Введение к работе
Актуальность работы. Одним из наиболее распространенных и полезных молочных продуктов является сыр, производство которого в настоящее время остается стабильным во всем мире. Особое место в питании населения занимают мягкие сыры, которые обладают высокой пищевой ценностью. Производство таких сыров имеет большое значение благодаря ускорению оборота денежных средств по сравнению с твердыми созревающими сырами, а также специфике их вкусового диапазона. Основными причинами недостаточного выпуска этих сыров в России являются снижение объемов производства и низкое качество молока-сырья, а также несовершенство технологии. Одним из путей, решения проблемы увеличения производства сыров данной группы, является организация исследований, направленных на создание дополнительных ресурсов сырья, коррекции состава молочного сырья, оптимизации параметров технологического процесса.
Проблема использования в молочной промышленности нетрадиционного для нее сырья не нова и вызывает устойчивый интерес специалистов-молочников уже на протяжении многих лет. На сегодняшний день эта проблема особенно актуальна, т.к. одним из факторов, сдерживающих развитие молочной промышленности, является интенсивное сокращение поголовья молочного стада и снижение объемов производства молока в сельскохозяйственных организациях.
Сокращение объёмов товарного молока привело к снижению темпов роста и рентабельности производства молочной продукции. Особенно в трудном положении оказались сыродельные заводы, так как дефицит молочного сырья в последние годы стал наблюдаться даже в летний период.
Недостаток молочного сырья производители компенсируют увеличением использования сухого молока и организацией выработки продукции с применением белков и жиров животного и растительного происхождения. Как один из наиболее перспективных вариантов использования растительных жиров, а также белков различного происхождения в сыроделии, можно рассматривать их сочетание с сухими молочными ингредиентами. В настоящее время множество отечественных и зарубежных фирм предлагают сыроделам разнообразный ассортимент композиционных смесей, обладающих функциональными свойствами и ресурсосберегающим характером.
В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности была проведена работа, направленная на изучение возможности использования композиционных сухих смесей PEP 26 и PEP 40 в производстве мягкого сыра.
Самая важная технологическая операция при выработке сыра -энзимное свертывание молока, которое происходит под действием молокосвертывающе-го фермента. Изучению этого процесса посвящено достаточно большое число работ. Экспериментально изучены основные закономерности этого процесса (С.А. Королёв, Н.Н. Липатов, З.Х. Диланян, П.Ф, Крашенинин, А.П. Белоусов, P.M. Раманаускас, В.П. Табачников, Л.А. Остроумов, В.В. Бобылин и др.). Некоторыми исследователями (И.И.Климовский, П.Ф.Дьяченко, Г.Н. Крусь и др.)
предлагался ряд моделей, описывающих биохимические процессы в молоке, протекающие на некоторых стадиях сычужной коагуляции.
Процесс коагуляции молока сычужным ферментом достаточно хорошо исследован и сейчас этот процесс достаточно ясен. Свертывание молока происходит в результате ограниченного протеолиза - расщепления казеина в молоке. В связи с использованием в технологии производства сырных продуктов сухих композиционных продуктов PEP 26 и PEP 40 представляет интерес изучение процесса свертывания восстановленных композиционных смесей под действием сычужного и других молокосвертывающих ферментов.
Цель работы и задачи исследований. Целью настоящей диссертационной работы является изучение закономерностей ферментативного свертывания композиционных смесей и разработка технологии сырного продукта.
Для реализации поставленной цели выделены следующие задачи, требующие решения:
анализ состава сухих композиционных смесей PEP 26 и PEP 40 в связи с их использованием при производстве мягкого сырного продукта;
исследование процесса сычужного свертывания восстановленных композиционных смесей PEP 26 и PEP 40;
комплексное изучение использования заменителей сычужного фермента животного, микробного и генно-инженерного происхождения в производстве сырных продуктов на основе композиционных смесей;
изучение закономерностей энзимного свертывания композиционной смеси PEP 40 под действием фермента CHY-MAX;
установление рациональных технологических режимов производства сырного продукта;
исследование физико-химических, микробиологических и органолеп-тических показателей в процессе хранения;
разработка технической документации и апробация опытных производств нового вида продукта.
Научная новизна работы. На основании анализа состава и изучения процесса сычужного свертывания восстановленных композиционных смесей PEP 26 и PEP 40 обоснована возможность использования в производстве мягких сырных продуктов композиционной смеси PEP 40.
Проведены исследования влияния кислотности, температуры свертывания, дозы хлористого кальция на процесс свертывания композиционной смеси PEP 40 молокосвертывающими ферментами (СГ-25, СГ-50, КГ-50, алтазим, фромаза, CHY-MAX) для усовершенствования технологии сырных продуктов, улучшения качества, а также восполнения дефицита сычужного препарата. Установлены оптимальные технологические режимы и параметры свертывания композиционной смеси PEP 40. Экспериментально подтверждены высокая свертывающая и умеренно низкая протеолитическая активность выше перечисленных ферментов, что позволяет их использовать при выработке сырных продуктов из композиционной смеси PEP 40.
Установлены особенности и определены математические зависимости
процесса коагуляции композиционной смеси PEP 40 под воздействием фермента CHY-MAX. Отработаны режимы выработки сырного продукта, исследованы физико-химические, микробиологические и органолептические показатели в процессе хранения. Изучена пищевая ценность нового сырного продукта.
Практическая ценность. Разработана и утверждена техническая документация на сырный продукт «Студенческий» (ТУ 9225-003-02068315-09). Технология нового вида продукта апробирована в производственных условиях ООО «ЗапСибСыр» (р.п. Маслянино Новосибирской области).
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-практических конференциях: «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2005), «Технология и техника пищевых производств» (Республика Беларусь, г. Могилев, 2006), «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (г. Красноярск, 2006), «Пищевые технологии» (г. Казань, 2007), «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (г. Барнаул, 2008), «Пища, экология, качество» (г. Новосибирск, 2008), «Пищевые продукты и здоровое питание» (Кемерово, 2009), «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия» (г. Омск, 2009), «Проблемы гармонии и закономерности в развитии современного мира» (Красноярск, 2009), «Чистая вода - 2009» (Кемерово, 2009).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15 печатных работах, из которых 3 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методики проведения эксперимента, результатов исследований и их анализа, выводов, списка литературы (154 источника) и приложений (10). Текст работы изложен на 123 страницах, включает 25 таблиц и 53 рисунков.
Теоретические и экспериментальные исследования проведены в соответствии с поставленными задачами в ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.
Общая схема проведения исследований представлена на рисунке 1.
Проведен анализ литературных данных по теме диссертации, сформулированы цель и задачи исследований.
В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы объектами исследований служили: сухие продукты PEP 26, PEP 40 (ПЕПМАКС Сервис СНГ); молокосвертывающие ферменты СГ-25, СГ-50, КГ-50, алтазим производства ОАО "Московский завод сычужных ферментов" (Россия), фромаза, CHY-MAX производства "Hr. Hansen" (Дания).
Экспериментальная часть работы состояла из нескольких последовательных этапов.
:^ЧІТ^цята'ШІЇИШГ
Этапы работ
Изучаемые факторы
Контролируемые параметры
Анализ состава сухих композиционных
смесей PEP 26 и PEP 40
PEP 26
Физико-химические, орга-нолептические, микробиологические показатели
PEP 40
Изучение процесса сычужного свертывания композиционных смесей PEP 26, PEP 40
Температура пастеризации
Температура коагуляции
Продолжительность индукционного периода, стадии флокуляции, плотность и массовая доля влаги в сгустке, переход сухих веществ в сыворотку
Изучение процесса
свертывания PEP 40
молокосвертывающи-
ми ферментами
Кислотность, t свертывания, доза СаСЬ
Биохимические свойства ферментов
Продолжительность свертывания, плотность сгустка, синерезис, переход сухих веществ в сыворотку. Молокосвертывающая, протелитическая активности, их соотношение
| Отработка технологических параметров
Активная кислотность
Температура пастеризации
Продолжительность отдельных стадий структуро-образоваиия, сиперетиче-ские свойства сгустка, потери белка с сывороткой
Температура свертывания
Обработка сгустка
Посолка и самопрессование
Хранение
Массовая доля влаги, жира, соли, рН, органолептика. Микробиологические показатели
Практическая реализация результатов
схема проведения исследовании
Сыр «Студенческий»
Пищевая ценность, техническая документация
На первом этапе проведены исследования по изучению качественных показателей сухих продуктов PEP 26 и PEP 40 для обоснования их использования в производстве молочных продуктов.
Второй этап посвящен изучению особенностей процесса свертывания восстановленных композиционных смесей PEP 26 и PEP 40 под действием классического сычужного фермента. Изучаемыми факторами являлись температура пастеризации и температура коагуляции композиционной смеси. Контролем являлись молоко нормализованное до массовой доли 2,5 % и обезжиренное.
Третий этап включал изучение влияния технологических факторов (кислотности смеси, температура свертывания и доза хлористого кальция) на продолжительность процесса свертывания композиционной смеси PEP 40 под действием различных молокосвертывающих ферментов (СГ-25, СГ-50, КГ-50, ал-тазим, фромаза, CHY-MAX, сычужный фермент), свойства полученного сгустка и переход сухих веществ в сыворотку. С целью совершенствования технологии сырных продуктов, улучшения качества, а также для восполнения дефицита сычужного препарата изучены биохимические свойства шести молокосвертывающих ферментов в сравнении с классическим сычужным ферментом.
На четвертом этапе для установления основных закономерностей формирования мягких сыров изучены режимы и параметры производства: кислотность смеси, температура пастеризации, свертывания, обработки сгустка, самопрессования, способы посолки и хранимоспособность.
Заключительный этап исследований посвящен разработке технологии и изучению состава нового вида продукта.
При выполнении работы использованы модифицированные, стандартные и общепринятые в исследовательской практике органолептические, физико-химические, биохимические и микробиологические методы анализа исследуемых образцов. Опыты проводились в трёх- и пятикратной повторности. Определение доверительного интервала, построение графических зависимостей проводили на ЭВМ с использованием приложения Microsoft Excel. Для графических интерпретаций результатов использовали пакет прикладных программ Math CAD.
