Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Микрофлора — основной источник газовой фазы в сыре 11
1.1.1. Молочнокислая микрофлора 12
1.1.2. Пропионовокислая микрофлора 26
1.1.3. Микрофлора сырого молока и вторичного обсеменения 36
1.2. Основные факторы, влияющие на газовую фазу в сыре 50
1.2.1. Массовая доля влаги в сыре 52
1.2.2. Концентрация поваренной соли и ее распределение в сырной массе 58
1.2.3. Активная кислотность сырной массы 65
1.2.4. Реологические характеристики сырной массы на различных этапах созревания 70
1.3. Современные способы ухода за сыром при созревании 77
1.4. Биологическая ценность молочных продуктов 86
Глава 2. Обоснование основных направлений исследований, их цель и задачи 91
Глава 3. Методология проведения исследований 100
3.1. Организация и схемы исследований 100
3.2. Методы исследований 106
Глава 4. Исследование анизотропного состава и свойств сыров в процессе их созревания 112
4.1. Распределение поваренной соли и влаги в созревающем сыре 113
4.2. Развитие микрофлоры в процессе созревания сыра 138
4.3. Органолептические показатели сыров 145
4.4. Заключение по четвертой главе 150
Глава 5. Исследование структурно-механических свойств сыра 157
5.1. Изучение структурно-механических свойств сыров в процессе созревания 158
5.2. Изучение структурно-механических свойств сыров с различными консистенцией и рисунком 167
5.3. Заключение по пятой главе 173
Глава 6. Динамика образования рисунка в сыре 176
6.1. Образование рисунка в сырах с низкой температурой второго нагревания 179
6.2. Образование рисунка в сырах с высокой температурой второго нагревания 186
6.3. Заключение по шестой главе 193
Глава 7. Разработка модели развития рисунка в сырах с высокой температурой второго нагревания 196
7.1. Кинетика газообразования 197
7.2. Кинетика роста глазков 203
7.3. Заключение по седьмой главе 214
Глава 8 Исследование и обоснование технологических параметров выработки сыров с высокой температурой второго нагревания, созревающих в полимерных материалах, на примере сыра «Советский» 216
8.1. Влияние сезонных изменений состава и свойств молока на формирование сыра 216
8.2. Регулирование развития заквасочной микрофлоры при выработке сыра 223
8.2.1. Влияние состава молочнокислых заквасок на процесс созревания и качество сыра 223
8.2.2. Роль пропионовокислой микрофлоры в созревании сыра 230
8.3. Влияние технологических факторов выработки сыра на его состав и свойства 233
8.4. Заключение по восьмой главе 254
Глава 9. Исследование влияния температурных режимов хранения сыров, упакованных в полимерную пленку, на их качество 260
9.1. Определение криоскопической температуры сыров 263
9.2. Выбор температурных режимов хранения сыров 267
9.3. Заключение по девятой главе 273
Глава 10. Особенности упаковки сыра в полимерные пакеты 276
10.1. Критериальная оценка технологичности сыров 277
10.2. Исследование газопроницаемости полимерной пленки 284
10.3. Способы упаковки сыра с использованием полимерных материалов 289
10.4. Заключение по десятой главе 295
Глава 11. Результаты внедрения в производство технологии созревания сыров в полимерной пленке 297
Глава 12. Оценка процесса упаковки сыра в пленку на основе экономико-математического анализа 308
12.1. Экономико-математическое моделирование процесса упаковки сыра в пленку 308
12.2. Экономическая эффективность производства сыра, созревающего в пакетах из полимерной пленки 310
Выводы 317
Библиографический список 322
Список сокращений 367
Приложения 368
- Микрофлора сырого молока и вторичного обсеменения
- Организация и схемы исследований
- Органолептические показатели сыров
- Изучение структурно-механических свойств сыров в процессе созревания
Введение к работе
Актуальность работы. Среди большого разнообразия молочных продуктов сыры занимают одно из достойных мест. Мировая наука о питании признает их высокопитательным и легкоусвояемым продуктом. В состав сыра входят необходимые для жизнедеятельности человека белки, жиры, углеводы и их производные, а также минеральные соли, микроэлементы, витамины и другие вещества.
Основу ассортимента составляют сычужные и плавленые сыры. Из сычужных в основном преобладают сыры с длительными сроками созревания. Формирование качественных показателей сычужных сыров, выяснение роли технологических и микробиологических факторов в этом процессе, а также проблемы совершенствования технологии отдельных групп сыров постоянно находятся в сфере интересов ученых. Из отечественных исследователей над этими проблемами работали С.А. Королев, З.Х. Диланян, Д.А. Граников, В.Н. Алексеев, И.И. Климовский, А.В. Гудков, П.Ф. Крашенинин, А.И. Чеботарев, П.Ф. Дьяченко, И.М. Шалыгина, В.П. Табачников и многие другие. В настоящее время эти исследования продолжены их учениками и последователями: Л.А. Остроумовым, А.А. Майоровым, А.Г. Храмцовым, Ю.Я. Свириденко, Н.И. Дунченко, М.С. Уманским, Г.Д. Перфильевым, М.П. Щетининым, Н.Б. Гавриловой, А.Ю. Просековым, И.А. Смирновой, Л.М. Захаровой, А.В. Оноприйко, Г.М. Свириденко, В.В. Бобылиным и другими.
Поиском прогрессивных способов ухода за сыром при созревании, а также созданием новых материалов для упаковки сыра на период созревания, предохраняющих продукт от внешних воздействий и позволяющих создать благоприятные условия для протекания заданных технологией процессов, занимались многие отечественные и зарубежные исследователи. Среди них следует выделить исследования С.Я. Баркана, В.П. Грачева, П.Ф. Крашенинина, Г.Г. Шилера, Р.И. Раманаускаса, Е.К. Матвеевой, В.К. Неберта, Г.Н. Рогова, А.Г. Снежко, А.В. Федотовой, Б.Г. Миргородского, В.В. Ткаченко, И.А. Роздова и других.
В практике сыроделия существует несколько способов ухода за сыром во время созревания, один из основных - это традиционный способ ухода с использованием полимерно-парафиновых сплавов. Альтернативные традиционному - это созревание с применением пакетов из полимерных пленок и созревание с использованием полимерно-латексных покрытий. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. В силу определенных обстоятельств широкое распространение в сыроделии получило созревание сыра в полимерных барьерных термоусадочных пленках и пакетах, имеющих ряд типичных свойств, определяющих предназначенность определенной группе сыров. Как и первые опыты в упаковке сыров на период созревания в полимерные пленки типа саран и повиден, так и получившая признание сыроделов технология вакуумной упаковки сыров в полимерные
пленки и пакеты «Криовак», пакеты «Амивак», чаще применялись в производстве сыров с низкой температурой второго нагревания и небольшим весом головки типа «Голландский брусковый», «Костромской», «Пошехонский» и в производстве сыров типа «Российского».
В производстве сыров с высокой температурой второго нагревания типа «Советский», «Швейцарский», «Бийский» и других полимерные упаковочные материалы практического применения не нашли, чаще созревание проводится с использованием полимерно-парафиновых сплавов. Поэтому поиск прогрессивных способов ухода при производстве сыров этой группы, а также изучение особенностей технологии и созревания сыров в полимерных пакетах и пленках весьма актуален и требует своего решения.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка прогрессивной технологии созревания и хранения сыров в полимерных, барьерных, термоусадочных пленках на основе исследования физико-химических, биохимических и микробиологических особенностей созревающих сыров и уточнение технологии их производства и хранения.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации предложена концепция технологии упаковки созревающих сыров в полимерные пленки, в рамках которой решались следующие основные задачи:
исследование анизотропии состава и свойств сыров, созревающих в полимерных пакетах;
изучение особенностей микробиологических процессов в сырах, созревающих в полимерных пакетах;
исследование процесса образования и развития рисунка в сырах с низкой и высокой температурой второго нагревания;
исследование состава газовой фазы сыров, созревающих в полимерных пакетах, и процессов, влияющих на ее формирование;
разработка модели образования рисунка в сырах с высокой температурой второго нагревания;
исследование особенностей технологических параметров сыров с высокой температурой второго нагревания, созревающих в полимерных пакетах;
определение влияния температурных режимов созревания и хранения упакованных в полимерный пакет сыров на его качество;
анализ технико-экономических особенностей производства сыра в полимерной пленке;
разработка рекомендаций по выработке, упаковке, созреванию и хранению сыров в барьерном термоусадочном пакете из полимерных пленок и проведение тестирования рекомендаций на заводах промышленности.
Теоретическим значением и научной новизной обладают:
теоретически обоснованная и практически реализованная методика оценки выхода съедобной части зрелых сыров, созревавших в полимерных пленках, по параметру пенетрационной твердости и органолептическим характеристикам вкуса и консистенции;
сравнительное исследование анизотропии состава и свойств сыров «Советский» и «Голландский брусковый», созревающих в полимерной пленке и с использованием традиционного способа ухода, в рамках которого установлены различия в величинах массовых долей поваренной соли, влаги в сыре послойно и установленная взаимосвязь между вариациями в распределении поваренной соли и влаги в отдельных частях сыра и динамикой роста молочнокислой и пропионовокислой микрофлоры;
предложенная математическая постановка задачи выбора оптимальных для технологии упаковки в полимерную пленку сыров с высокой температурой второго нагревания типа «Советский» параметров производства - температуры второго нагревания, продолжительности посолки в рассоле, температуры в бродильной камере;
программно реализованная математическая модель кинетики формирования рисунка в сырах с высокой температурой второго нагревания с типичным и нетипичным брожением, созревающих в полимерных пакетах, определяющая на всем этапе созревания сыров изменение относительного состава газовой смеси глазков, концентрации различных газов, растворенных в массе сыра, число глазков и их размеры. Впервые описанная модель предоставляет возможность достаточно простым и универсальным способом учитывать различные виды микробиологической активности;
предложенные режимы длительного хранения сыров, созревавших в полимерной пленке, в том числе и низкотемпературные, теоретически обоснованные на анализе параметрической зависимости криоскопических температур сыров и содержания в них влаги и соли;
теоретически обоснованное сравнительным анализом эффективного выхода сыра, преимущество способа ухода за сыром во время созревания с применением полимерных упаковочных материалов в виде пакетов и пленок перед традиционным способом;
впервые разработанная классификация упаковочных систем, где определяющим критерием является техническое соответствие типа упаковочной системы группе сыров, объединенной по технологическому признаку.
Основные положения работы защищены шестью патентами Российской Федерации.
Практическая ценность и реализация работы в промышленность.
Разработаны методические рекомендации по технологии производства сыров с низкой и высокой температурой второго нагревания, созревающих в пакетах из полимерной пленки.
Востребованность в проведенных исследованиях имеет высокий уровень для сыродельных предприятий, внедряющих прогрессивные, минимизирующие затраты способы ухода за сырами в период созревания и хранения. Особую актуальность применение полимерных материалов приобретает для предприятий, реализующих свои сыры в порционированном и индивидуально упакованном виде, требующего получение бескоркового продукта и максимально возможного выхода съедобной части сыра.
Технология сыров с низкой температурой второго нагревания сыров типа «Российский», созревающих в полимерной пленке, широко внедрена на заводах Российской Федерации. Только в 2007 году на предприятиях Сибирского региона - Алтайский край, Новосибирская, Омская области, Красноярский край - выработано около 38 тысяч тонн такого сыра, в 2008 году ее объем составил 46 тысяч тонн.
Разработана экономико-математическая модель системы упаковки сыра в пакеты и пленку на период созревания и хранения, позволяющая оценить целесообразность использования различных вариантов систем.
Экономическая эффективность выработки сыра «Советский» составляет около 0,8 млн рублей на 100 тонн, а сыра «Голландский брусковый» - более 1 млн рублей на 100 тонн.
Результаты работы, изложенные авторами в монографии «Применение полимерных упаковочных материалов в сыроделии» (2007 г.), отмечены поощрительным дипломом Сибирского отделения Россельхозакадемии и используются при подготовке специалистов высшей квалификации.
Результаты данной работы взяты за основу при разработке и реализации Федеральной программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2001-2004 гг). Технологии разработанных методик отмечены дипломами отчетных конференций Минобразования России «Технологии живых систем» (Москва, 2002 г., 2003 г.). Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций, а также в дипломном и курсовом проектировании студентов, обучающихся по направлению 655900 - «Технология сырья и продуктов животного происхождения», по специальности 271100 - «Технология молока и молочных продуктов», в диссертационных работах магистров и аспирантов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях: конгресс «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2004, 2006, 2008 г.), «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2004 г.), «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2005 г.), «Образование для новой России: опыт, проблемы, перспективы» (Томск, 2005 г.), «Перспективы
развития биотехнологии» (Москва, 2005 г.), «Пищевые продукты и здоровье
человека» (Кемерово, 2005 г.), «Перспективы производства продуктов питания
нового поколения» (Омск, 2005 г.), «Технология и техника
агропромышленного комплекса» (Улан-Удэ, 2005 г.), «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2006 г.), «Современные пищевые технологии» (Кемерово, 2006 г.), «Молочная индустрия» (Москва, 2006 г.), «Современные аспекты молочного дела в России» (Вологда, 2007 г.), а также на научно-практических конференциях КемТИПП, СибНИИС и АГТУ (2003-2009 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 74 печатные работы, включая две монографии общим объемом 40,4 п.л., научные статьи и материалы, изданные в отечественных периодических изданиях («Хранение и переработка сельхозсырья» - 4 статьи, «Сыроделие и маслоделие» - 14 статей), в трудах всероссийских и международных научно-практических конференции, симпозиумов, конгрессов, патенты РФ.
Основные положения, представленные к защите:
совокупность положений, характеризующих физико-химические, биохимические и микробиологические особенности созревания сыров в полимерной пленке;
исследования анизотропии состава и свойств сыров, созревающих в полимерной пленке;
результаты рентгенографических, томографических исследований развития и распределения рисунка в созревающих сырах, а также состав их газовой фазы;
созданный и апробированный программный инструментарий расчета кинетики газообразования созревающих сыров;
технологические решения и технико-экономические расчеты созревания сыра в пленке.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, результаты исследований, изложенные в девяти главах, выводы, список используемой литературы из 413 источников, приложения.
Микрофлора сырого молока и вторичного обсеменения
Микрофлора сырого молока формируется в результате обсемененения молока микроорганизмами вымени коровы и из различных объектов внешней среды. Размножение микроорганизмов в молоке во время хранения и транспортировки - вторая сторона формирования микрофлоры сырого молока. В результате размножения увеличивается содержание микроорганизмов в молоке и изменяется соотношение между группами бактерий [252, 254].
Содержание микроорганизмов в молоке к моменту доставки на завод зависят от температуры и продолжительности хранения на ферме. В опытах А.В. Гудкова молоко с исходной обсемененностью 6103 КОЕ/мл после 24 ч хранения при 15,3С содержало 106 КОЕ/мл, а при 10С - 4104 КОЕ/мл. Через 48 ч хранения при 15,3С молоко по содержанию микроорганизмов стало непригодным для выработки сыра, а при 10С это произошло только через 70 ч [65].
Часть микрофлоры сырого молока после его пастеризации переходит в сыр, так называемая остаточная микрофлора молока. В отличие от других молочных продуктов большинство сыров после выработки в течение достаточно длительного времени выдерживается (созревает) в условиях, в которых размножаются не только необходимые, но и посторонние микроорганизмы. Развитие посторонней микрофлоры в сыре может ухудшить его органолептические показатели и показатели безопасности.
Посторонняя микрофлора приносит вред сыру после того, как ее биомасса превысит определенный уровень, который можно назвать критической биомассой [80].
Максимальный уровень биомассы посторонней микрофлоры в продукте при прочих равных условиях зависит от продолжительности периода, в течение которого происходит увеличение численности ее жизнеспособных клеток. Лимитирующим размножение фактором чаще всего является исчерпывание доступных для микроорганизмов источников энергии [372]. Изменения в сыре, делающие невозможным дальнейшее размножение посторонней микрофлоры, являются преимущественно результатом развития молочнокислых бактерий.
С целью получения доброкачественного в санитарно-гигиеническом отношении сыра, а также для того, чтобы устранить образование в сыре пороков, вызываемых по преимуществу нежелательной микрофлорой сырого молока, в сыроделии применяют пастеризацию. При уничтожении случайной и технически вредной микрофлоры сырого молока и замене ее на полезную (в виде бактериальной закваски чистых культур) создаются условия для развития микробиологических процессов в заданном направлении.
Влияние режимов тепловой обработки на бактериальную обсемененность молока приведено в исследованиях Т.А. Остроумовой и В.В. Бобылина (табл. 1.4).
Эффективность пастеризации молока при 70С составила 98,73%, 75С -99,59%, 80С - 99,75%, 85С - 99,86%, 90С - 99,92% и при 95С - 99,96% [234].
По данным В.М. Богданова, пастеризация молока при 72, 76 и 84С в течение 15 с, уничтожила 96,8; 99,3 и 99,8% исходной микрофлоры [40]. Эффективность пастеризации зависит как от исходного уровня бактериальной обсемененности молока, так и видового состава микрофлоры [130, 386].
Большой вред сыроделию наносят бактерии группы кишечной палочки (БГКП). В сыром молоке БГКП присутствуют всегда, но их количество зависит от гигиены получения молока, продолжительности и температуры хранения, условий транспортировки. По исследованиям Г.Д. Перфильева, в сыром молоке, поступающем на сыродельные заводы России, содержится от 0,6 до 2,5-105 КОЕ/см3 БГКП [65].
Однако основная масса БГКП сырого молока погибает при пастеризации, и главным их источником является вторичное внутризаводское обсеменение. Особенно частой причиной является отсутствие санитарной обработки оборудования между выработками [302]. В опытных выработках сыров из одного и того же молока санитарная обработка ванны уменьшила содержание БГКП в период их максимума почти в десять раз.
В другом опыте пастеризованное молоко перед выработкой сыра обсеменяли разными количествами Е. coli и Ent. aerogenes [302]. Оба вида энергично размножались во время выработки и на начальном этапе созревания (табл. 1.5).
Эти данные показывают, что для правильной оценки развития БГКП нужно определять их количество в сырах после прессования или в трехсуточном возрасте.
Критическая биомасса БГКП в сырах с низкой температурой второго нагревания, по достижении которой они начинают оказывать отрицательное влияние на органолептические показатели продукта, равна 105 КОЕ/г. Она выражается в появлении большого количества мелких, рваных (неправильной формы) глазков, нечистого, гнилостного и других порочных привкусов, ухудшении консистенции. При наличии в сыре в период максимума более 108 КОЕ/г этих бактерий происходит раннее вспучивание сыра.
В твердых сырах с высокой температурой второго нагревания проблем с развитием БГКП не существует, так как они погибают в период второго нагревания [69].
Имеют место случаи вспышек дизентерии, связанных с потреблением сыра. Возбудителями болезни служат близкие родственники кишечных палочек - шигеллы {Shigella). Считается, что пастеризация молока в сыроделии достаточна для уничтожения шигелл. Основным источником обсеменения сыров шигеллами является загрязнение ими молока после пастеризации и непосредственно продукта через больных кишечными заболеваниями [130].
К родственным микроорганизмам БГКП относятся сальмонеллы {Salmonella). Источником пищевых заболеваний, вызываемых сальмонеллами, может служить сыр.
К другим видам посторонней микрофлоры молока и сыра относятся стафилококки {Staphyle), в сырое молоко они могут попадать через животных и персонал молочных ферм. Широкое распространение стафилококковых маститов делает сырое молоко главным и наиболее обширным источником заражения молочных предприятий коагулазоположительными стафилококками [82].
Критические концентрации энтеротоксигенных штаммов стафилококков, необходимое для образования энтеротоксинов в сырах «Чеддер» и «Гауда», при нормальной скорости нарастания кислотности во время их выработки равны 15-33106 КОЕ/г [372].
Из твердых сыров стафилококковые токсикозы в основном связаны с сырами «Чеддер» и «Российский», что объясняется особенностями технологии этих сыров, а именно, длительным периодом прессования и обогащения сырной массы воздухом во время формования.
В схеме управления микробиологическими процессами в сыроделии важная роль отводится борьбе с маслянокислым брожением, вызываемым маслянокислыми бактериями (род Clostridium).
Физиолого-биохимические свойства маслянокислых бактерий (кислотность, активность воды, содержание соли, температура, взаимодействие с другими бактериями и другие) подробно изучены во ВНИИМС [73].
Маслянокислые бактерии получают энергию путем сбраживания углеводов и солей органических кислот с образованием в качестве основных продуктов масляной кислоты и большого количества газов по схеме: С6ОбН12 - СН3СН2СН2СООН + 2С02 + 2Н2.
Кроме масляной кислоты и газов образуют уксусную кислоту, спирты и некоторые другие побочные продукты, количество которых зависит от вида маслянокислых бактерий, состава среды и условий культивирования.
Характерной особенностью маслянокислых бактерий является образование спор, что значительно усложняет борьбу с ними в сыроделии, для которого характерно развитие С/, tyrobutyricum [65]. Основное место обитания маслянокислых бактерий составляет почва, а для С/, tyrobutyricum — силос. Особенно их много в силосе плохого качества.
Организация и схемы исследований
Теоретические и экспериментальные исследования выполнены в ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Сибирского отделения Россельхозакадемии», ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», а также на сыродельных заводах Алтайского края, Новосибирской и Омской областей. Они состоят из нескольких взаимосвязанных циклов.
Общая схема исследований приведена на рисунке 3.1.
Первый цикл исследований посвящен изучению анизотропии состава и свойств твердых сычужных сыров при двух способах ухода при созревании: традиционном (мойка, обсушка, наведение поверхностного слоя и парафинирование) и созревание в пакетах из полимерной пленки «CRYOVAC » (далее «Криовак»), соответствующей типу сыра.
Основные свойства полимерных пакетов «Криовак», применяемых при выработке сыров, приведены в таблице 3.1.
Пакеты «Криовак» сыродельная промышленность применяет для упаковки созревающих сыров, разделяя их на группы в зависимости от интенсивности протекающего в сырах молочнокислого процесса и длительности созревания и хранения. Сыры с низкой температурой второго нагревания, на этапе созревания которых основное участие принимает молочнокислая микрофлора, вследствие чего отсутствует обильное газообразование и сохраняется низкая интенсивность молочнокислого процесса, упаковываются в пакеты с газовой проницаемостью по углекислому газу от 450 до 1000 см7м" 24 ч бар.
В формировании сыров с высокой температурой второго нагревания участвуют как молочнокислая микрофлора, так и пропионовокислые бактерии, продуцирующие в процессе жизнедеятельности большое количество углекислого газа, сохраняя высокую интенсивность процесса ферментации сырной массы с длительной способностью к выделению газовой фазы.
Анализ свойств различных типов пакетов показал, что для сыров с высокой температурой второго нагревания на стадии созревания наиболее подходит пакет BK4L (ВК3550 по новой номенклатуре) торговой марки «Криовак», принадлежащий к гамме многослойных, термоусадочных барьерных пакетов, получаемых методом совместной экструзии, по основному показателю — газопропускной способности по углекислому газу, который находится в пределах 1750 см3/м2, 24 ч, бар и 375 см /м2, 24 ч, бар по кислороду.
В качестве объектов исследований определены сыр «Советский», представляющий брусок длиной 1 = (48±2) см, шириной d = (20±2) см и высотой h = (14±1) см и сыр «Голландский брусковый» - длиной 1 = (28±2) см, шириной d = (14±2) см и высотой h = (10±1) см.
Выработка сыров проводилась согласно действующей технологической инструкции, посолка - в водном рассоле поваренной соли с концентрацией (20±1)%, при температуре (11±1)С и активной кислотностью сыра «Советский» - (5,1 ±0,1) ед.рН, для сыра «Голландский брусковый» -(4,8±0,1) ед.рН. Через определенные промежутки времени из контрольных и опытных сыров отбирали пробы, в которых исследовали массовую долю соли и влаги, численность МОЛОЧПОКРЮЛЫХ И пропиоиовокислых бактерий, рН и органолептические показатели (первый цикл исследований).
Сыр «Голландский брусковый» исследовали в возрасте 5, 15, 30 и 60 суток, а сыр «Советский» - в возрасте 10, 25, 50 и 90 суток.
Второй цикл исследований заключался в изучении структурно-механических свойств сыра путем определения наиболее распространенного показателя сырного теста - пенетрациопиой твердости.
Характеристики динамики послойного изменения величины твердости сыра в процессе созревания исследовали при двух режимах — традиционном и в пленке и твердости зрелого сыра с различной оценкой консистенции. Во втором случае рассматривали сыры «Голландский брусковый» и «Советский» с оценкой: 19-20 баллов — грубая консистенция, 21-22 баллаплотная консистенция, 23 балла - удовлетворительная консистенция и 24 балла - хорошая консистенция. Оценка консистенции сыров проводилась в соответствии с действующим ГОСТом.
Изучали особенности образования и развития рисунка в сырах (третий цикл). Для исследований подбирали сыры с типичным характером созревания и с посторонними брожениями. В сырах определяли фракционное распределение глазков по монолиту, их распределение по слоям сыра, процентный состав газовой смеси (углекислый газ, кислород, водород, азот), диаметр глазков, а также определяли динамику их роста.
Разрабатывали модель расчета кинетики газообразования при созревании сыров с высокой температурой второго нагревания, позволяющую учитывать микробиологическую акіивность разных видов ферментации (четвертый цикл).
На основании данной модели разрабатывалась схема расчета образования и развития рисунка при созревании сыров. Главной особенностью модели являлся анализ процесса газообмена на границах газовых полостей, возникающих при созревании сыра.
Следующий цикл исследований посвящен обоснованию технологических параметров выработки сыров с высокой температурой второго нагревания на примере сыра «Советский», созревающих в полимерной пленке.
Изучались изменения в составе и свойствах молока в течение года и роль этих изменений в формировании качества сыра. В молоке четырех периодов года - зима, весна, лето, осень - определяли содержание жира, белка, сухих веществ, лактозы, минеральных веществ, плотность, титруемую кислотность, активную кислотность, продолжительность сычужного свертывания, сипсретическую способность сычужного сгустка, сухие вещества и жир в сыворотке. Из молока разных периодов года вырабатывали сыр, определяя его качество.
Испытывали при выработке сыра применение различных бактериальных заквасок (молочнокислых и пропиоиовокислых).
Используя метод трехфакториого планирования эксперимента, исследовали комплексное влияние температуры второго нагревания сырного зерна (от 48,5 до 53,5С), продолжительность посолки сыра в рассоле (от 48 до 144 ч) и температуры созревания в бродильной камере (от 17 до 25С) на органолептические показатели продукта - вкус, запах, консистенцию, рисунок, массовую долю влаги в зрелом сыре и расход сырья на его выработку.
Полученные результаты обрабатывали методом регрессионного анализа, получая математические зависимости и графические изображения, описывающие влияние результирующих параметров от изучаемых факторов.
Далее исследовали условия хранения сыров, упакованных в полимерную пленку, при разных температурах в течение 90 и 180 суток. Рассматривали криоскоиическую температуру сыров и влияние на ее величину массовой доли влаги и соли. Были выбраны четыре температурных режима храпения сыров: (10il)C, минус (2±1)С, минус (12±1)С и минус (20±1)С. В процессе хранения в сырах определяли органолептические показатели, величину активной кислотности сырной массы, численность микрофлоры и содержание фракций азоіа.
На заключительном этане определяли технико-экономические показатели производства сыра, упакованного па период созревания в полимерную пленку.
Органолептические показатели сыров
Конечным оценочным критерием сыра являются его органолептические показатели (вкус, запах, консистенция и рисунок).
Результаты исследований вкуса и запаха опытных сыров приведены в таблицах 4.15 и 4.16, на которых видно, что способы созревания сыров оказали некоторое влияние на их формирование.
Как у сыра «Голландский брусковый», так и у сыра «Советский» в вариантах при традиционном способе ухода обнаружены существенные различия между их отдельными пробами и слоями. Разница в дегустационной оценке этого показателя у сыра «Голландский брусковый» варьировала от 38 до 42 баллов, а у сыра «Советский» - от 37 до 43 баллов. Следует отметить, что пониженную оценку за вкус и запах получили сыры первого (коркового) слоя. Его средняя оценка составили для сыра «Голландский брусковый» 39, а для сыра «Советский» - 38 баллов.
По мере приближения к центральной части вкус и запах сыров улучшался. Он становился более выраженным и характерным для изучаемых сыров, что приводило к повышению их балловой оценки. У сыра «Голландский брусковый» она составляла 40,0, 41,6 и 42,0 балла, у сыра «Советский» — 40,0, 41,6 и 42,2 балла (второй, третий и четвертый слои).
У сыров, созревавших в пакетах из полимерной пленки, поверхностный слой был оценен выше, чем у сыров, созревавших по традиционной технологии. У сыра «Голландский брусковый» он был оценен в 40,9 балла, а у сыра «Советский» - в 40,1 балла. Оценка остальных слоев у сыра «Голландский брусковый» составляла 41,9, 42,2 и 42,2 балла, у сыра «Советский» - 42,1, 42,6 и 42,9 балла.
Средняя оценка вкуса и запаха сыра «Голландский брусковый», созревавшего по традиционной технологии, была на 1,2 балла ниже, чем у сыров, созревавших в полимерной пленке (40,6 и 41,8 балла соответственно), у сыра «Советский» на 1,5 балла ниже (40,4 и 41,9 балла).
Проведенный анализ оценки вкуса и запаха монолита сыров (32 пробы из одного бруска) показал следующее распределение этого показателя по баллам (табл. 4.17).
Из таблицы следует, что 56,2% объема сыра «Голландский брусковый», созревавшего по традиционной технологии, было оценено в 41 и 42 балла, а 93,6% сыра, созревавшего в полимерной пленке, получили оценку 41-43 балла. Для сыра «Советский» доля сыров, получивших оценки более 41 балла, составила 56,3 и 84,4%.
Оценка консистенции сыров (таблицы 4.18 и 4.19) также была неоднородной и зависела от способа ухода при созревании. В первом случае (традиционный способ ухода за сыром) консистенции была неравномерной и более плотной у поверхности. Созревание в пленке улучшило консистенцию сыра «Голландский брусковый» на 1,0 (23,7 против 22,7 балла) и сыра «Советский» - на 1,6 балла (23,6 против 21,9 балла).
У сыра «Голландский брусковый», созревавшего по традиционной технологии, отдельные образцы имели оценку от 20 до 25 баллов, в том числе 21 балл - 21,9%, 22 балла - 15,6, 23 балла - 18,7, 24 балла - 28,2 и 25 баллов - 9,4%. Это указывает на неравномерность распределения параметров консистенции по слоям. Созревание в пакетах из полимерной пленки несколько сглаживает неравномерность в распределении консистенции. Основная масса проб (78,1%) получила оценку 23 и 24 балла.
Подобные тенденции в формировании консистенции сыра прослеживаются и у сыра «Советский».
Таким образом, созревание сыра в пакетах из полимерной пленки в наших опытах привело к улучшению оценки вкуса, запаха и консистенции продукта. Кроме того, этот продукт имел более равномерную оценку показателей по всему монолиту.
Изучение структурно-механических свойств сыров в процессе созревания
Структурно-механические свойства сырной массы начинают формироваться еще до того момента, когда она станет монолитом, т.е. на стадии обработки зерна в ванне. Уже на этом этапе закладываются условия, определяющие ход процесса созревания, в том числе и динамику изменения структурно-механических характеристик.
Из большого количества реологических характеристик, описывающих состояние сырной массы, многие из исследователей отдают предпочтение твердости. Этот показатель, легко измеряемый методом пенетрации, имеет высокую степень корреляции с органолептической оценкой консистенции сыров, что и определило его распространенность.
В настоящей главе приведены данные по изучению твердости сырного теста на разных этапах созревания сыра. Изучали сыры «Голландский брусковый» и «Советский», созревавшие при традиционной технологии ухода (мойка, обсушка, наведение поверхностного слоя, парафинирование) и в пакетах из полимерной пленки (контрольный и опытный варианты).
В изучаемых сырах проводили послойное определение твердости. Деление сыров на слои проводили согласно схеме, приведенной на рисунке 3.2.
Изменение послойной твердости сыра «Голландский брусковый» в процессе созревания при традиционном уходе приведено на рисунке 5.1, а при созревании в пленке - на рисунке 5.2.
Сыр «Голландский брусковый» после посолки (5 суток) имел различия в твердости сырной массы от 132 кПа (наружный слой) до 84 кПа (центральный слой). Затем показатели твердости сыра понижались. Однако степень понижения показателя в контрольном и опытном сырах была различной.
В сыре с созреванием при традиционном способе ухода в зрелом возрасте (60 суток) величина твердости составляла у первого слоя — 115 кПа, у второго - 70, у третьего - 62 и у четвертого слоя - 55 кПа. В этот же период у сыра, созревавшего в пленке, она равнялась, соответственно, по слоям 80, 58, 50 и 46 кПа. Отсюда следует, что понижение показателя твердости составило для первого слоя — 30,3%, для второго слоя — 19,1, для третьего — 19,4 и четвертого слоя - 20,0%.
На рисунках 5.3 и 5.4 показано изменение твердости сыра «Советский» при двух способах созревания.
У сыра, созревавшего в пленке, показатель твердости был меньше, чем у сыра, созревавшего при традиционном уходе. В среднем для трех слоев зрелого сыра, за исключением наружного слоя, эта разница составила 14%.
Следует отметить, что в процессе созревания сыр «Советский» в период от 25 до 50 суток помещают в камеру с повышенной температурой (22-24С), что приводит к понижению его твердости (как правило, на 50-60%). Затем, во время созревания при 10-12С, твердость повышается.
Из приведенных графиков видно, что созревание сыра в пакетах из полимерной пленки, как сыра «Голландский брусковый», так и «Советский», способствует снижению твердости продукта, т.е. консистенция такого сыра становится более мягкой, чем у сыров, созревавших по традиционной технологии.
На рисунке 5.5 приведены результаты исследований поперечного профиля твердости зрелого сыра «Советский», созревавшего в полимерной пленке.
После прессования сыры, созревающие альтернативно, имели наименьшую величину твердости, во время посолки происходило увеличение значений пенетрационнои твердости, процесс нарастания твердости продолжался и при обсушке за счет структурообразования казеиновой пространственной решетки, далее процесс формирования структурно-механических свойств развивался в зависимости от выбора способа ухода. При традиционном способе ухода перепад между величинами пенетрационнои твердости корковых и центральных слоев возрастал за счет существенного снижения твердости центральных слоев .сыра, подвергавшихся действию протеолитических процессов и сохранением высоких значений твердости корковых слоев вследствие потерь влаги. Корковый слой сыра «Советский», созревавшего традиционно, до 45-дневного возраста твердеет, в дальнейшем его твердость не изменяется, в 60-90-дневном сыре твердость всех слоев изменяется незначительно, что свидетельствует о стабилизации процессов.
Нижняя кривая профиля твердости соответствует торцевой части образца. Она имеет наиболее низкие показатели глубины проникновения конического индентора в сыр. Верхние кривые соответствуют центральной части головки сыра. Они имеют максимальные значения глубины проникновения индентора и, соответственно, минимальную твердость.
Обобщенная реологическая карта центрального продольного сечения зрелого «Голландского брускового» сыра, созревающего по традиционной технологии, приведена на рисунке 5.6, а реологическая карта сыра, созревающего в пленке, - на рисунке 5.7.
Из рисунков следует, что по реологическим свойствам сыры имеют существенные различия.
Величины значений пенетрационной твердости между корковыми и центральными слоями сыра, созревавшего в пленке, уже на 50-й день отличались лишь на 20-23 кПа, что позволяет убедительно доказать формирование бескоркового сыра при выборе данного способа ухода.
