5.1. Основні принципи виробництва
Твердий сир займає особливе місце серед молочних продуктів. Прийоми його приготування дозволили концентрувати найбільш цінні жирові та білкові частини молока, а потім місяцями і роками зберігати цей концентрат. Можна вважати, що твердий сир був одним із перших консервованих продуктів, який зберігався та використовувався не тільки в домашніх умовах, але й у походах, подорожах.
Згідно значенню, даному ФАО-ВОЗ, твердий сир представляє собою свіжий або дозрілий продукт твердої або напівтвердої консистенції, який отримують шляхом звертання молока окремо, або в суміші молока, знежиреного молока, вершків за допомогою впливу сичужного ферменту чи інших препаратів, за допомогою яких згортається молоко з наступним частковим видаленням молочної сироватки, яка утворюється в результаті цього звертання.
Перетворення молока на твердий сир відбувається в чотири етапи:
1. Згортання молока. Мова йде при фізико-хімічні перетворення міцел казеїну під впливом протеолітичних ферментів або молочної кислоти, що приводять до появи сітчастої структури, яку називають згустком чи гелем.
2. Видалення сироватки із згустку. Цей етап полягає у виділенні молочної сироватки після розрізання згустку за допомогою формування або в деяких випадках пересування. В результаті отримують сирну масу.
3. Засолювання. Ця операція полягає у нанесенні солі на поверхню твердого сиру або внесенні її у сирну масу, або занурення сирів у розсол.
4. Дозрівання. На цьому етапі відбуваються біохімічні зміни складових частин згустку під дією ферментів, що мають у більшості випадків бактеріальне походження.
5.2. Механізм згортання молока.
Звертання молока, що виражається утворенням геля, є результатом фізико-хімічних змін, які відбуваються на міцелярному рівні. Міцела казеїна – частинка шаровидної форми, що складається з різних фракцій казеїна та мінеральних речовин (Са і Р).
Розрізняють два типи звертання: кислотне і сичужне.
Кислотне звертання.
Швидке звертання молока шляхом введення в нього мінеральної або органічної кислоти призводить до флокуляції казеїнів при рН 4,6 у вигляді більш чи менш зернистого осаду, який відділяється від молочної сироватки. Навпаки, поступове підкислення (молочнокисле бродіння чи гідроліз гліколактонів) призводить до утворення міцного однорідного згустку.
Зниження рН призводить до зниження ступеня іонізації кислих властивостей казеїну, що супроводжується руйнуванням четвертинної структури казеїнів. З наближенням рН до ізоелектричної точки відбувається нейтралізація заряду та значне зниження рівня гідратації білків, що призводить до переходу їх у нерозчинний стан. Такий згусток – це нерозчинна білкова сітка, що охоплює всю водну фазу.
Реологічні характеристики гелю залежать від індивідуальних особливостей молока – від вмісту білка та від умов звертання і температури, швидкості наростання кислотності та рН у кінці звертання.
Сичужне звертання.
Звертання молока за допомогою ферментів, у присутності яких воно звертається. Існує багато протеолітичних ферментів тваринного, рослинного та мікробіального характеру.
Найбільш розповсюджений сичужний фермент – суміш хімозину та пепсину, який отримують із шлунка молодих телят у період вигодовування їх молоком. У процесі сичужного звертання фермент розчіпляє стабілізуючий компонент казеїнової міцели і в результаті відбувається агрегування змінених під дією фермента міцел. Зростання щільності згустка відбувається тим швидше, чим коротший час коагуляції. Таким чином сичужне звертання – це послідовна ферментативна та фізико-хімічна реакції.
Фактори, які визначають сичужне звертання – природа і концентрація ферментів, у присутності яких звертається молоко, температура, рН середовища.
5.3. Видалення сироватки із згустку.
Розглядаючи згусток, отриманий за допомогою ферментів, при яких звертається молоко, можна помітити, що по закінченню часу по всій поверхні виступають крапельки молочної сироватки, згусток зменшується в об'ємі. Цей процес називається синерезисом. Для одержання твердого сиру сироватка повинна бути видалена. Це видалення здійснюється шляхом декантації та фільтрації.
Сироватка виділяється в два етапи:
1. Власне видалення, коли відбувається видалення більшої частини сироватки. Цей етап починається одразу після завершення звертання і продовжується до моменту вилучення твердої сирної маси із форми.
2. Другий етап заключається у додатковому вилученні сироватки. Починається з моменту вилучення сирної маси із форми і продовжується до моменту подачі твердого сиру на дозрівання.
Синерезис згустків, отриманих за допомогою ферментів, при яких звертається молоко, розглядається як результат безперервної взаємодії між білками, що відбувається в умовах налагоджування зв'язків різного типу, можливість для яких з'являється після зниження вмісту гідратаційної води, яка оточує міцели казеїна. Поступове збільшення сили та кількості зв'язків призводить до стягнення волокнистої казеїнової сітки і видалення сироватки, яка міститься в її проміжках. У цьому випадку видалення сироватки відбувається повільно, тому що вона з труднощами проникає через масу згустка. Для прискорення процесу слід збільшити площу за допомогою розрізання згустку.
Послабляються по мірі зростання кислотності, в той час як проникливість згустку збільшується аж до руйнування міцелярної структури.
Крім центрифугування, що застосовується під час виготовлення деяких видів твердих сирів, які відрізняються підвищеною кислотністю, існує два основних способи видалення сироватки із згустків. Під час видалення сироватки у сирній ванні згусток розрізається на кубики або подрібнюється на зерна, які плавають у видаленій із них сироватці. У випадку видалення сироватки у процесі формування, згусток після певного подрібнення зберігається у вигляді єдиної маси, видалення сироватки з якої відбувається у процесі її утворення.
Розрізняють декілька груп факторів, що впливають на видалення сироватки із згустку.
Фактори, які безпосередньо впливають на видалення. Вони починають діяти після утворення згустка, мають винятково фізичну природу. До них відносяться теплова і механічна обробка згустка.
Підвищення температури призводить до посилення виділення сироватки із згустку. Температурний інтервал звичайно 20…550С. При виробництві пресованих сирів, де більше сухих речовин і рН, t=550С, в той час як для виробництва твердих сирів без дозрівання (низький вміст сухих речовин і рН) достатньо 200С.
Як правило, чим сухіший повинен бути згусток і чим вищий ступінь його мінералізації, тим інтенсивнішою повинна бути його механічна обробка: розрізання, вимішування, формування, пресування, перевертання. Залежно від виду твердого сиру використовується один або кілька видів механічної обробки. Як мінімум, це розрізання згустка для приготування м'яких сирів. Розрізання повинно здійснюватися повільно, не викликаючи розриву згустків за допомогою ножів чи арф.
Вимішування – це механічне перемішування у сироватці шматків чи зерняток згустку, отриманих після розрізання.
Пресування заключається у видаленні залишків сироватки з одночасним наданням сиру його остаточної форми. Здійснюється у формах. Тиск до 25кПа, пресування від кількох хвилин до кількох годин.
5.4. Засолювання твердих сирів.
Хлорид натрія, який вноситься у сирну масу, відіграє неабияку роль.
1. Забезпечує додаткове видалення сироватки.
2. Впливає на розвиток м/о і ферментів. Впливає на дозрівання.
3. Формує характерний смак твердого сиру, посилює або маскує смакові властивості деяких речовин.
Вміст солі коливається залежно від виду твердого сиру. 1-2% - більшість свіжих твердих сирів без дозрівання. Деякі сири східного типу зберігаються у росолі, містять 8-15% солі. Їх використання можливе після вимочування.
Дозрівання твердого сиру.
У процесі дозрівання, яке продовжується від кількох днів до кількох місяців, залежно від виду сиру, відбуваються біохімічні перетворення, які надають згустку нових властивостей. Сирна маса, спочатку щільна і несмачна, змінює свій склад і структуру, внаслідок чого відбувається зміна її зовнішнього вигляду, консистенції і кольору. Одночасно відбувається формування смаку та запаху твердого сиру.
5.5. Порівняльна технологія приготування згустків різного типу.
1. Свіжі сичужно-кислотні тверді сири, які вживають без дозрівання.
Технологія виробництва таких сирів ґрунтується на використанні великої протяжності звертання молока, яке забезпечується комбінованим впливом молочно-кислотних заквасок і невеликої кількості сичужного ферменту. До цієї групи сичужних сирів входять такі різновиди:
1.1 Сир зниженої кислотності з гладенькою скоринкою.
Знежирене пастеризоване молоко нагрівається до 250С, вноситься бактеріальна закваска і 2-5мг/100л сичужного екстракту ® звертання в резервуарах протягом 16-18 годин ® перемішування і центрифугування ® охолодження ® обробка поверхні ® упаковка. Розрізняють свіжі сири, кисломолочні, м’які, пресовані, блакитні, пресовані з високою температурою другого нагрівання, сири з чеддеризацією.
1.2 Формований сир.
В пастеризоване та нормалізоване по жиру молоко вносяться кислото- та ароматоутворюючі бактерії і штамми, які дозволяють отримати більш чи менш тягучку консистенцію (за рахунок вироблення слизових речовин) ® звертання у ваннах 16-18 годин ® попереднє видалення сироватки за допомогою серветки ® формування ® упаковка ® швидка реалізація.
1.3 Твердий сир із підвищеним вмістом жиру.
Молоко жирності 70-80г/л пастеризується, гомогенізується, вноситься закваска із штаммів ® звертання у резервуарах 18-20 годин ® вимішування ® теплова обробка при температурі 65-700С ® центрифугування ® при необхідності повторна теплова обробка ® охолодження ® упаковка.
2. Кисломолочні сири без дозрівання або з дозріванням.
Ці сири займають проміжне становище між свіжими та м’якими сирами, оскільки також піддаються засолюванню, вентиляції, а інколи проходять через початковий етап дозрівання, у результаті чого їхня скоринка стає носієм грибкових культур та м/о.
Загальна технологія приготування.
Молоко проходить теплову обробку, в нього вносяться мезофільні закваски, проходить стадія дозрівання. Переважає прроцес молочнокислого бродіння, що призводить до отриманная сиркових мас ніжної консистенції. Засолювання відбувається шляхом короткочасного занурення у холодний росіл або натирання сухою сіллю. Реалізація цих сирів можлива на різних стадіях виробництва до чи після засолювання.
2.1. М’які сири.
Великий асортимент цього виду сирів зумовлений наявністю великою кількістю технологічних схем.
Загальні принципи приготування: дозрівання та резервування сирого чи пастеризованого молока ® дозрівання перед внесенням сичужного фермента ® звертання ® обробка згустка у сироробній ванні ® формування з виділенням сироватки.
2.2. Блакитні сири.
Це група сирів, об’єднаних в одну групу за наявністю всередині специфічного грибка.
Схема така: нормалізація молока по жиру (32-36г/л) ® пастеризація ® дозрівання після внесення молочнокислих заквасок та спор грибка до кислотності 20-240Т протягом 1-2 годин ® руйнування згустка ® витримка зерна у сироватці ® багаторазове перемішування ® формування ® виділення сироватки ® засолювання росолом або сіллю ® первинне дозрівання з проколюванням ® остаточне дозрівання в упаковці. Сир рокфор.
2.3. Пресовані сири.
Особливості їхньої технології полягають в тому, що після дозрівання згусток дуже швидко звільнюється від сироватки шляхом розрізання, вимішування, промивання та повторного нагрівання суміші сироватки зі згустком, видалення сироватки, формування та пресування.
За допомогою промивки зменшують кислотність згустку до конкретних показників для кожного виду.
Нагрівання здійснюється до температури яка на 2-70С перевищує температуру скисання молока сичужним ферментом. Воно впливає на швидкість виділення сироватки. Формуванню передує надання сирковій масі певної форми. Здійснюється у формі з використанням серветок із тканини - це дозволяє створити достатню шкуринку і прискорює виділення сироватки.
Перевертання та заміна серветок забезпечують пресування протягом 15-20 годин. Можна скоротити строки, використовуючи тиск.
Пресований сир підлягає засолюванню у росолі. Різноманітність пресованих сирів досягається підвищенням температури другого нагрівання до 52-550С. До цієї групи належать сири швейцарського типу.
3. Інші технології сироробства.
3.1. Сири з чеддеризацією та плавленням сиркової маси. Технологія їхнього приготування складається з двох етапів: виготовлення сиркової маси з видалення сироватки та її плавлення з метою формування кінцевих консистенцій та форми. Плавлення здійснюють у воді або сироватці с + 820С, розм'якшений згусток сильно перемішують, розтягують, розгладжують, формують і швидко охолоджують та направляють на засолювання. Перед подачею на дозрівання може бути здійснена обробка поверхні (копчення, нанесення покриття).
3.2. Сири з ароматизуючими добавками. Ароматичні речовини (сірий, чорний, зелений, рожевий перець, тмин, часник, цибуля, трави) наносяться на поверхню сиру або вносяться у сиркову масу. Це можна робити перед формуванням - після видалення частини сироватки;
- під час формування у вигляді прошарків між шарами сиркової маси;
- після формування пласта перед його звертанням ( у вигляді рулету).
3.3. Сушені сири.
Усушка сиркової маси у період дозрівання відбувається завжди. Але є ряд технології, які дозволяють прискорити та посилити втрату вологи, тобто збільшується строки зберігання сиру.
6. Переробка вторинних молочних продуктів.
У технології переробки молока використання молочної сироватки займає важливе місце, особливо на підприємствах, які виготовляють сир, казеїн, концентрати.
Збільшення більшості та потужності сироробних підприємств приводить до помітного підвищення виходу молочної сироватки, тому цікавість до її використання значно зросла.
У натуральному вигляді сироватка знаходить обмежене застосування - в основному це використання у хлібопекарському виробництві. Але все зростаюче значення набувають її сушка, згущення, ферментація та виділення окремих компонентів.
Проблема використання молочної сироватки виникла ще на зорі промислового виробництва твердих сирів та сиру (творога), маса яких складає лише 10-20% до маси всього молока, що переробляється, тобто на долю сироватки припадає 80-90%. У сироватці залишається до 50% сухих речовин молока.
Молочна сироватка залежно від способу отримання ділиться на підсиркову, творожну і технічну (казеїнову).
Підсиркова та творожна сироватка мають різні області застосування. Отримувана у значній кількості казеїнова сироватка після сушки використовується, головним чином, на корм.
1. Сушка молочної сироватки.
Сушка молочної сироватки здійснюється або в чистому вигляді, або з добавками. Видалення вологи шляхом згущення і висушування робить продукт стійким до зберігання протягом довгого часу.
Як правило, сироватку, після отримання згустка, піддають старуванню для видалення залишкових частинок казеїна та жиру, потім пастеризують, згущують до вмісту сухих речовин 70% і, по можливості, охолоджують. Потім відправляють на сушку (вальцьова та розпилювальна). Отримуваний продукт має вологість 4%, жирність 1,5-3%, білка - 11%, цукру 60-72%.
2. Отримання білкових концентратів.
У молочну сироватку переходять практично всі сироваткові білки: лактоальбуміни та лактоглобуліни, які містять всі незамінні а/к, тобто являються повноцінними, які переважають за харчовою цінністю навіть білок курячого яйця.
Існує кілька видів осаджування білка і сироватки.
1. за допомогою хімічних реагентів 10%-ий розчин Са(ОН)2, MgSO4, AlCl3, FeCl3, поліетиленгліколь).
2. Теплова денатурація. рН>6,7 t>700С.
3. Методи отримання нативного сироватного білка за допомогою:
а) ультрофільтрації - фракціонування з одночасним концентруванням;
б) оборотного осмосу - концентрування всіх інгредієнтів;
в) гель - фільтрації - повне відокремлення низькомолекулярних речовин з можливим грубим фракціонуванням білка;
г) електродіалізу - демінералізація;
д) іоннообмінної хроматографії - можливе доповнення до електодіалізу до повного видалення солей.
Всі ці методи належать мембранних методів обробки, тобто пропускання розчину через пори певного розміру під тиском.
3. Виробництво лактози.
Молочний цукор міститься у коров'ячому молоці у кількості 5%. Постійними його споживачами є фармацевтична та харчова промисловість, які використовують його, перш за все, для таблетування ліків, як добавку до поживних середовищ, також для виробництва продуктів дитячого харчування, хлібобулочних та кондитерських виробів.
Для виробництва молочного цукру використовується майже виключно підсиркова сироватка. Хімічно чисту лактозу отримують шляхом видалення білка та жиру, подальшого згущення та викристалізовування цукор сирець, який потім рафінують.
Тема лекции: