Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЯГКОГО СЫРА

Изобретение относится к сыродельной отрасли молочной промышленности и предназначено для использования в производстве мягких сыров.

Производство сыра из восстановленного молока сопряжено с рядом проблем, связанных с ухудшением сычужной свертываемости и процесса синерезиса молочного сгустка из-за необратимых изменений в структуре молекул белка, происходящих под воздействием высокой температуры во время сушки, и потерями сырной массы в процессе обработки в сыродельной ванне.

В результате высокого теплового воздействия на молоко в процессе сушки происходит осаждение денатурированных сывороточных белков на мицеллах казеина, снижение содержания растворимого кальция, нарушение баланса между кальцием и мицеллярным фосфатом. Чем выше тепловое воздействие при сушке, тем больше сывороточных белков денатурирует и, следовательно, возрастает количество адсорбированного сывороточного белка на мицеллах. Адсорбированный слой препятствует обоим стадиям свертывания. Энзиматическая стадия испытывает меньшее влияние. Стадия свертывания значительно зависит от состояния сывороточных белков. Они либо блокируют, либо сами используют фосфосериновые группы казеиновых молекул для присоединения к мицелле, тем самым препятствуют ионному кальцию образовывать «мостики» между мицеллами. Процесс проходит на фоне недостатка минеральных веществ. Потери ионного кальция и фосфата при сушке ведут к снижению синеретических свойств сгустка, понижают модуль упругости, снижают механическую прочность сгустка (Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 320 с., Pomprasirt V., Singh H. Effect of heat treatment on the rennet coagulation properties of recombined high total solids milk made from milk protein concentrate powder/Int Dairy Technol. - 1998. - 51. - №3. - C. 65-67). В результате в процессе производства требуется увеличение дозы дорогостоящего молокосвертывающего ферментного препарата, а полученный продукт имеет неудовлетворительную консистенцию - несвязную, рыхлую, крупитчатую.

Известен способ производства сыра с частичным использованием сухого молока (Дозет Н., Станич М. Изучение использования восстановленного молока при производстве сыра. XXI Международный молочный конгресс. М.: Пищевая промышленность. Т.1. Кн. 1. 1982. С. 302). Сыр производился с заменой свежего молока на восстановленное в количестве 25%, 50%. Изучали структуру и другие качественные характеристики сыра типа «травник» - аналога брынзы. Недостатком способа явилось уменьшение способности молока к сычужному свертыванию и ухудшение консистенции сыра (она была недостаточно твердой).

Известна технология полутвердого сычужного сыра «Нямунас» из восстановленного и цельного молока в соотношении 1:3, разработанная литовскими исследователями. В соответствие с ней молоко подвергали созреванию в течение 10-12 ч при 10-12°C. Параллельно вели выработку сыра из обычного молока (контроль). Интенсивность синерезиса в контроле была выше (Любинскас В., Вайткус В. Применение гомогенизированных сливок и обезжиренного молока в производстве сычужных сыров. XIX международный конгресс по молочному делу. М.: Пищевая пром-сть. 1978 г. С. 398). Недостатком способа является увеличение продолжительности технологического процесса вследствие введения дополнительных приемов, необходимых для нивелирования отрицательного воздействия сухого молока на синерезис сгустка.

Известен способ получения мягкого сыра из рекомбинированного молока, приготовленного из сухого обезжиренного молока низкотемпературной обработки по традиционной технологии (Cilles J. The manufacture of cheese and other termented products from recombinrd milk // J. Dairy Scand. Technology. 1981. Vol. l6. №1. C. 1-12). При этом для улучшения синеретических свойств сгустка в обезжиренное восстановленное молоко добавляют монофосфат кальция из расчета 80 г на 100 л смеси и выдерживают перед заквашиванием в течение 12-24 ч при температуре 8-10°C.

К недостаткам способа можно отнести значительное увеличение продолжительности подготовки молока перед свертыванием, необходимость использования дополнительного емкостного оборудования, решение вопроса использования сыворотки, образующейся в процессе производства.

Известен способ производства сыра чеддер из сухого молока высокотемпературной сушки сорта «ВТ» (Шенли P.M., Джеймсон Г.В. Факторы, влияющие на качество сыра чеддер, выработанного из восстановленного молока. - XXI Международный молочный конгресс.М.: Пищевая промышленность. 1982. С. 338). Для улучшения качества готового продукта увеличивали дозу хлористого кальция до 0,74 г/литр и дополнительно вносили ортофосфорную кислоту. Однако качество готового сыра оставалось неудовлетворительным: консистенция была плотной, рыхлой, сухой и мучнистой. Зрелый сыр получил оценку за вкус и запах 38 баллов, при максимально возможной - 50 баллов.

Недостатками указанных способов производства различных групп сыров по технологиям мягких или полутвердых сыров по традиционным технологиям с кислотно-сычужным свертыванием молочной смеси с частичной или полной заменой натурального молока на восстановленное являются получение сыра с пороками вкуса и консистенции, увеличение продолжительности технологического процесса изготовления сыра вследствие применения дополнительных технологических приемов, необходимость дооснащения предприятий дополнительным емкостным оборудованием.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ производства мягкого сыра Северный любительский из нормализованной рекомбинированной смеси (ТУ 9225-121-04610209-2003). Согласно этому способу рассчитанное количество сухого обезжиренного молока смешивают с водой при температуре 45-50°C при постоянном перемешивании до полного растворения. Одновременно рассчитанную массу молочного жира расплавляют в емкости с термостатирующей рубашкой и доводят температуру жира до 45-60°C.

В расплавленный жир добавляют часть подогретого до температуры 45-60°C восстановленного обезжиренного молока, доводя массовую долю жира смеси до (30,0±5,0) %. Полученную смесь для диспергирования жировой фракции подают насосом на эмульсор (смеситель-диспергатор). Затем полученную эмульсию подают насосом на гомогенизатор. Гомогенизацию эмульсии осуществляют при температуре от 60 до 65°C и давлении (9,0±0,5) мПа. Гомогенизированную эмульсию смешивают с оставшимся растворенным СОМ, полученную смесь пастеризуют при температуре (74±2)°C с выдержкой 20-25 с, охлаждают до температуры (5±1)°C и оставляют для набухания белков на (3,5±0,5) ч.

После проведения процесса набухания белков смесь подогревают до температуры свертывания (36±2)°C и вносят хлористый кальций или фосфорнокислый кальций или смесь этих солей в соотношении 1:1, бактериальную закваску в количестве (2,0±0,5) %. После внесения закваски смесь выдерживают при температуре свертывания для нарастания кислотности.

При достижении кислотности смеси (6,3±0,1) ед. pH вносят раствор молокосвертывающего ферментного препарата и оставляют для свертывания на 45-50 мин. В процессе разрезки сгустка и обработки зерна проводят второе нагревание при (40±1)°C. Общая продолжительность обработки зерна составляет 45-55 мин. Технологический процесс включает далее операции формования, самопрессования сырной массы, посолки, обсушки и упаковывания. Срок годности мягкого сыра 10 суток.

К недостаткам способа относятся:

- восстановление сухого обезжиренного молока до массовой доли сухих веществ, приближенной к натуральному молоку;

- получение молочного сгустка традиционным способом в сыродельной ванне или сыроизготовителе и его обработка, предусматривающая отделение сыворотки в количестве 80% от массы перерабатываемой смеси;

- использование значительного количества дорогостоящего ферментного препарата для свертывания большого количества смеси;

- необходимость внесения технологического вспомогательного средства хлористого кальция для получения молочного сгустка с необходимыми реологическими характеристиками, способного к разрезке и обработке;

- использование необходимого технологического оборудования в виде формовочного аппарата, форм для сыра, солильного бассейна;

- посолка сыра в рассоле, что становится причиной неравномерного просаливания продукта;

- потери сухих веществ в сыворотку и уменьшение выхода сыра из единицы сырья вследствие снижения упругих и синеретических свойств молочного сгустка из восстановленного молока;

- потеря сывороточных белков в сыворотку, обусловленная традиционным способом получения сгустка, и снижение биологической ценности продукта;

- использование отдельных единиц оборудования, не связанных между собой в непрерывную линию, повышающее риск микробиологического загрязнения продукта в процессе производства и снижение уровня его безопасности.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении предлагаемого изобретения, является получение молочной смеси, предназначенной для свертывания, массовой долей сухих веществ, равной массовой доле сухих веществ готового продукта, повышение коэффициента использования молочного сырья за счет использования в готовом продукте всех составных частей молока, исключение технологической операции «отделение сыворотки», уменьшение расхода бактериальной закваски и молокосвертывающего ферментного препарата, получение сгустка в потребительской упаковке.

Указанный технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу производства мягкого сыра сухое обезжиренное молоко восстанавливают, нормализуют молочным жиром, пастеризуют, охлаждают, концентрируют методом ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационной мембраны с диаметром поры около 0,01 мкм до содержания сухих веществ в концентрате 37-39%, гомогенизируют, пастеризуют концентрат при температуре 76-80°C, охлаждают, вносят бактериальную закваску в количестве 2,0-2,5% от массы концентрата или глюконо-дельта-лактон в количестве 2,8-3,2% от массы концентрата, хлорид натрия в количестве 2,8-3,2% от массы концентрата, молокосвертывающий ферментный препарат активностью 100000 ЕА из расчета 0,4-0,6 г на 100 кг концентрата, фасуют в потребительскую упаковку, помещают в камеру с температурой 24±1°C на 22±2 часа для коагулирования белков и превращения концентрата в сыр.

Согласно предлагаемому способу производства мягкого сыра отделение сыворотки происходит не в результате синерезиса, а в процессе фильтрации через мембрану.

Образование молочного геля под действием сычужного фермента проходит две стадии, ферментативную и стадию агрегирования. Ферментативная стадия - процесс воздействия молекулы фермента на мицеллу казеина, проходит практически без отличий как у натурального, так и у восстановленного молока. Стадия агрегирования (укрупнение мицелл и образование сгустка) у восстановленного молока протекает значительно хуже. Ультрафильтрация молока позволяет провести стадию агрегирования за счет физического процесса - концентрирования с использованием полунепроницаемой мембраны, при этом содержание молочного сахара и органических кислот в получаемом концентрате несколько снижается. Способ осуществляется следующим образом.

Сырьем для производства продукта по предлагаемой технологии является сухое обезжиренное молоко, восстановленное водой, в смеси с эмульсией из молочного жира.

Рассчитанное количество сухого обезжиренного молока смешивают с водой при температуре 45-50°C при постоянном перемешивании до полного растворения частиц сухого молока, фильтруют, охлаждают до 4-8°C и выдерживают 3-4 часа для набухания белков.

Нормализацию молока осуществляют по массовой доле жира с учетом массовой доли белка в молоке с целью получения нормализованной смеси с соотношением жира к белку не менее 0,9. Молочный жир расплавляют в емкости с термостатирующей рубашкой и доводят температуру жира до 45-55°C. Расплавленный жир подают в аппарат для растворения, где происходит смешивание с раствором сухого обезжиренного молока. Смесь перемешивают в течение 10 мин.

Полученную смесь пастеризуют при температуре 72-74°C с выдержкой 20-25 с, затем охлаждают до температуры 50-55°C и направляют на ультрафильтрационное концентрирование.

Концентрирование смеси ведут на ультрафильтрационной установке с использованием ультрафильтрационной мембраны с диаметром поры около 0,01 мкм до содержания сухих веществ в концентрате 37-39%.

Полученный концентрат гомогенизируют при температуре 60-65°C и давлении 8,5-9,5 МПа и пастеризуют при температуре 76-80°C с выдержкой 30 с.

Пастеризованный концентрат охлаждают до температуры 30-35°C, вносят бактериальную закваску в количестве 2-2,5% от массы концентрата или глюконо-дельта-лактон в количестве 2,8-3,2% от массы концентрата, хлорид натрия в количестве 2,8-3,2% от массы концентрата и молокосвертывающий ферментный препарат активностью 100000 ЕА из расчета 0,4-0,6 г на 100 кг концентрата.

После внесения всех необходимых компонентов смесь направляют на фасование. Фасование проводят на упаковочных автоматах в потребительскую упаковку из комбинированных материалов, разрешенных в установленном порядке для упаковки молочных продуктов.

После упаковывания потребительскую упаковку помещают для выдержки в камеру с температурой (24±1)°C на (22±2) часа. В течение этого времени происходит коагуляция белков концентрата, нарастает кислотность, образуется сгусток. Происходит процесс превращения концентрированной смеси в сыр. Готовый продукт направляют в реализацию без созревания. Срок годности мягкого сыра - не менее 6 месяцев.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что отличительными признаками от прототипа являются следующие:

- отделение сыворотки при обработке молочного сгустка происходит не в результате синерезиса, а в процессе фильтрации через мембрану;

- применение ультрафильтрационного концентрирования молока позволяет получить более крупные мицеллы казеина, что в свою очередь приводит к экономии дорогостоящего молокосвертывающего ферментного препарата на 40-50%;

- для получения сгустка с определенными реологическими характеристиками не требуется внесение хлористого кальция, применение которого необходимо при изготовлении мягкого сыра по традиционной технологии;

- внесение хлорида натрия в жидкий концентрат способствует его равномерному распределению по массе сыра и улучшает органолептические характеристики продукта;

- применение для фасования жидкого концентрата упаковочных автоматов, обеспечивающих стерильные условия и образование сгустка непосредственно в потребительской упаковке, способствует повышению санитарно-гигиенического уровня производства, снижению риска получения продукции, неблагополучной по микробиологическим показателям безопасности, увеличению сроков годности продукта (6 месяцев против 10 дней по прототипу);

- применение технологического оборудования по предлагаемой технологии способствует сокращению используемых производственных площадей и необходимости применения громоздкого емкостного оборудования;

- получение вместо сыворотки в процессе мембранного концентрирования ультра-фильтрата, освобожденного от белков и представляющего собой раствор безопасных солей, снижает экологическую нагрузку на очистные сооружения.

Предложенная общая совокупность отличительных признаков выделяет новую технологию из числа известных для мягких сыров из восстановленного обезжиренного молока и позволяет:

- увеличить выход сыра из единицы сырья за счет вовлечения в образование сгустка не только казеиновой фракции, но и сывороточных белков, т.е. повышает коэффициент использования молочного сырья;

- исключить потери сырной массы в процессе производства за счет образования сгустка непосредственно в потребительской таре и исключения технологических операций разрезки сгустка и обработки сырного зерна;

- интенсифицировать технологический процесс за счет использования автоматизированной линии производства;

- повысить культуру производства за счет применения инновационного технологического оборудования - установок для ультрафильтрационного концентрирования молока.

Пример 1

Для изготовления мягкого сыра с массовой долей жира в сухом веществе 45% смесь из восстановленного обезжиренного молока и молочного жира содержит 3,2% белка и 2,88% молочного жира.

Для приготовления 100 кг смеси берут:

К 9,7 кг сухого обезжиренного молока добавляют 87,42 кг воды, подогретой до 50°C, при постоянном перемешивании до полного растворения сухого молока. Полученные 97,12 кг восстановленного молока фильтруют, охлаждают до 6°C, выдерживают 3,5 ч для набухания белков.

2,88 кг молочного жира нагревают до 55°C до полного расплавления в емкости с термостатирующей рубашкой, перемешивают 5 мин. Расплавленный жир подают в аппарат для растворения, где происходит смешивание с раствором сухого обезжиренного молока.

Смесь восстановленного обезжиренного молока с жиром перемешивают в течение 10 мин, пастеризуют при температуре 72°C с выдержкой 25 с, охлаждают до температуры 55°C.

Концентрирование смеси ведут на ультрафильтрационной установке с использованием ультрафильтрационной мембраны с диаметром поры около 0,01 мкм до содержания сухих веществ в концентрате 37%.

Полученный концентрат гомогенизируют при температуре 65°C и давлении 9,5 МПа, пастеризуют при температуре 80°C с выдержкой 30 с, охлаждают до температуры 32°C. Вносят непосредственно в концентрат 0,6 кг закваски молочнокислых микроорганизмов, предварительно приготовленной в соответствии с инструкцией, 0,9 кг хлорида натрия, 60 мл водного раствора сычужного фермента концентрацией 0,2%.

Фасуют жидкий концентрат на упаковочных автоматах в полимерные коробочки, укупоривают.

После упаковывания коробочки с концентратом помещают в камеру с температурой 25°C, продолжительность выдержки 24 часа. В течение этого времени происходит коагуляция концентрата, нарастает кислотность до pH 5,4 ед. pH.

Коробочки с сыром переносят в камеру хранения с температурой 4°C, сыр готов к реализации.

Пример 2

Способ осуществляется аналогично примеру 1, за исключением того, что вместо закваски молочнокислых микроорганизмов в концентрат вносят 0,9 кг глюконо-дельта-лактона, предварительно растворенного в соответствии с инструкцией.

Продолжительность выдержки коробочек с концентратом в камере с температурой 25°C составляет 20 часов.

В таблице 1 представлены физико-химические и органолептические показатели мягкого сыра, изготовленного в соответствии с описанным примером.