстановитель-ного потенциала молока.

Все эти изменения состава и свойств молока при созревании положительно влияют на свертывание молока, развитие микробиологических и биохимических процессов в сыре и его качество. Значительно улучшается свертываемость молока сычужным ферментом, активнее развивается микрофлора закваски, что обеспечивает нормальную обработку сгустка. При этом ускоряется выделение сыворотки из зерна и энергичнее нарастает кислотность. Ускоряются процессы выработки и созревания сыра.

На созревание в сыром виде направляют молоко не ниже I класса по редуктазной и сычужно-бродильной пробам без добавления или с добавлением бактериальной закваски в количестве от 0,005 до 0,01 %. Предельная кислотность молока после созревания не должна превышать 20 °Т.

Молоко с повышенной бактериальной обсеменностью (второй класс по пробе на редуктазу) направляют на созревание после термизации - нагревания до температуры 652 єС с выдержкой от 20 до 25 с с добавлением бактериальной закваски от 0,05 до 0,3 % от массы молока. При созревании такое молоко перед выработкой сыра обязательно пастеризуют.

При созревании пастеризованного молока обязательно используют бактериальную закваску. С этой целью молоко пастеризуют при температуре 72-74 єС, охлаждают до 20-22 єС, вносят 0,1-0,3 % бактериальной закваски и оставляют при указанной температуре для повышения кислотности на 1-2 єС. Если зрелое молоко, приготовленное таким способом, не используют немедленно, то его охлаждают до 8-10 єС и хранят. Зрелое молоко, приготовленное из пастеризованного, не требует дополнительной тепловой обработки.

При составлении смеси для выработки сыра соотношение зрелого и свежего молока устанавливают в зависимости от вида сыра и желаемой интенсивности

развития микробиологических процессов. Контроль интенсивности микробиологических процессов проводят по титруемой кислотности молока перед свертыванием и нарастанию кислотности сыворотки при обработке зерна. Так, кислотность молока перед свертыванием для сыров типа голландского должна быть 17-19 оТ, для сыров типа швейцарского - 17-20 оТ, для мягких сыров - 23-25 оТ, для рассольных сыров - 20-21 оТ, сыров типа чеддера и российского - 21-22 оТ, для брынзы - 22-23 оТ.

Нормализация молока. Для получения стандартного по составу сыры молоко нормализуют. В нормализованном молоке необходимо получить такое соотношение массовых долей жира и белка, чтобы обеспечить стандартное соотношение этих частей в готовом продукте. Регулирование соотношения в сырье проводят путем увеличения или уменьшения массовой доли жира в исходном молоке, для этого необходимо рассчитать массовую долю жира в нормализованном молоке по формуле

Жн.м = Кр Бм,

где Жнм. - требуемая массовая доля жира в нормализованном молоке, %;

КР - расчетный коэффициент;

Бм - массовая доля белка в исходном молоке, %.

Расчетный коэффициент определяют опытным путем. Для этого проводят несколько выработок сыра, устанавливая ориентировочную жирность нормализованного молока при помощи таблицы, имеющейся в технологической инструкции по производству сыра. В исходном молоке определяют массовую долю белка, а в сыре после прессования - массовую долю жира в сухом веществе. Последняя должна быть на 1 или 1,5 % выше стандартной (с учетом того, что в результате посолки величина массовой доли жира в сухом веществе сыра уменьшается).

Нормализацию молока проводят в потоке с использованием сепаратора-нормализатора или путем смешения цельного молока с рассчитанной массой сливок или обезжиренного молока.

Тепловая, вакуумная и ультрафильтрационная обработка молока. Для получения высококачественного готового продукта важнейшее значение имеют отсутствие в молоке посторонней микрофлоры и газообразной фазы, что обеспечивается тепловой и вакуумной обработкой молока, а также величина массовой доли белка в молоке, что можно обеспечить путем ультрафильтрации части перерабатываемого молока.

Тепловую обработку молока проводят для уничтожения технически вредной для сыроделия и патогенной микрофлоры, вирусов и бактериофагов.

В результате тепловой обработки изменяются нативные свойства молока.

Происходит частичная денатурация казеина, растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция переходят в нерастворимую форму - фосфат кальция. При тепловой обработке денатурируют сывороточные белки, при этом в-лактоглобулин образует комплекс с x-казеином, в результате чего уменьшается атакуемость казеина сычужным ферментом, вследствие чего ухудшается свертывающая способность молока под действием сычужного фермента. Денатурированные сывороточные белки при свертывании молока захватываются казеиновым сгустком, вследствие чего задерживается обезвоживание, т.к. сывороточные белки обладают высокими гидратными свойствами, чем казеин, и ухудшается качество сгустка.

С целью выявления зависимости продолжительности свертывания молока от температуры пастеризации был проведен эксперимент. Молоко пастеризовали при различных температурах, охлаждали до 32 єС и вносили сычужный фермент. Были получены следующие данные:

Температура пастеризации молока, єС 65728085

Продолжительность свертывания, мин5760120142

Продолжительность свертывания значительно увеличивается с повышением температуры пастеризации. Поэтому в сыроделии приняты не очень высокие температуры пастеризации от 70 до 72 єС с выдержкой от 20 до 25 с. В случае повышенной бактериальной обсемененности молока допускается повышение температуры пастеризации до 76 єС с той же выдержкой. Молоко пастеризуют непосредственно перед переработкой на сыр. Поскольку режимы пастеризации, применяемые в сыроделии, таковы, что споровые формы микроорганизмов и часть термофильной микрофлоры не уничтожаются, то целесообразно сочетать обработку молока на сепараторе-бактериоотделителе с последующей пастеризацией. Обработка молока на сепараторе-бактериоотделителе позволяет очистить молоко от вегетативных клеток спорообразующих бактерий, термофильных микроорганизмов и спор маслянокислых бактерий. Такая очистка молока с последующей пастеризацией при температуре от 70 до 72 єС снижает содержание общего количества бактерий на 99,9 % первоначального количества бактерий в молоке.

Для пастеризации молока используют пластинчатые пастеризационно-охладительные установки, в которых молоко нагревают до температуры пастеризации, выдерживают и охлаждают до температуры свертывания.

Вакуумная обработка. Присутствие газа в молоке влияет на процесс производства сыра. Кроме того, некоторые газы и летучие соединения, находящиеся в молоке, могут обусловливать посторонние привкусы и запахи молока, а затем и готового продукта. Уменьшение объема газовой фазы в исходном молоке способствует сокращению продолжительности свертывания молока и обработки сырного зерна, что дает возможность сократить расход и качество готового продукта.

Удалить из молока мелкодисперсную газовую фазу и летучие соединения можно в процессе вакуумной обработки молока, которую сочетают с пастеризацией, используя для этого дезодораторы.

Разрежение в дезодораторе зависит от температуры поступающего молока:

Температура молока, оС40-4570-7274-78

Вакуум, кПа 92-9068-6260-30

После вакуумной обработки следует избегать повторного попадания воздуха в молоко.

Ультрафильтрационная обработка. В производстве твердых сыров ультрафильтрацию применяют для концентрирования сухих веществ молока с целью достижения оптимальной для каждого вида сыра массовой доли белка в молочном концентрате. Ультрафильтрация осуществляется при температуре (50±5)єС после нормализации молока по жиру перед его пастеризацией. При этом созревание молока не проводят. Массовая доля сухих веществ в концентрате, полученном при ультрафильтрационной обработке молока, должна быть (14±2) % в зависимости от вида сыра, кислотность концентрата - не более 23 оТ. Повышение кислотности обусловлено увеличением массовой доли белка при ультрафильтрации.

Использование ультрафильтрации в сыроделии повышает выход сыра за счет лучшего использования белков молока, сокращает расход молокосвертывающего препарата и бактериальной закваски, повышает качество сыра. УФ-концентраты стимулируют развитие молочнокислых бактерий, что является фактором, интенсифицирующим процесс созревания. В сырах, выработанных с применением ультрафильтрации, содержится большее количество водорастворимых азотсодержащих соединений и свободных аминокислот.

ПОДГОТОВКА МОЛОКА К СВЕРТЫВАНИЮ

Внесение в молоко хлорида кальция, нитрата калия или натрия. Добавление в пастеризованное молоко хлорида кальция является обязательной операцией, так как пастеризованное молоко медленно свертывается под действием молокосвертывающих ферментов и не образует плотного сгустка, плохо отделяется сыворотка из сырного зерна. При пастеризации часть солей кальция переходит из растворимого состояния в нерастворимое. Хлорид кальция в известной мере восстанавливает исходный солевой состав молока, нарушенный во время пастеризации, и улучшает сычужную свертываемость молока. Исследованиями была показана следующая зависимость продолжительности сычужного свертывания пастеризованного молока от количества добавленного хлорида кальция.

Доза хлорида кальция, г на 100 кг молока0121824

Продолжительность свертывания молока, мин44252116

Количество хлорида кальция, необходимого для нормального свертывания молока, можно найти из уравнения (по И.И. Климовскому):

С = (Тн - Тж) / КТж,

где С - необходимая масса хлорида кальция, г/100 л молока;

Тн - продолжительность свертывания молока без хлорида кальция, с;

Тж - желаемая продолжительность свертывания молока, с;

К- коэффициент солевого эффекта.

Для разных образцов молока коэффициент солевого эффекта колеблется в пределах от 2,310-2 до 9,610-2 и устанавливается экспериментально.

Хлорид кальция вносят в пастеризованное молоко в количестве от 10 до 40 г безводной соли на 100 кг молока. Оптимальную дозу хлорида кальция устанавливают в зависимости от свойств молока с учетом показаний прибора для сычужной пробы и характера сычужного свертывания молока в предыдущих выработках сыра.

При производстве сыра из молочного концентрата доза внесения хлорида кальция увеличивается на (6±2) %.

Хлорид кальция вносят в молоко в виде раствора, массовая доля безводной соли в котором составляет 40 %. Хлорид кальция растворяют в воде температурой (85±5) єС из расчета 1,5 дм3 воды на 1 кг соли.

Чтобы предупредить вспучивание сыра при использовании подозри-тельного на наличие гозообразующей микрофлоры (бактерий группы кишечных палочек и маслянокислых бактерий) молока, допускается использовать химически чистый нитрат калия или натрия. В молоке нитраты распадаются на нитриты и кислород. Газообразующие бактерии используют кислород при дыхании, при этом они меньше разлагают молочного сахара, что снижает выделение газов (углекислого газа и водорода). Кроме того, образующиеся нитриты подавляют развитие газообразующей микрофлоры. Молочнокислые бактерии менее чувствительны к нитритам, чем газообразующие. В сырах нитриты распадаются до аммиака, т.е. становятся безвредными для здоровья человека.

В сыроделии нитраты применяют в виде раствора в минимальных дозах (20±10) г соли на 100 кг молока.

Следует отметить, что использование нитратов не является радикальной мерой, гарантирующей постоянный положительный результат.

Применение заквасок и бактериальных концентратов. Бактериальные закваски и бактериальные концентраты представляют собой концентрат клеток бактерий, участвующих в свертывании молока и созревания сыра.

Формирование вкуса, запаха и консистенции сыров происходит в результате микробиологических и биохимических процессов. Во время выработки и созревания сыра микроорганизмы развиваются в сыре и воздействуют на сырную массу.

В производстве сыров используют различные микроорганизмы: молочнокислые бактерии, пропионовокислые бактерии, сырную слизь, плесени. Ведущая роль принадлежит молочнокислым бактериям, они преобразуют основные составные части молока (лактозу, белки, жир) в соединения, обуславливающие вкусовые и ароматические свойства сыра, его пищевую и биологическую ценность; активизируют действие молокосвертывающих ферментов и интенсифицируют синерезис сычужного сгустка; принимают участие в формировании рисунка сыра и его консистенции; создают неблагоприятные условия для развития посторонней микрофлоры путем быстрого сбраживания лактозы, повышения активной кислотности и снижения окислительно-восстановительного потенциала сырной массы; подавляют развитие технически вредных и патогенных микроорганизмов за счет образования соединений, обладающих антибактериальным действием.

Молочнокислые бактерии, используемые в сыроделии, можно разделить по их свойствам на следующие группы:

- мезофильные гомоферментативные молочнокислые кокки Lc. lactis и Lc. cremoris, сбраживающие лактозу преимущественно до молочной кислоты;

- мезофильные гетероферментативные молочнокислые кокки Lc. lactis subsp. diacetilactis, Leuc.cremoris, Leuc.lactis и молочнокислые палочки L. plantarum и L. casei, сбраживающие цитраты в присутствии углеводов с образованием углекислого газа, уксусной кислоты, ацетоина, диацетила;

- термофильные гомоферментативные молочнокислые кокки Sс. thermophilus и молочнокислые палочки L. lactis, L. helveticus, L. bulgaricus.

При выработке сыров с низкой температурой второго нагревания используют закваски, состоящие из различных комбинаций штаммов кислотообразующих и ароматобразующих мезофильных молочнокислых бактерий (БЗ-СМС, БК-Углич-6, БК-Углич-С). В дополнение к основной микрофлоре закваски при выработке сыров с низкой температурой второго нагревания для активизации процессов газо- и ароматобразования используют мезофильные молочнокислые бактерии Leuc. cremoris (БК-Углич-Л).

В сыродельной промышленности применяют закваски, обладающие антагонистическим действием по отношению к бактериям групп кишечной палочки, а также против возбудителей маслянокислого брожения. К ним относятся молочнокислые стрептококки и мезофильные молочнокислые палочки L. plantarum, обладающие специфическим, обусловленным не только об-разованием молочной кислоты, но и антагонистическим действием на маслянокислые бактерии (БК - Биоантибут) и на болезнетворную микрофлору, например, на бактерии группы кишечной палочки (БК - Углич - 5а).

Кроме того, созданы специальные закваски, в состав которых входят только микроорганизмы, подавляющие развитие маслянокислых бактерий (антагонистическая БЗ-САП и БК-Углич-П). Эти закваски применяют совместно с основной заквасочной микрофлорой, используемой при производстве сыров с низкой температурой второго нагревания (БЗ - СМС, БК - Углич - 6, БК - Углич - С и т.д.). все антагонистические закваски следует применять в период наибольшего обсеменения молока (март - апрель, октябрь - ноябрь) спорами анаэробных бактерий.

В производстве некоторых сыров (сусанинский, адыгейский) для активизации молочнокислого процесса используют БЗ, приготовленные на термофильных молочнокислых палочках L. bulgaricus (БЗ - СТМб) или L. helveticus.

В закваску для сыра чеддер входят мезофильные молочнокислые стрептококки Lc. lactis и Lc. cremoris (БЗ - СМч) и молочнокислые палочки L. casei (БЗ - СМП), L. bulgaricum, L. plantarum.

В производстве сыров с высокой температурной обработкой сырного зерна используют мезофильные молочнокислые стрептококки и палочки в виде заквасок (БЗ - СТС и БЗ - СТП) или универсального сухого концентрата (БК - ТМБ - У), в состав которого входят микроорганизмы, подобранные с учетом протеолитической, липолитической активности и других ценных свойств для сыроделия.

Обогатить микрофлору этих сыров можно с помощью мезофильных молочнокислых бактерий (БЗ - СМС, БК - Углич - 6, БК - Углич - С). Кроме того, в формировании вкуса, запаха и рисунка сыров с высокой температурой обработки сырного зерна, помимо молочнокислых бактерий, участвуют также пропионовокислые бактерии, сбраживающие часть лактатов с образованием пропионовой и уксусной кислот, а также углекислого газа. Поэтому при производстве сыров с высокой температурой обработки сырного зерна из пастеризованного молока наряду с молочнокислыми бактериями используют и пропионовокислые бактерии (БК - ПКБ) или бактериальный концентрат, содержащий пропионовокислые бактерии (БК - КСК). Культуры молочнокислых бактерий в БК - КСК подобраны по биологической совместимости с пропионовокислыми бактериями, протеолитической и липолитической активностью.

Для сыров с повышенным уровнем молочнокислого брожения разработана бактериальная закваска на основе термофильных молочнокислых палочек, обладающих высокой кислотообразующей способностью и протеолитическими свойствами, а также антагонистической активностью к бактериям группы кишечной палочки (БЗ - ТМП).

Бактериальные закваски и концентраты до использования хранят при температуре не выше 5 С срок хранения - от 3 до 4 месяцев. С целью предупреждения накопления на заводе специфических бактериофагов и поражения ими заквасочной микрофлоры проводят постоянную, через каждые (3±1) дня, смену партий бактериальных заквасок и концентратов при приготовлении производственной закваски. Основные этапы приготовления производственной закваски приведены на рис. .

Бактериальный концентрат можно применять для непосредственного приготовления производственной закваски. Кроме того, бактериальный концентрат можно сначала активизировать, а затем использовать либо непосредственно в производстве сыра или для приготовления производственной закваски.

Из сухих и жидких бактериальных заквасок приготавливают лабораторную закваску, которую используют для получения производственной закваски.

Производственные бактериальные закваски или активизированный бакконцентрат вносят в молоко перед свертыванием. Перед внесением закваски в молоко ее необходимо тщательно размешать во избежание попадания в молоко комочков сгустка. Доза вносимой закваски составляет от 0,5 до 3 % объема перерабатываемого молока. Конкретную дозу закваски выбирают в зависимости от вида сыра, скорости нарастания кислотности и обсушки зерна в аппарате выработки сырного зерна, зрелости и физико-химических свойств молока.

Некоторые сыры (латвийский, пикантный и др.) с низкой температурой второго нагревания (обработки сырного зерна) созревают с участием сырной слизи, образующейся на поверхности сыра. В микрофлору сырной слизи входят дрожжи, микрококки и неспоровые палочки Brevib. linens двух разновидностей - красная и желтая. Микрофлора сырной слизи выделяет протеолитические и липолитические ферменты, образует большое количество щелочных продуктов распада белка, что приводит к снижению кислотности в поверхностных слоях сыра и гидролизу казеина и жира с образованием специфических вкусовых и ароматических веществ, придающих сыру специфические острые, слегка аммиачные вкус и запах.

Обсеменение сыров микрофлорой сырной слизи выполняют разбрызгиванием водой взвеси бактерий на поверхность сыра пульверизатором.

Налет бактерий с твердой питательной среды смывают стерильной или кипяченой водой (10 см3) в чистую колбу, разбавляют водой до 0,5 дм3, после чего разбрызгивают на поверхность сыра.

Бактериями сырной слизи обсеменяют после посолки по мере их поступления в помещение для обсушки. В том случае, когда в помещении для обсушки и в камерах созревания наблюдается достаточное развитие слизи на сырах и без обсеменения, его прекращают. Возобновляют обсеменение при ослаблении развития слизи.

В созревании отдельных видов мягких сыров наряду с молочнокислыми бактериями принимают участие плесени. В созревании сыров русский камамбер, смоленский участвуют белые плесени Penic. candidum и Penic. album, специально культивируемые на поверхности сыров. Плесень, развивающаяся на поверхности с рН от 4,7 до 4,9, потребляет молочную кислоту и нейтрализует продуктами своей жизнедеятельности поверхностный слой сыра, что способствует распаду белков сырной массы. Поэтому эти сыры созревают постепенно от корки к центру сыра. С развитием белой плесени появляется специфический грибной (шампиньонный) привкус сыра.

В производстве сыра рокфор используют зелено-голубую плесень Penic. roqueforti, развивающуюся внутри сырной массы. Споры плесени вносят в молоко или сырную массу при ее формировании. Сыры на 8-10-й день после посолки прокалывают, чтобы кислород воздуха поступал внутрь пористой массы сыра для развития плесени. Плесень, развиваясь внутри сыра, выделяет фермент липазу, которая расщепляет молочный жир на ряд жирных кислот (масляную, капроновую, каприловую и др.), придающих сыру специфические острые, пикантные, слегка перечные вкус и аромат.

Выращивают указанные виды плесеней на подкисленном сером хлебе, в дальнейшем его, высушивая и размалывая в порошок.

Во ВНИИМС разработана технология лиофилизированных бактериальных концентратов, пригодных для непосредственного внесения в молоко при выработке сыра. Это исключает необходимость приготовления производственных заквасок на заводах.

ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА СГУСТКА

Свертывание молока. Для свертывания молока в сыроделии применяют молокосвертывающие ферменты животного происхождения: сычужный фермент и пепсин, а также ферментные препараты на их основе.

Сычужный фермент получают из желудков (сычугов) молочных телят, ягнят и козлят. Он представляет собой смесь ферментов химозина (реннина) и пепсина. Количественное соотношение химозина и пепсина в сычужном ферменте зависит от возраста и индивидуальных особенностей животного. В сычугах телят 1-2 месячного возраста преобладает реннин (70 %), в дальнейшем соотношение ферментов меняется и в желудках взрослых животных содержится преимущественно пепсин. Промышленный препарат сычужного фермента содержит 30-40 % пепсина. Его используют в виде порошка, состоящего из смеси сычужного ферменты и хлорида натрия в таких пропорциях, что молокосвертывающая активность сычужного порошка составляет 100000 усл. ед. Молокосвертывающую активность определяют по количеству частей молока, свертываемых одной частью порошка при температуре 35 С в течение 40 мин.

Важным условием для действия сычужного фермента являются кислотность и температура молока.

Оптимальная кислотность молока для действия сычужного фермента соответствует рН 6,0-6,3. При значении рН выше 6,5 фермент теряет активность. Следует отметить, что при созревании молока кислотность его повышается. При этом величина рН приближается к значению, оптимальному для действия сычужного фермента. Поэтому зрелое молоко свертывается быстрее, чем свежее (рН-6,68).

Температура молока. Зависимость между температурой молока и продолжительностью свертывания при добавлении одинакового количества сычужного фермента (по Флейшману) приведена ниже:

Температура, оС	20	25	30	40	41	42	50
Продолжительность свертывания, мин	32,7	14,0	8,5	6,1	6,0	6,1	12,0
Прочность сгустка, ед.		1	2	3	5

Оптимальная температура действия сычужного фермента - 40-41 С. Однако в сыроделии эту температуру не применяют, потому что она выше оптимальной температуры развития лактококков (28-35 оС). Кроме того, при температуре 40-41 С быстро образуется и уплотняется сгусток, прочность которого в пять раз больше, чем сгустка, полученного при 20 єС, вследствие чего затрудняется его механическая обработка.

В сыроделии обычно применяют температуру свертывания молока в пределах от 28 до 36 єС. Для твердых сычужных сыров температура свертывания - 32-36 єС, для мягких температуру свертывания снижают от 28-30 єС с целью увеличения продолжительности свертывания и получения более мягкого сгустка.

Для одного и того же вида сыра свертывание проводят при более высоких температурах, если молоко имеет низкую кислотность, недостаточную зрелость и высокую жирность и, наоборот, температуру свертывания понижают при повышении кислотности, высокой степени зрелости и пониженной жирности молока. Кроме того, для сыров с большей массовой долей влаги целесообразно свертывать молоко при низких температурах, а для сыров с меньшей массовой долей влаги - при высоких.

Для молока с повышенной способностью к свертыванию сычужным ферментом температуру свертывания снижают в пределах, допустимых для данного вида сыра. И наоборот, использование молока с пониженной свертывающей способностью требует повышения температуры, что в свою очередь позволяет регулировать структурно-механические свойства сгустка. В первом случае происходит некоторое снижение, а во втором - повышение прочностных свойств сгустка.

Для повышения активности растворы сычужного фермента лучше готовить не на воде, а на кислой сыворотке (45-60 Т). ее можно приготовить из пастеризованной при 85-90 С и охлажденной до 35-40 С сыворотки, заквашивая чистыми культурами молочнокислых бактерий. Раствор готовят за 3-4 часа до применения. Раствор сычужного порошка на воде готовят за 20 - 30 мин. До внесения его в молоко. Готовый раствор не следует хранить более 1 ч, так как активность фермента постепенно снижается.

Пепсин получают из желудков взрослых животных: крупнорогатого скота, овец, коз, свиней и птицы (цыплят и кур). Свертывающая способность препаратов пепсина такая же, как и сычужного порошка. Активность пепсина усиливается в более кислой среде. Рабочие растворы пепсина для свертывания молока готовят на кислой (60-70 Т) пастеризованной сыворотке.

Существенным недостатком свиного пепсина является падение его активности в процессе длительного хранения (более 2 - 3 мес.), что вызывает перерасход пепсина, а также появление горечи в сырах. Говяжий пепсин более стоек в хранении.

В сыродельной промышленности применяют также ферментные препараты, являющиеся смесью различных молокосвертывающих ферментов - СГ-50, СГ-25,, КС-50, КГ-50, КГ-30. Эти ферментные препараты, носят название, отражающие их видовой и количественный состав, при этом буква «С» обозначает сычужный фермент, «Г» - говяжий пепсин и «К» - куриный. Цифры указывают массовую долю (%) фермента, обозначенного первой буквой.

СГ-50 представляет собой смесь сычужного фермента и говяжьего пепсина в соотношении (50:50), т.е. 1:1; ферментный препарат СГ-25 - смесь сычужного фермента и говяжьего пепсина в соотношении 1:3; КС-50 - смесь куриного пепсина и сычужного фермента (1:1); КГ-50 - смесь куриного и говяжьего пепсина (1:1); КГ-30 - смесь куриного и говяжьего пепсина (3:7). Кроме того, выпускается трехкомпонентный препарат «Алтазим».

Продолжительность свертывания молока сычужным ферментом устанавливается в зависимости от вида сыра и составляет от 25 до 80 мин. Для твердых сыров, вырабатываемых из молока низкой зрелости, продолжительность свертывания 25-35 мин, для сыров пониженной жирности - 30-40 мин. Для мягких сыров, вырабатываемых из молока высокой степени зрелости, с целью активизации молочнокислого брожения время свертывания увеличивают до 60-90 мин.

Для обеспечения установленного времени свертывания, а также для определения зрелости молока и его готовности к свертыванию сычужным ферментом проводят сычужную пробу с помощью прибора ВНИИМС, принцип действия которого основан на законе сычужного свертывания, который для данной пробы молока и препарата сычужного фермента может быть выражен следующим уравнением:

Х1Т1=К или Х1Т1/m1=К,

где Х1 - масса сычужного фермента, вносимая в 1 кг молока, г;

Т1 - продолжительность свертывания, мин;

К - величина, постоянная для данной пробы молока и препарата сычужного фермента;

m1 - масса молока, вносимая в прибор, кг (1 кг).

Прибор представляет собой емкость в форме усеченного конуса вместимостью 1 дм3 с калиброванным отверстием в дне и со шкалой, нанесенной на внутренней стенке емкости. Деления шкалы показывают одновременно время свертывания молока в приборе, выраженное в минутах, и массу фермента (г), которую следует внести в 100 кг молока для свертывания его в заданное время.

Массу фермента, который нужно внести в прибор, расчитывают по уравнению

Х1Т1/m1= Х2Т2/m2,

где Х2 - масса фермента для свертывания 100 кг молока, г;

Т1 - заданное время свертывания 100 кг молока, мин;

m2 - масса молока, равная 100 кг.

Принимая время свертывания 100 кг молока 25 мин и учитывая, что Т1 численно равно Х2, рассчитывают количество фермента, которое нужно внести в прибор Х1 = 251/100 = 0,25 г.

Следовательно в прибор надо внести 0,25 г фермента. Вносят фермент в виде 2,5%-ного раствора в объеме 10 см3.

Прибор заполняют молоком, подготовленным к свертыванию, и устраивают его на борту аппарата выработки сырного зерна так, чтобы молоко стекало в аппарат. Когда уровень молока в приборе достигает нулевого деления, в него быстро вносят 10 см3 подготовленного раствора ферментного препарата, молоко тщательно перемешивают в течение 4±1 с шпателем и быстро останавливают его движение. После того как молоко в приборе свернется, оно перестает вытекать. Деление, которое соответствует уровню свернувшегося молока, показывает число граммов фермента, необходимое для свертывания 100 кг молока в течение 25 мин.

Нормальному сыропригодному молоку соответствует показание 2,5 ед., менее сыропригодному - большее количество единиц. Если прибор показывает более 3 делений, молоко считается малопригодным для переработки на сыр, а если молоко не свернется до 5-го деления, то из него нельзя вырабатывать сыр. Исходя из показаний прибора, пересчитывают количество фермента на все молоко в аппарате выработки сырного зерна.

Образование сгустка. Молокосвертывающий препарат вносят в молоко в виде раствора, приготовленного за (25±5) мин. до использования. Потребное количество ферментного препарата растворяют в пастеризованной при температуре 85С и охлажденной до (34±2) С воде из расчета 2,5 г на (150±50) смз воды.

Для равномерного распределения ферментного препарата по всему объему молоко после внесения препарата перемешивают в течение (6±1) мин, а затем оставляют в покое до образования сгустка.

В первые 5-15 мин после внесения молокосвертывающего препарата изменений молока, видимых невооруженным глазом, не происходит. Затем вязкость молока быстро повышается, что свидетельствует об изменении состояния белка, белковые частицы начинают укрупняться, образуя мелкие хлопья. Затем появляется очень нежный сгусток, в дальнейшем происходит его упрочнение.

В процессе свертывания молока происходит коагуляция казеина, образуется сгусток (гель), при этом сывороточные белки не коагулируют и переходят в сыворотку. Коагуляция казеина происходит в две стадии: первая стадия (ферментативная) - превращение казеина в параказеин - химический процесс; вторая стадия - коагуляция параказеина - коллоидно-химический процесс.

Теоретическая сущность процесса коагуляции. В настоящее время существует две теории сычужной коагуляции казеина: фосфоамидазная (проф. П.Ф. Дьяченко) и гидролитическая.

П.Ф. Дьяченко считает, что на первой стадии происходит разрыв одной из двух связей остатков фосфорной кислоты с казеином, а именно фосфоамидной связи. При этом в параказеине освобождаются щелочные гуанидиновые группы аргинина и гидроксильные

группы фосфорной кислоты. На второй стадии гидроксильные группы фосфорной кислоты связывают ионы кальция и создают «кальциевые мостики» между мицеллами параказеина, образуется сгусток.

Сторонники гидролитической теории считают, что на первой стадии, под действием молокосвертывающего фермента происходит разрыв пептидной цепи х-казеина. В результате от мицеллы казеина отцепляется растворимый пептид, содержащий в своем составе углеводы (гликомакропептид). Гликомакропептиды имеют высокий отрицательный заряд. При их отщеплении от х-казеина уменьшается электрический заряд на поверхности мицелл казеина (параказеин), частично уменьшается гидратная оболочка, в результате снижается устойчивость мицелл. На второй стадии дестабилизированные мицеллы параказеина объединяются друг с другом за счет сил гидрофобного взаимодействия неполярных групп (пара-х-казеина), а также за счет электростатических связей положительно заряженных участков пара-х-казеина и отрицательно заряженных участков аs- и - казеинов.

Существующие концепции не дают цельного представления о сычужной коагуляции, не связанны между собой и обладают рядом существенных недостатков. Так, первая концепция рассматривает механизм коагуляции с точки зрения первичной структуры и совершенно не учитывает факторов стабильности мицеллы казеина, в частности роль х-казеина как природного ПАВ, стабилизирующего мицеллу казеина. Вторая концепция не объясняет роли растворимых солей кальция на коагуляционной стадии свертывания молока.

Г.Н. Крусь предлагает свою концепцию коагуляции казеина и дает следующее объяснение механизма действия молокосвертывающего фермента. В поверхностном слое мицеллы содержится много х-казеина.При этом та часть полипептидной цепи х-казеина, которая носит название пара-х-казеина и имеющая глобулярную структуру, связана с аs- и -казеинами в мицелле, а гликомакропептид (ГМП), имеющий нитевидную и разветвленную за счет углеводов структуру, развернут в сторону водной фракции (рис. ).

ГМП имеет высокий отрицательный заряд и обладает сильными гидрофильными свойствами и в значительной степени усиливает гидратную оболочку мицелл казеина.

На первой, ферментативной, стадии происходит сначала гидролиз полипептидной цепи х-казеина с образованием пара-х-казеина и гликомакропептида. Пара- х-казеин остается в составе мицеллы, а гликомакропептид отделяется от мицеллы и переходит в сыворотку. Отделение гликомакропептида приводит к нарушению гидратной оболочки мицеллы и возникновению структурных изменений мицеллы, вследствие чего нарушаются обладающие невысокой прочностью электростатические связи между фосфосериновыми и гуанидовыми группами аргинина в мицелле казеина с освобождением гидроксильных групп фосфорной кислоты и гуанидиновых групп аргинина (рис. ). Этот вывод подтверждается исследованиями П.Ф.Дьяченко, который методом кондуктометрического титрования установил, что при действии химозина на казеин происходит сдвиг изоточки казеина с рН 4,6-4,7 до рН 5,0-5,2 вследствие освобождения щелочных гуанидиновых групп аргинина.

Однако коагуляции еще не происходит. От начала ферментативной стадии до стадии коагуляции проходит определенное время - лаг-период. Существование лаг-периода Г.Н. Крусь объясняет следующим образом. Контакту мицелл препятствует их одноименный электрический заряд, в значительной степени обусловленный гликомакропептидами и создающий энергетический барьер, который не может быть преодолен при столкновении частиц в результате броуновского движения. Поэтому стадия коагуляции не наступит до тех пор, пока гидролиз х-казеина, сопровождающийся отщеплением гликомакропептидов, не достигает такого уровня, при котором произойдет существенное снижение -потенциала и станет возможным непосредственный контакт между мицеллами параказеина. По данным различных исследователей, для начала коагуляции необходимо снижение -потенциала мицелл почти вдвое, при этом гидролиз х-казеина достигает 86 - 90%.

На второй стадии, коагуляционной, гидроксильные группы фосфорной кислоты связывают ионы кальция и коллоидный фосфат кальция и создают «мостики» между мицеллами параказеина с образованием сгустка (рис. ). Не исключено, что на стадии коагуляции между мицеллами действуют силы гидрофобного взаимодействия неполярных групп пара х-казеина и электростатические связи между положительно заряженными участками пара х-казеина и отрицательно заряженными участками аs- и -казеинов.

Установлено, что мицеллы казеина при формировании сгустка образуют тонкие нити, затем хлопья и в дальнейшем трехмерную сетчатую структуру. Сгусток напоминает губку с мельчайшими порами, в которых удерживаются другие составные части молока.

Процесс сычужного свертывания В.П. Табачников условно делит на четыре периода: первый - индукционный период, включающий ферментативную стадию и стадию скрытой коагуляции (лаг-период); второй - стадия массовой коагуляции и структурообразования; третий - стадия образования и упрочения сгустка; четвертый - стадия синерезиса.

В индукционный период (отрезок ОК) вязкость молока почти не изменяется, второй период характеризуется массовой агрегацией мицелл казеина и формированием пространственной структуры, вязкость резко повышается (отрезок КГ). В дальнейшем сгусток продолжает упрочняться, вязкость изменяется незначительно (отрезок ГС), затем после точки С начинается разрушение сгустка и вязкость уменьшается (рис. ).

Готовность сгустка определяют следующим образом. Шпателем разрезают сгусток, затем плоской частью шпателя вдоль разреза приподнимают сгусток и по расколу судят о его свойствах. Если сгусток дает раскол с не расплывающимися, острыми краями, без образования хлопьев белка и с хорошо выделяющейся сывороткой светло-зеленого цвета, то он готов к разрезке. Неровный излом с мелкими кусочками сгустка и мутная беловатая сыворотка указывают на недостаточную прочностью сгустка.

Более точным является определение готовности сгустка с помощью специальных приборов.

Разработан сигнализатор СМГС-1 для автоматического определения готовности молочного сгустка к дальнейшей переработке. Прибор основан на измерении величины светового потока, проходящего от осветителя через молочную среду на фотоприемник. Величина светового потока зависит от плотности сгустка. По достижении заданной плотности сгустка загорается световой индикатор и подается сигнал.

Слишком нежный и слишком прочный сгусток одинаково непригодны для дальнейшей обработки. В первом случае происходит значительный отход белка и жира в сыворотку и, следовательно, снижается выход продукта. Образование слишком прочного сгустка затрудняет постановку зерна, требует применения повышенных скоростей вращения режущего инструмента, что также приводит к получению неоднородного и излишне мелкого зерна и пыли.

Обработка сгустка и сырного зерна. Цель обработки сгустка - удаление не связанной с белками влаги (сыворотки) с растворенными в ней составными частями молока. От количества воды в сырной массе зависит развитие микробиологических и биохимических процессов при созревании сыра. Чем больше сыворотки выделится из сырной массы, тем меньше в ней останется молочного сахара и других веществ, являющихся питательной средой для микроорганизмов, тем замедленнее протекают микробиологические и биохимические процессы при созревании сыра и тем меньше образуется молочной кислоты. Молочная кислота играет важную роль в регулировании микробиологических процессов и образовании хороших консистенции и вкуса сыра.

Если массовая доля воды в сгустке составляет в среднем 87,5 %, то в свежей сырной массе должно содержаться оптимальное для каждого вида сыра количество влаги. Так, массовая доля влаги в свежей сырной массе твердых сыров после прессования должна составлять от 38 до 47 %, мягких после самопрессования - от 47 до 65 %, а для отдельных видов мягких сыров - от 70 до 80 %. Допустимы незначительные отклонения в содержании влаги. При резком изменении содержания влаги может измениться процесс созревания, что повлияет на видовые особенности и качество сыра.

Для удаления избыточного количества влаги из сгустка служат следующие технологические операции: разрезка сгустка, постановка зерна, вымешивание зерна, тепловая обработка сырного зерна (второе нагревание), обсушка зерна.

Разрезка сгустка и постановка зерна. По мере старения происходит сжатие сгустка и из него через поры начинает выделяться сыворотка. Это явление, называемое синерезисом, объясняется тем, что силы притяжения между мицеллами параказеина при формировании сгустка продолжают действовать и после образования структурной сетки.

Сгусток разрезают специальными режущими устройствами сначала вдоль, а затем поперек режущим устройством с вертикально расположенными режущими элементами. В результате получаются столбики квадратного сечения со сторонами 7-10 мм в зависимости от вида сыра. Затем сгусток разрезают режущим устройством с горизонтально расположенными режущими элементами и получают кубики с размером ребра от 8 до12 мм. Разрезка сгустка длится 10-15 мин со скоростью, соответствующей прочности сгустка. Нежный сгусток режут медленно, чтобы не образовалась сырная пыль, более плотный сгусток режут быстрее, чтобы не допустить преждевременного уплотнения.

Чем мельче зерно, тем больше общая суммарная поверхность для синерезиса, тем быстрее происходит обезвоживание сырного зерна, и наоборот, чем крупнее зерно, тем медленнее оно обезвоживается. Поэтому для каждой группы сыров получают зерно определенной величины - проводят постановку зерна. Так, при выработке швейцарского сыра в результате постановки получают зерно размером 2-3 мм, при выработке голландского сыра - 5-6 мм, а для мягких сыров - 20-30 мм.

Для постановки зерна разрезанный сгусток осторожно перемешивают, а затем приступают к постановке зерна. Чтобы получить зерно одинаковой величины, следует учитывать свойства сгустка. Нежный сгусток сначала дробят медленно, а затем по мере уплотнения зерна дробление ускоряют с таким расчетом, чтобы закончить постановку до полного закрепления зерна., когда оно уже больше не дробится. Прочный сгусток надо дробить быстрее, но без резких движений, способствующих образованию сырной пыли.

После постановки зерна, когда получится слегка закрепившееся зерно и выделится достаточное количество сыворотки, вымешивание прекращают, и удаляют 30 % сыворотки. В начале обработки избегают продолжительных остановок, так как сырная масса очень нежная и осевшее зерно склеивается, образуя комки. По мере обработки зерна клейкость его уменьшается и можно делать непродолжительные остановки.

Вымешивание зерна. После постановки зерна продолжают вымешивание в целях его дальнейшей обсушки.

В процессе вымешивания выделяется сыворотка, уменьшается объем зерна, оно становится круглым. В конце вымешивания зерно характеризуется упругостью, достаточной прочностью и потерей первоначальной клейкости.

Продолжительность вымешивания зависит от кислотности сырной массы, величины зерна, температуры, при которой вымешивают зерно. При повышенной кислотности массы зерно обсушивается быстрее и продолжительность вымешивания сокращается. Продолжительность вымешивания сырной массы пониженной кислотности возрастает. Этим объясняется увеличение продолжительности обработки при переработке свежевыдоенного молока (без предварительного созревания).

При одинаковых условиях мелкое зерно обсыхает быстрее, чем крупное. В связи с этим продолжительность вымешивания мелкого зерна сокращают по сравнению с крупным.

На продолжительность вымешивания влияет температура, при которой вымешивают зерно. Температура сырной массы при вымешивании определяется температурой свертывания молока. При более высокой температуре ускоряется обсушка зерна и сокращается продолжительность вымешивания. Если необходимо ускорить обсушку сырной массы, молоко свертывают при более высокой температуре, допустимой для того или иного вида сыра.

Продолжительность вымешивания зерна до второго нагревания при выработке голландского сыра составляет от 15 до 25 мин., при выработке швейцарского сыра - 40-70 мин.

Тепловая обработка сырного зерна. Тепловую обработку, или второе нагревание, проводят для ускорения обезвоживания сырного зерна. В производстве твердых сыров для обезвоживания сырной массы недостаточно только увеличения поверхности сгустка путем его дробления. Синерезис сгустка, т.е. его сжатие и выделение сыворотки, можно усилить повышением температуры, поэтому в сыроделии применяют второе нагревание. Чем выше температура второго нагревания, тем лучше обсыхает сырное зерно.

Температуру второго нагревания устанавливают с таким расчетом, чтобы она была благоприятной для развития микрофлоры закваски, используемой для данного вида сыра. Если закваска для сыра включает мезофильные молочнокислые бактерии, то температуру второго нагревания устанавливают от 38 до 42 С, и эти сыры составляют группу сыров с низкой температурой второго нагревания (голландский, костромской, ярославский и т.д.).

Для других сыров закваска состоит из термофильных молочнокислых бактерий, поэтому температуру второго нагревания устанавливают от 48 до 58 С и сыры относят к группе сыров с высокой температурой нагревания (швейцарский, советский, украинский и др.). Мягкие сыры вырабатывают без второго нагревания.

Перед вторым нагреванием удаляют от 20 до 30 % сыворотки (от массы перерабатываемого молока).

Второе нагревание проводят путем косвенного нагрева смеси сырного зерна и сыворотки, направляя теплоноситель (пар или горячую воду) в межстенное пространство аппарата выработки сырного зерна. При нагревании сырного зерна повышается его клейкость и легко образуются комки. Поэтому в процессе второго нагревания сырную массу постоянно перемешивают, не допуская образования комков, которые обсыхают значительно медленнее, чем зерно, в результате чего масса обсушивается неравномерно.

Второе нагревание, как правило, проводят со скоростью от 0,5 до 2,0 С за 1 мин. Поэтому при выработке сыров с низкой температурой второго нагревания продолжительность его составляет от 10 до 20 мин., а для сыров с высокой температурой второго нагревания - от 25 до 40 мин. и более.

При замедленном развитии молочнокислого процесса второе нагревание проводят в две стадии: на первой стадии температуру устанавливают (381)С, на второй (в конце обработки сырного зерна) - температуру повышают до установленной для каждого вида сырья.

Для регулирования молочнокислого брожения нагревание проводят путем добавления предварительно пастеризованной и охлажденной до 50-60 С питьевой воды. Добавление 5 % воды от массы молока снижает кислотность примерно на 1 оТ. Количество вносимой в сырную массу воды зависит от кислотности сыворотки и составляет от 5 до 20 % массы перерабатываемого молока. В результате снижаются кислотность сыворотки и содержание молочного сахара в отпрессованном сыре. Показателем нормального разбавления сыворотки водой является обеспечение минимального для каждого вида сыра рН, которое достигается к моменту полного сбраживания молочного сахара в сыре на 2-5-й день после его выработки.

...