Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 8-37
1.1 Влияние зоотехнических факторов на качество сырого коровьего молока 8-19
1.1.1 Влияние породы животных на химический состав и свойства коровьего сырого молока 8-11
1.1.2 Влияние времени года на химический состав и свойства коровьего сырого молока 11-14
1.1.3 Влияние рациона кормления коров на химический состав и качество сырого молока 14-19
1.2 Сыропригодность молока и качество сыров 19-24
1.3 Анализ физико-химических и биотехнологических факторов производства полутвердых сыров 24-34
1.4 Выводы по главе, цель и задачи исследований 35-37
Глава 2. Организация проведения эксперимента и методы исследований 38
2.1 Организация проведения эксперимента 38-42
2.2 Объекты и методы исследований 42-44
2.3 Методы микробиологического анализа 44-46
2.4 Математическая обработка результатов эксперимента 47
Глава 3. Результаты исследований и их анализ 48
3.1 Исследование сыропригодности заготовляемого молока в условиях сырьевой базы Немецкого Национального района, Алтайского края 48
3.1.1 Исследование физико-химических свойств сырого молока на сыропригодность в зависимости от времени года и географического расположения района 48-56
3.1.2 Исследование микробиологических показателей и биологической полноценности сыропригодности сырого молока 56-62
3.1.3 Особенности молочнокислого брожения 62-66
3.2 Корректировка сыропригодных свойств на стадии подготовки молока к переработке на сыр 66-89
3.2.1 Исследование технологических приемов по созреванию 66-79
3.2.2 Подбор штаммов бактериальных заквасок и влияние на качество сыра 79-89
3.3 Влияние сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра 90-100
Глава 4. Практическая реализация результатов исследований 101
4.1. Разработка технологии полутвердого сыра 101 -107
4.2 Характеристика сыра 107-109
4.3 Производственная проверка технологического регламента 110-114
4.4 Расчет экономической эффективности переработки сыропригодного молока на сыр 114-115
Заключение 116-120
Список литературы 121-137
Приложения 138
- Влияние рациона кормления коров на химический состав и качество сырого молока
- Исследование физико-химических свойств сырого молока на сыропригодность в зависимости от времени года и географического расположения района
- Влияние сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра
- Производственная проверка технологического регламента
Введение к работе
Актуальность работы. Сыр занимает особое место среди молочных продуктов по своей значительной биологической и питательной ценности. Высокое содержание легкоусвояемых белков, молочного жира и кальция, удачное сочетание незаменимых аминокислот, широкая гамма микроэлементов и витаминов, приятный вкусовой букет все это обусловливает широкое использование данного продукта в рационе питания. Полутвердые сыры самые популярные из всех групп сыров и в потребительском сегменте их доля составляет около 41%.
Производство сыра развивается в районах исторически сложившегося сыроделия (Смоленская, Ярославская, Костромская области, Северный Кавказ, Грузия, Армения). Среди них Алтайский край является крупнейшим производителем молока и сыра в России. Их производством занято 41 предприятие и на выпуск сыра используется около 50% молока, поступающего на переработку. В общероссийском производстве сыра доля алтайских предприятий составляет 16,1 % по итогам 2011 г. с тенденцией на увеличение до 30 % в 2013г. Алтайские сыры до 70 % вывозятся за пределы края. Таким образом, можно говорить, что Алтайский край решает одну из главных задач продовольственной безопасности России по снижению зависимости отечественного рынка продовольствия от импорта.
Конкурентоспособность отечественных сыров может быть обеспечена за счёт высокого и стабильного качества продукта, которое тесно связано с качеством перерабатываемого молока. Сыропригодность сырого молока было и остается одной из наиболее актуальных тем сыроделия. Особенностью получения коровьего молока является сезонный характер, когда пик его производства приходится на летний период. В то же время, сезонные изменения химического состава и технологических свойств молока в течение года, особенно в зимне-весенний период, снижают качество и выход сыров.
Следует применять научные подходы для улучшения технологических свойств молока и решения вопроса по повышению его сыропригодности, снижая проблемы сезонности в его количестве и качестве, путем совершенствования и интенсификации технологических параметров производства и повышения объемов выработки сыров в течение года.
Степень разработанности темы. Теоретический вклад в развитие науки о молоке, его химическом составе, свойствах, о влиянии зоотехнических факторов на качество молока и сыропригодность внесли известные ученые: З.Х Диланян, Р.Б. Давидов, С.А. Королев, П.Ф. Крашенинин, Н.Н. Липатов, Р.И. Раманаускас, Л.А. Остроумов, А.В. Гудков, В.А. Вагнер, В.В. Кузьмин, А.А. Кузин, А.А. Майоров, Т.А. Остроумова, И.П. Анищенко и др.
Анализ и обобщение отечественных и зарубежных научных публикаций показал важность сохранения вопроса для переработчиков о сыропригодности молока. Биологически полноценное сырье является важным условием получения высококачественных сыров. Совокупность зоотехнических факторов получения молока, корректировка свойств при организации переработки являются одним из основных путей преодоления сезонности в производстве сыра.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование качества молока сыродельного района Алтайского края (Немецкий Национальный район) и разработка способов корректировки его сыропригодных свойств, преодолевая сезонность в получении сырья, что позволит улучшить качество и повысить выход сыров.
Для реализации поставленной цели систематизировано решались следующие основные задачи:
- изучить химический состав, свойства и биологическую полноценность сырого молока по сезонам года, как сырья для производства сыров, полученного на сельхозпредприятиях сырьевой базы Немецкого национального района, Алтайского края;
- изучить влияние сыропригодных компонентов молока, микробиологических показателей по периодам года на технологические свойства и качество сыра;
- корректировка сыропригодных свойств заготовляемого молока на стадии подготовки к переработке с целью повышения выхода и качества сыра преодолевая сезонность в его производстве;
- подбор заквасочных культур молочнокислых бактерий по биохимическим свойства для направленного регулирования технологические свойств молока, улучшения органолептических свойств сыра, подавления жизнедеятельности посторонней микрофлоры;
- разработать технологическую схему производства полутвердых сыров из сыропригодного молока, преодолевая влияние сезонности.
Научная новизна работы.
- на основе системного анализа показателей качества заготовляемого молока по периодам года в условиях сырьевой базы сыродельного района Алтайского края установлены критерии по улучшению сыропригодности молока;
- разработаны технологические режимы корректирующие свойства молока в период высокой бактериальной обсемененности (весенний и летний периоды года) на стадии его подготовки к переработке. Высокотемпературная пастеризация и последующее низкотемпературное созревание с закваской молочнокислых бактерий и СаСl2 позволяет улучшить технологические и биохимические свойства молока, интенсифицируя процесс выработки, повышая выход сыра и его качество;
- установлена роль вторичной тепловой обработки – термизации при режимах 62-65 С ,15-20 сек. на снижение условно-патогенной микрофлоры для молока
повышенной бактериальной загрязненности в любой сезон года, особенно весной (период массового отела), зимой (недостаточная выраженность вкуса). Уровень стафилококков и кишечной палочки снизился в 6-10 раз;
- проведен подбор бактериальных культур для формирования правильного рисунка сыра при лимитирующих факторах развития газообразующей микрофлоры в молоке по периодам года, а также штаммов, обладающих специфической антагонистической активностью к маслянокислым бактериям;
- рекомендуется в период повышенной бактериальной обсемененности (зима, весна) использовать в составе полизаквасок мезофильные лактобациллы рода Lbc. Plantarum с низкой скоростью кислотообразования в лиофилизированной форме, регулируя скорость кислотообразования лактобацилл;
- установлены оптимальные технологические параметры производства сыра на основании разработанных математических моделей, описывающих эффективность переработки молока, преодолевая сезонные изменения свойств сырья.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработана технология полутвердого сыра «Орловский», позволяющая эффективно перерабатывать улучшенное по сыропригодности молоко: интенсифицировать цикл производства, снизить потери сухих веществ при обработке сырной массы, повысить органолептических свойств сыров, увеличить выход сыра.
Разработана классификационная схема факторов и критериев, корректирующих сыропригодные и технологические свойства молока, позволяющие управлять качеством сыра при переработке молока и гарантировать выпуск сыров высокого качества в течение года.
В условиях маслосырзавода ООО «Брюкке», Алтайского края проведена производственная проверка новых технологических режимов производства. Было выработано в каждый период года (4 опытные партии) по 30 т сыра «Орловский», что подтверждается положительными актами дегустации.
Проводили сравнительный анализ опытных и контрольных выработок (по действующей нормативной документации на данный вид сыра) по периодам года. По оценке сортности сыров получен экономический эффект от увеличения выработки сыра «Орловский» высшим сортом из сыропригодного молока. Внедрены в производство изменения к технологической инструкции по производству полутвердого сыра «Орловский».
Результаты исследований автора используются в учебном процессе при подготовке магистров по направлению 260200 – «Продукты питания животного происхождения» на кафедре «Технология молока и молочных продуктов» в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.
Положения, выносимые на защиту:
- результаты исследований по изучению изменений химического состава, физико-химических и биологических свойств молока по сезонам года, микрофлоры сырого молока по содержанию полезных и посторонних микроорганизмов сырьевой зоны Алтайского края;
- критерии по улучшению свойств молока;
- внесение в пастеризованное молоко закваски молочнокислых бактерий в количестве 0,3 % и 0,04 % СаСl2 восстанавливают сычужную свертываемость и повышает выход продукта;
- интенсификация процесса производства сыра за счет применения способов и режимов улучшения сыропригодных свойств молока;
- бактериальные культуры в составе полизаквасок в зависимости от химического состава и бактериальной загрязненности молока по периодам года;
Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертационной работы получили одобрение на научно – практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, научных форумах и конгрессах с международным участием: «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока», (Барнаул, 2012), Инновационный конвент «КУЗБАСС: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ИННОВАЦИИ» (Кемерово, 2012), «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2013), «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока», (Барнаул, 2013).
По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 1 в журнале, рекомендованным ВАК РФ – «Техника и технология пищевых производств».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, включающих аналитический обзора литературы, методологии проведения эксперимента, результатов исследований и их анализа, заключения, списка использованной литературы (174 наименования) и приложений. Основное содержание изложено на 122 страницах, включает 26 таблиц и 18 рисунков.
Влияние рациона кормления коров на химический состав и качество сырого молока
Кормление коров из всех факторов оказывает наиболее существенное влияние на молочную продуктивность, химический состав, сенсорные и технологические свойства молока. Для синтеза молока коровами используется от 30-60 % питательных веществ корма. Рацион должен быть полноценным как по общей, так и по белковой питательности.
Сбалансированность рационов кормов в соответствии с современными представлениями о потребностях их в энергии, питательных и биологически активных веществах — основа рационального ведения молочного скотоводства. Кормление коров оказывает наибольшее влияние на молочную продуктивность, химический состав, сенсорные и технологические свойства молока [2,10, 54].
Общий уровень кормления коров, содержание в рационах белка, углеводов, жира, минеральных веществ и витаминов не только оказывают влияние на величину удоев, но и изменяют состав и свойства молока, а, следовательно, и качество молочных продуктов. Поэтому кормление молочных коров разработано в настоящее время достаточно детально и состоит в определенном наборе грубых и сочных кормов, концентратов с добавлением отходов технических производств, минеральных и витаминных добавок. Не случайна пословица "молоко у коровы на языке". Некоторые кормовые и пастбищные растения, лекарства влияют на вкус и запах молока, на состав и свойства молока и продуктов его переработки.
При кормлении коров важно учитывать ботанический состав пастбищ, поскольку некоторые виды растений вызывают нежелательные изменения вкуса и запаха молока (полынь, сурепка, чеснок полевой, лютик, щавель, ромашка и др.). В стойловый период причиной порчи молока может стать скармливание животным кормовой свеклы, силоса, капусты и др., так как при переваривании в рубце они выделяют летучие соединения в виде спиртов, кетонов, эфиров, которые через лёгкие и кровь попадают в молочную железу [14, 32, 109].
Некоторые растения, поедаемые коровами, влияют не только на вкус и запах, но и на окраску, и на консистенцию молока. Так, водяной перец придает молоку синеватую окраску, травы иван-да-марья и марьянник - голубоватый цвет, а жирянка вызывает клейкость и тягучесть молока.
При раннем выпасе и поедании ветрениц в большом количестве, молоко приобретает травянистый горький привкус и окрашивается в красноватый цвет. Кормление коров сочными кормами сказывается на увеличении молочной продуктивности, однако, при чрезмерном скармливании кормовой брюквы (более 25 кг в сутки), в молоке появляется горьковатый привкус и специфический запах. Желательно давать брюкву после доения. Морковь прекрасный сочный корм, богатый каротином, но при кормлении ею более 20 г в сутки молоко может окрашиваться в оранжевый цвет.
Горький вкус молока возможен при поедании коровами горьких растений -полыни, люпина, полевой горчицы. Запах молоку передают как поедаемые растения - чеснок, дикий лук, репа, полынь, капуста (соответствующий каждому растению запах), так и добавление для коррекции минеральной части рациона дойных коров рыбной муки больше 1, 5 кг в сутки (рыбный запах). Такие лекарственные средства растительного происхождения как сабур и корень ревеня придают молоку горький вкус. При кормлении коров мезгой (отходом при производстве крахмала), молоко ухудшается по качеству, становится более водянистым [69]. Многие так называемые "пороки" молока являются следствием скармливания недоброкачественных, зараженных патогенными бактериями и токси-генными грибами кормов. Из-за погрешностей в кормлении могут изменяться запах и вкус молока.
Широко известно такое свойство молока, как способность его поглощать запахи. Это относится, прежде всего, к кормам, которые имеют специфический запах -силос, пивная барда. Эти корма необходимо скармливать после доения [41,52, 104].
Учитывая результаты опытов, проведенных в ряде хозяйств Воронежской области, можно рекомендовать для включения в рацион лактирующих коров фитокор-мовые добавки, которые повышают продуктивные показатели животных и улучшают качественные характеристики получаемого от них молока. Источниками биологически активных добавок служили побочные продукты переработки стевии и топинамбура.
В основной рацион коров опытной группы были включены: мезга, полученная после переработки корней топинамбура, из расчета 1г на 1кг живой массы и жом стевии в такой же пропорции. Фитокорма давали на протяжении месяца. В результате надои увеличились на 6,2 % . Изменения произошли и в составе молока: массовая доля сухих веществ повысилась на 0,53 %, жира - на 0,25, белка - на 0,26, лактозы -на 0,19%.
Микробиологические характеристики молока также улучшились. На момент завершения эксперимента бактериальная обсемененность 80 % молока соответствовала требованиям высшего сорта по ГОСТ 52054-2003.
Зафиксировано заметное различие по показателям, характеризующим технологическую пригодность молока. Таким образом, можно говорить о заметном позитивном воздействии растительных компонентов рациона.
Дефицит кормового белка является главной причиной ухудшения воспроизводства стада, уменьшения объемов и снижение рентабельности производства животноводческой продукции.
Продолжительный дефицит перевариваемого протеина в рационе и скармливание биологически неполноценных кормов в количестве, не удовлетворяющем физиологические потребности. В качестве источников протеинов в рационе лактирую-щих коров применяют жмыхи, шроты зернобобовые культуры. Перспективное направление - использование белковых продуктов микробного синтеза. В последние годы все большее применение находят микробиальные массы, способствующие увеличению конверсии азотистых веществ в продукцию. Наоборот, белковый перекорм при недостатке углеводов являются первой причиной расстройств обмена веществ и тяжелых заболеваний животного [80,74].
В то же время при протеиновом перекорме и недостатке грубых кормов угнетаются процессы брожения в рубце, нарушается обмен веществ в организме. Это приводит к снижению содержания жира в молоке и ухудшению его технологических свойств (нарушения белкового обмена нередко отмечаются при неправильной технологии заготовки кормов, плохих зоотехнических условиях содержания и ухода за животными, при несоблюдении сахаропротеинового отношения в рационе).
Обеспеченность животных микроэлементами оказывает влияние на их молочную продуктивность и состав молока, повышает его технологические свойства в сыроделии. Добавление в корм кобальта и меди в зонах с недостатком их в кормах способствует повышению удоев, содержания сухих веществ, жира, белка в молоке. Добавление в корм одного микроэлемента способствует повышению содержания ряда микроэлементов в молоке. Минеральные вещества животные получают главным образом с растительной пищей и в меньшей степени - с питьевой водой. Кислотно-щелочное равновесие организма коровы (следовательно, кислотность и термоустойчивость молока) определяется поступлением в организм как кислых элементов (фосфор, хлор, сера), так и щелочных (кальций, магний, натрий, калий). Велика роль натрия и калия в поддержании осмотического равновесия и как компонентов буферных систем.
Рацион кормления животных сильно отражается на витаминном составе. Недостаток зеленых кормов в рационе приводит к снижению массовой доли витамина Е в молоке, а включение в рацион кормов богатых жирами с ненасыщенными жирными кислотами - к повышению его. Витамина D много в кормовых дрожжах, при скармливании их коровам увеличивается его содержание в молоке.
Массовая доля в молоке тиамина, рибофлавина, пантотеновой кислоты витаминов В6, В12в основном зависит от ровня микробного синтеза в рубце Установлено, что содержание в молоке витамина С, холина и оротовой кислоты не зависит от кормления [75,80, 104].
Жирорастворимые витамины попадают в молоко только из корма, так как в организме животных они не синтезируются (в рацион коров вводят зеленые корма, сено хорошего качества, кукурузный силос раннего срока силосования, морковь и др.), витамины группы В синтезируются микрофлорой желудочно-кишечного тракта и поступают в молоко. Скармливание доброкачественного силоса способствует повышению содержания в молоке каротина и витамина А, сенажа - витаминов группы В примерно на 50 %.
Присутствие каротина в корме обуславливает количество его, а также витамина А в молоке. Так, при содержании коров на зеленых пастбищах в молоке массовая доля р - каротина повышается в 3-5 раз, витамина А - в 2 раза, фолацина - значительно. Скармливание доброкачественного силоса способствует повышению в молоке содержания Р- каротина и витамина А, скармливание сенажа - витаминов группы В (на 50 %).
При высокой обеспеченности им рационов в крови содержится 0.3-1 мг % каротина в зимний период и 1-2 мг в летний [130,132].
Исследование физико-химических свойств сырого молока на сыропригодность в зависимости от времени года и географического расположения района
Российское сыроделие специализируется на выработке полутвердых сыров. Отдельные регионы России традиционно относятся к сыродельным, поскольку имеют обширные природные ландшафты, богатые ценнейшим разнотравьем, которые являются уникальной территорией для выпаса скота и получения высокого качества «горного» молока. Одним из таких является Алтайский край, который славится своими традициями и широким ассортиментом вырабатываемых сыров. Качество этого биологически ценного молочного продукта определяется в полной мере полноценностью заготовляемого молока.
На маслосырзавод ООО «Брюкке» поступает молоко от поставщиков для переработки на сыр, радиусом доставки до 100 км. Сырьевая зона постоянная, в которую входит 6 колхозов и совхозов (с. Гришковка, Камыши, Редкая дубрава, Шумановка, Семеновка), фермерские хозяйства и частные подворья (рисунок 3.1). Основной породой коров на молочно - товарных фермах сельхозпроизводителей является красная степная, которая по продуктивности, и, в частности, среднесуточному надою (21,5-15 кг.), содержанию основных компонентов молока занимает промежуточное положение среди основных пород скота в животноводстве [36, 42].
Для оценки влияния зоотехнических и физиологических факторов на качество сырого молока необходимо определить его состав и свойства.
Анализ данных таблицы 3.1 показал биологическую полноценность молока -сырья для сыроделия по периодам года по основным критериям качества и показателям. Высокое содержание молочного жира и белка, а также их отношение указывает на сыропригодность заготовляемого молока в условиях сырьевой базы Немецкого - национального района. Именно количество этих компонентов является главным для сыроделия, от содержания которых зависит выход готового продукта и товарность молока (приложение 1).
Данные по плотности колебались от 1028,5 до 1029,7 кг/см3 в течение года, при этом прослеживается тенденция на увеличение этого показателя в осенне - зимний период заготовок. Оптимальный баланс, который прослеживается в молоке Ж/Б, указывает на хорошую свертываемость данного молока.
Содержание белка колебалось в интервале от до 2,9 до 3,45 %, жира от 3,87 до 4,6 %, СОМО от 8,5 до 8,9 % по сезонам года. Максимальные значения этих показателей отмечались в осенний (сентябрь- ноябрь) и начало зимнего периода (декабрь-январь). Самое высокое среднее содержание белка в осенний период было на уровне 3, 45 % , что составляло к среднегодовому значению прирост на 0,25 %. В весеннем молоке эти показатели были наименьшие и имели значения: жир 3,77 %, белок 2,9 %, СОМО 8,5 %.
Кислотность относится к одному из важных показателей сыропригод-ности, величина которого не должна быть выше 18 Т. Этот показатель влияет на скорость свертывания и режимы тепловой обработки. Сезонные и зоотехнические факторы не отразились на этом показателе, и в течение года кислотность находилась на уровне 16,2-17,1Т. Такая среда удовлетворительная для развития молочнокислых бактерий еще на стадии первичной обработки. Кислотность свежего молока относится к основным факторам снижения устойчивости мицелл казеина в молоке при тепловой обработке. Казеин относится к термоустойчивым белкам.
Содержание кальция в молоке колебалось от 1250 до 1320 мг/дм . Оно зависит от рационов кормления и времени года. Весной его содержание ниже (1250 мг/дм3 ), чем летом, зимой ( 1300 -1328 мг/дм3). От количества кальция зависит солевое равновесие в полидисперсной системе молока и прохождение сычужного свертывания. Известно, что коллоидный фосфат кальция обладает цементирующими свойствами, способствует агрегации частиц казеина. Значит, недостаток ионов кальция можно восполнить, добавляя рассчитанную дозу хлорида кальция в молоко весной и зимой. Высокое содержание массовой доли кальция приводит к укрупнению казеинового комплекса, снижению устойчивости и как следствие, к быстрой коагуляции и образованию более прочного сгустка. Пастбищные условия получения молока в летнее время повышают содержание Са , повышая прочность сычужного сгустка и обеспечивая хороший синерезис.
Как следует из данных таблицы 3.2 отдельные поставщики неравноценны по химическому составу молока. Колебания жира у поставщиков № 1, № 2, № 3 было на уровне общего среднегодового значения от 3,7 до 4,3 %. Осенний период выделялся наибольшим содержанием жира в молоке. С середины зимы до середины лета жирность молока имела тенденцию к снижению. В летний период на фоне высоких надоев молоко имело невысокую жирность - 4,0 % в среднем. Самый низкий показатель содержания жира -3,75 % зафиксирован в июне, самый высокий - 4,6 % - в октябре, который составил прирост к среднегодовому значению на 0,457 %.
Согласно данным таблицы 3.2 наиболее высокими среднегодовыми значениями белка (3,35 %) выделяется молоко поставщика № 1, а с наиболее низким среднегодовым содержанием белка (3,0 %) производил поставщик №3.
В сыроделии большое значение имеет содержание казеина, и, в частности, его фракции р, а, % -казеин, которые участвуют в сычужном свертывании и переходят в сгусток, повышая выход продукта из единицы сырья. Скорость коагуляции белков - тоже важный технологический фактор, от которого в дальнейшем зависит скорость обработки сырного сгустка и регулирование влажности. В таблице 3.3 приведены результаты исследования по изучению технологические свойств молока в разные периоды года.
Для сыроделия наиболее пригодно молоко с высоким содержанием казеина и входящих в его структуру фракций а, % и р. Соотношение фракций в мицелле могут быть различными, но важна их сумма. Данные табл. 3.3 показывают высокое содержание их в белке молока сырьевой базы Немецкого — Национального района. Сумма фракций а, % и Р составила по периодам заготовок молока более 91 % при низком содержании у - фракции, которая нежелательна для выработки сыров, поскольку не участвует в сычужном свертывании и остается в сыворотке. В тоже время прослеживается закономерность на увеличение у - фракции в молоке зимнего и особенно весеннего периода года.
По мере убывания Y - фракции молоко по сезонам года расположилось лось в следующем порядке: весеннее (7,766 %), зимнее (7,743 %), летнее (7,54 %), осеннее (7,0 %). Таким образом, осеннее молоко будет характеризоваться наименьшими потерями белка в сыворотку, вследствие наименьшего количества фракции казеина не участвующей в коагуляции молока.
Проводили исследования по влиянию следующего фактора сычужного свертывания молока - размера частиц казеина. Из таблицы 3.3 видно, что размеры частиц казеина подвержены большим колебаниям по периодам года, что отражается на стабильности молока. Так, молоко зимнего и осеннего периода, отличается самыми крупными частицы белка (81 нм), а весеннего -наименьшими (67 нм). Таким образом, белки молока более диспергированы-весной и летом, когда средний размер частиц казеина уменьшается на 8,0 -10,0 % по сравнению с их размерами, полученными зимой.
Промежуточное положение по размеру мицелл казеина занимают частицы молока осеннего периодов. С уменьшением размера мицеллы казеина ухудшаются технологические свойства молока - сычужная свертываемость. Физико-химический механизм здесь такой: с уменьшением размера субмицелл и мицелл изменяется фракционный состав. В мелких мицеллах содержится больше % - казеина и меньше коллоидного фосфата кальция [Горб. ]. Эта фракция обладает сильными гидратационными свойствами и большая толщина гидратной оболочки стабилизирует мицеллу казеина, следовательно, в таком молоке будет снижаться скорость свертывания. Кроме того, от размера мицелл казеина в определенной степени зависит термоустойчивость молока. По данным О. Кирхмайера, чем мельче они, тем более термоустойчиво молоко, и наоборот.
Таким образом, мелкие мицеллы казеина весеннего молока содержат больше фракций х - казеина и меньше коллоидного фосфата кальция, чем крупные мицеллы зимнего и осеннего молока. Указанные факторы говорят о большей стабильности казеина в молоке весеннего и летнего периодов и , следовательно, и снижении скорости коагуляции казеина во время сычужного свертывания. Молоко зимнего и осеннего периодов не обладает такими значимыми факторами устойчивости казеина.
Влияние сыропригодных свойств молока на выход и качество сыра
Изучение химического состава, свойств молока по периодам года сырьевой базы сыродельного завода, а также способы их корректировки с целью снижения влияния зоотехнических факторов и сезонности на сыро-пригодные свойства молока, показало, что в комплексе они влияют на выход, качество готового продукта.
Главным фактором является содержание белка в молоке, в частности казеина, от количества которого зависит прочность сычужного сгустка, способность к синерезису, потери сухих веществ при обработке сырного сгустка и выход готового продукта. В тоже время содержание жира корректирует соотношение ж/Б и выход сыра. Содержание солей Са является действующим фактором для регулирования прочностных свойств сгустка, синеретических, степени перехода сухих веществ в готовый продукт и сыворотку, выравнивания сычужной свертываемости молока после высокотемпературной обработки, косвенно влияя на выход сыра из единицы сырья.
Кислотность молока один из основных факторов сыроделия, который выражает, с одной стороны, активность и развитие молочнокислых бактерий, с другой стороны, влияет на физико-химические процессы получения и обработки сгустка.
Изменяя указанные факторы можно совершенствовать сыропригод-ность молока. Варьирование ими позволит управлять выходом, качеством сыра и влиять на интенсификацию процесса получения сырной массы.
На основании выполненных собственных исследований, анализа работ других исследователей установили основные факторы и диапазон их изменения для выполнения исследований по трехфакторному планированию эксперимента. Изучаемые факторы: содержание белка в молоке (Хі) от 2,9 % до 3,45 %, доза СаС12 (Х2) от 10 до 50 г /100 кг, кислотность (Х3) от 16 до 21 Т.
Результирующими критериями служили общая органолептическая балльная оценка (Уі), выход сыра, % (Уг) и содержание сухих веществ в сыворотке (Уз).
В ходе математической обработки результатов были получены уравнения регрессии, отражающие зависимость контролируемых параметров от изучаемых факторов. Коэффициенты регрессии получены решением перераспределенной системы линейных уравнений методом наименьших квадратов на ЭВМ при использовании математического пакета «MATLAB». Доверительную ошибку коэффициентов уравнения регрессии рассчитывали по критерию Стьюдента. Адекватность полученных уравнений регрессии экспериментальным данным оценивали методами математической статистики.
План проведения эксперимента и полученные результаты приведены в таблице 3.16.
На рисунке 3.10 и 3.11, 3.12, 3.13, 3.14, 3.15 приведены графики, характеризующие зоны изучаемых критериев У і и У2, Уз. ограниченных их максимальными и минимальными значениями. Они отожествляют влияние физико-химических свойств молока на эффективность переработки молока на сыр.
Анализ экспериментальных данных позволил сделать вывод, что на балльную оценку влияние оказывают все изучаемые факторы (рисунок 3.10, 3.11). Все они в совокупности, в большей либо меньшей степени, регулируют органолептические свойства сыра. Большее влияние оказывает массовая доля белка (Xi) и кислотность (X з) .
При разных значениях белка зависимости отличались. Так, при содержании в молоке белка 2,9 % сыры получали в большем количестве балльные оценки в интервале от 88 до 92, в тоже время при 3,17 % практически 50 % всех выработанных имели оценки от 95 и выше баллов при сочетании факторов: кислотности молока от 16 до 18Т и дозе СаОг в широком интервале от 15 до 45 г/100кг.
С увеличением содержания белка до 3,45 % около 80 % сыров были оценены от 93 до 98 баллов, причем при кислотности 18,5- 19,5 Т и повышенных дозах СаС12 и в узком интервале от 30 до 50 г /100кг. Особенно следует отметить наивысшие оценки при сочетании двух факторов: повышенная кислотность 20 Т и высокая доза СаСЬ 50 г /100кг. Видимо влияние высокотемпературной обработки молока, снижается при сочетании этих двух факторов для формирования плотного сгустка с содержанием белка 3,45 %.
Если в производстве используется небольшая доза СаСЬ около 10 г /100кг, то лучшие оценки от 89 и выше 92 баллов могут получить сыры при высоком содержании белка от 3,2 % до 3,5 % и кислотности от 18 до 20Т. В тоже время с увеличением дозы СаСЬ до 30 г наивысшие балльные оценки (от 96 баллов) имели сыры в широком диапазоне белка от 3,0 до 3,5 %, а при дозе СаС12 еще выше - 50 г /100кг роль белка снижается и находится в более узком интервале от 3,3 до 3,5 % и высокой кислотности 18 - 20Т. Таким образом, при высоком содержании белка в молоке следует использовать высокие дозы СаСІг и высокую кислотность молока 21Т для сыра с оценкой 95-97 баллов.
Если использовать молоко с кислотностью от 18Т, то наивысшие балльные оценки (от 93 )можно получить при содержании белка от 3,15 до 3,5 % и выше 96 баллов при содержании белка от 3,3% . Таким образом , кислотность регулирует качество сыров, независимо от содержания белка при дозе СаСЬ от 30 до 50 г /100кг. С повышением кислотности до 20Т высокие органолеп-тические оценки получили сыры только в узком диапазоне условий: при высоком содержании белка от 3,35 % и выше и дозе СаСЬ от 35до 50 г /100кг.
На рисунке 3.12, 3.13 показана зависимость выхода сыра от кислотности и дозы СаСЬ при различных условиях. На выход сыра влияет содержание белка. Так, при его количестве около 2, 9 % наивысший выход сухих веществ (от 12 % и выше) можно получить при повышенной кислотности, а роль СаСЬ невысокая (можно использовать дозу 10-25 г). На выход сыра при значениях от 10,2 до 11,5% и выше при содержании белка 3,17% влияют оба фактора: высокие дозы СаСЬ и высокая кислотность. При использовании небольшой дозы СаСЬ от 10 до 15 г хорошие результаты по выходу (меньше 10,2 %) получают при высокой кислотности 20 -21Т. При увеличении СаСЬ до 45 -50 г и кислотности от 18 до 20 Т выход сухих веществ в сыр характеризуется наивысшими значениями 11,5 %.
С увеличение белка до 3,45% средние значения по выходу ( 12 %) можно получить при дозе СаС12 от 40 до 50 г /100кг в широком диапазоне кислотности от 16 до 21 Т, но самые высокие значения по выходу получены при повышении кислотности до 20-21Т. В этом случае кислотность регулирует выход сыра. При малых дозах СаСЬ выход сыра от 12% и выше дает высокая кислотность 19- 20Т при любом содержании белка.
С повышением СаС12 до 30 г выход сыра меньше 10,25 % и больше 11 % был при условии содержания белка от 3,2 % и выше, при кислотности в широком диапазоне, при любых значениях.
Если используем высокую дозу СаСЬ 50 г, то наивысший выход получается при условии содержание белка от 3,-3,4 % при любых значениях кислотности и от 3,25 % и выше белка при кислотности 19-20Т.
При невысокой кислотности молока 16-17Т высокий выход продукт зависит от высокого содержания белка от 3,3 % и выше и дозах СаСЬ в широких диапазонах от 10 до 50 г/100кг.
Производственная проверка технологического регламента
Производственная проверка выработки полутвердого сыра «Орловский» проводилась в условиях маслосырзавода ООО «Брюкке», Немецкого национального района, Алтайского края.
Молоко для переработки поступало от животноводческих хозяйств ближайших населенных пунктов, находящихся в радиусе доставки до 100 км. Целенаправленная оптимизация состава и свойств молока может решить часть вопросов по повышению качества продукции.
Выработка сыров проходила из молока высшего и 1 сорта, и в различных периоды года для улучшения сыропригодных свойств молока, использовали до 65 -70 % зрелого молока. Кислотность смеси перед свертыванием 19- 20 Т. В пастеризованное при повышенной температуре молоко для выравниванию сычужного свертывания вносили 0,3 % закваски, хлористого кальция из расчета 40 г на 100 кг. молока (0,04 %) и направляли на созревание при (10±1)С в течение 14-16 час. Сыропригодные свойства восстанавливали повышением температуры свертывания с 32 до 36 С. Температуру второго нагревания для ускорения синерезиса повышали на 1-2 С, которая составляла 41-43 С.
Было выработано в каждый период года (4 опытные партии) по 30 т сыра.
Дегустационная комиссия предприятия проводила оценку полутвердых сычужных сыров по 100-балльной шкале в соответствие с требованиями ГОСТ 7615-85 "Сыры сычужные твердые".
Средние значения балльных оценок органолептических свойств сыров, выработанных по новой технологии, по отдельным периодам года приведены в таблице 4.4.
Приведенные данные показывают высокие органолептические оценки в интервале от 91,8- 94,9 полученные за сыр «Орловский» в течение года.
Из четырех опытных партий сыра все они имели выраженный, чистый, свойственный данному виду сыра вкус и запах, хорошую консистенцию, правильный, равномерный рисунок, цвет и внешний вид. Установленные технологические параметры производства сыров позволили получить в готовом продукте по периодам года физико-химические показатели, соответствующие требованиям нормативной документации, несмотря на качество заготовляемого молока (таблица 4.5).
Результаты таблицы 4.5 показали схожесть величин физико-химических показателей сыров, выработанных в зимне - весенний и летне -осенний периоды года. Изменения массовой доли влаги, фракций азота, активной кислотности по периодам года указало на практически одинаковые значения величин, поскольку разница была только лишь на 4-8 %.
Следовательно, технологические приемы и режимы по улучшению сы-ропригодных свойств молока и интенсификации процессов производства позволяют вырабатывать сыры с меньшими затратами сырья и лучшего качества, преодолевая проблемы сезонности.
В таблице 4.6 приведены результаты микробиологических показателей опытных выработок сыра «Орловский».
В сырах опытных выработок споры или вегетативные клетки масля-нокислых бактерий на всем протяжении созревания не были обнаружены.
Данные по изменению содержания лактозы и молочной кислоты в процессе созревания сыров приведены в таблице 4.7.
Таким образом, опытная выработка сыра «Орловский» по новой технологии, включающей способы и режимы по улучшению сыропригодных свойств молока показала возможность применения данных технологических приемов на сыродельных заводах при выработке сыра в течение года, преодолевая влияние сезонности.
Контрольными партиями служили сыры, выработанные по традиционной схеме (ТИ) на данный вид сыра. Переработка молока осуществлялась в течение года от тех же поставщиков. Проводили оценку сортности сыров.
Распределение сыра «Орловский» опытной и контрольных партий по сортности показано в таблице 4.8. В опытных выработках, от 95 до 100 % сыров в любой период года были оценены высшим сортом.
Внедрение и организация изменений к технологической инструкции на предприятиях сыродельной промышленности следует рассматривать, как гарантированный выпуск сыров высокого качества, сокращение потерь при производстве с увеличением выхода готового продукта.
Документы по промышленной выработке сыров по усовершенствованной технологии приведены в приложении 2,3.
