Промышленная переработка вторичного молочного сырья

Промышленная переработка вторичного молочного сырья

Подготовка молока к выработке сыра: нормализация молока с учетом содержания белка, определение поправочного коэффициента

По стандарту необходимо получать сыры с определенной массовой долей жира. Поэтому в нормализованном молоке необходимо добиться такого соотношения массовых долей жира и белка, чтобы обеспечить стандартное соотношение этих частей в готовом продукте. В сыроделии принято нормировать содержание жира в продукте по отношению не к общей массе сыра, а по отношению к массе его сухого вещества (массовая доля жира в сухом веществе сыра). Содержание жира в сухом веществе сыра зависит от соотношения между жиром и белком, степени их использования, от соотношения между различными фракциями белков молока, степени посолки сыра и распада белковых веществ в процессе созревания и определяется по формуле:

Жсв = Жс • 100 / (100 - Вс),(1)

где Жс - абсолютная массовая доля жира в сыре, %;

Вс - массовая доля влаги в сыре, %.

Расчет жирности нормализованной смеси проводят по формуле:

Ж_нм=К_п•Б_м•Ж_св/100, (2)

где Ж_нм - требуемая массовая доля жира в нормализованном молоке, %; Кп - поправочный коэффициент, равный 2,16 - для сыров 50 %-й жирности; 1,98 - для сыров 45 %-й жирности; 1,86 - для сыров 40 %-й жирности; 1,54 - для сыров 30 %-й жирности; Б_м - массовая доля белка в исходном цельном молоке.

Для выявления поправочного коэффициента сыр вырабатывают по таблицам ВНИИМСа и определяют массовую долю жира в сухом веществе сыра.

Если фактическая массовая доля жира не соответствует требуемой, то поправочный коэффициент рассчитывают:

К_п=,(2)

где Жт - требуемая массовая доля жира в сухом веществе сыра, %; Жф - фактическая массовая доля жира в сухом веществе сыра, %.

С помощью поправочного коэффициента уточняют массовую долю жира в нормализованной смеси при последующей выработке по формуле:

Ж_нм1 = Ж_нм • К_п(3)

После получения сыра требуемой жирности находят поправочный коэффициент опытным путем. Для этого проводят несколько (не менее трех) выработок сыра, устанавливая ориентировочную жирность нормализованного молока при помощи таблицы, имеющейся в технологической инструкции по производству сыра. В исходном молоке определяют массовую долю белка, а в сыре после прессования - массовую долю жира в сухом веществе. Последняя должна быть на 1 или 1,5 % выше стандартной (с учетом того, что в результате посола массовая доля жира в сухом веществе сыра уменьшается). Расчетный коэффициент проверяется ежемесячно.

Нормализацию молока проводят в потоке с использованием сепаратора-нормализатора или путем смешения цельного молока с рассчитанной массой сливок или обезжиренного молока. [1, 4]

Формирование вкуса и аромата сыров, образование рисунка, изменение цвета сырного теста

Вкус и запах сыра формируются вследствие расщепления молочного сахара, лимонной кислоты, белков, жиров, которые в совокупности обусловливают органолептические показатели сыра.

Молочная кислота, от концентрации которой зависит степень выраженности кислого вкуса в сыре.

Продукты гетерогенного брожения молочного сахара, цитратов и лимонной кислоты.

Свободные аминокислоты. При распаде белков во всех группах созревающих сыров накапливаются пептиды и аминокислоты, оказывающие значительное влияние на вкус готового продукта.

В процессе созревания швейцарского сыра количество свободных аминокислот изменяется следующим образом (таблица 1).

Таблица 1 − Изменение содержания аминокислот при сознании сыра

Из таблицы 1 следует, что уже в свежем сыре образуются свободные аминокислоты, количество которых постепенно увеличивается. Накопление отдельных аминокислот различно: по мере созревания сыра концентрация одних аминокислот возрастает, а других - уменьшается. В связи с этим каждый вид сыра имеет свой характер накопления и присущий ему набор свободных аминокислот, влияющий на вкус сыра. Кроме того, освободившиеся в процессе созревания аминокислоты под действием ферментов микрофлоры подвергаются различным изменениям. Они могут дезаминироваться (терять аммиак), декарбоксилироваться (отщеплять углекислый газ), вступать в реакции с кетокислотами, переходить в другие аминокислоты и т. д. При этом образуются разнообразные соединения: кето- и оксикислоты, амины, альдегиды, кетоны и другие, что играет существенную роль в формировании вкуса и запаха сыров.

Карбонильные соединения − ацетальдегид, формальдегид, содержащиеся в сыре в виде следов, однако их присутствие и в микродозах существенно для сыров.

Жирные кислоты. Их роль важна даже в сырах, где липолиз невелик, например сыры с НТ2Н. Так, сыры, полученные из нежирного молока, лишены аромата и характерного сырного вкуса.

Пропионовокислое брожение. На вкус и запах сыров с ВТ2Н особенно сильно влияет пропиоиовокислая микрофлора, в результате действия которой образуются пропионовая и уксусная кислоты. Последние вместе с другими жирными кислотами, выделяющимися при частичном разложении жира и сбраживании молочного сахара, придают сырам специфический, немного пряный, ореховый привкус.

Вкус и запах сыров определяют также другие продукты глубокого превращения белков: органические кислоты, аммиак, сероводород и пр.

Известны сотни вкусовых и ароматных веществ. Но заметное влияние на вкус сыра оказывает молочная кислота. От ее концентрации зависит степень ощущения кислотности во вкусе. В дальнейшем по мере созревания на вкус влияют белковые вещества: пептиды, аминокислоты и другие продукты более глубокого распада. При оценке роли того или иного вещества в формировании вкуса сыра имеет значение не абсолютное содержание этого вещества в продукте, а превосходит ли его концентрация вкусовой порог этого вещества и во сколько раз. Отношение концентрации вещества в сыре к его вкусовому порогу называется ароматическим числам.

Установлено, что вкусовой порог уксусной кислоты - 2,2 мг%. пропионовой 5,0мг%, масляной 2,5мг%, ацетальдегнла - 0.12мг%. диацегила - 0,0014 мг%.

Наличие понятия ароматических чисел, сведений о вкусовых порогах и данных о накоплении вкусовых веществ в сырах (последние приведены в таблицах 2 и 3) дало возможность охарактеризовать вырабатываемые сыры по набору ароматических чисел.

Таблица 2 − Содержание летучих жирных кислот в сырах

* Данные приведены в расчете на 100 г сыра.

Таблица 3 − Содержание ароматических веществ в зрелых сырах

* Данные приведены в расчете на 100 г сыра

Как оказалось, вкус швейцарского сыра определяют уксусная, пропионовая и масляная кислоты, ацетальдегид и диацетил (ароматические числа соответственно 46: 16:5:2:121), советского - уксусная, пропионовая и масляная кислоты и диацетил (24:8:4:279). Ароматическое число масляной кислоты не должно превышать нескольких единиц, тогда как ароматические числа других веществ могут достигать десятков и сотен единиц.

При созревании сыров выделяются: аммиак, углекислый газ и немного водорода. Газы частично задерживаются в сырной массе, а часть их выходит наружу. Они раздвигают сырную массу, в результате образуются полости - глазки. Рисунок сыра зависит от числа, формы, размеров, расположения глазков, обусловливается интенсивностью и степенью газообразования. Характер глазков и рисунка отображает в некоторой степени качество сыра и особенности его созревания.

Круглые и овальные глазки образуются в тех случаях, когда сыры формуют из пласта. При формовании другими способами между зернами остаются воздушные пустоты и образуются угловатые глазки неправильной формы. Углекислый газ в сырах составляет 60-90 % от всех газов. Его продуцируют ароматные молочнокислые лактококки, кишечные палочки и другие бактерии из лактозы, цитратов и лактатов. Глазки начинают образоваться, когда в 100 г сырной массы накапливается 37-41 мл углекислого газа. [6]

В нормальных условиях глазки швейцарского сыра, диаметром 1,5-2 см (крупные, правильной формы), заполняются в основном углекислым газом и незначительным количеством азота и кислорода. Образовавшиеся газы накапливаются в местах между зернами, в тех местах, где слабое сцепление частиц сырной массы. Углекислый газ образуется главным образом в результате пропионовокислого брожения.

В мелких сырах развивается молочнокислое брожение, характеризующееся выделением углекислого газа и водорода. В них мелкие глазки имеют неправильную форму и часто расположены. Количество и их размер зависят также от скорости выделения газа: чем он скорее выделяется в сыре, тем больше и мельче будут глазки, и наоборот. В крупных сырах (швейцарском, советском и пр.) глазки образуются через 20-25 дней после изготовления, а иногда и позже, когда молочный сахар полностью разложился.

В голландском сыре газ образуется при брожении молочного сахара и состоит из смеси водорода и углекислого газа. Растворимость водорода очень низка, он быстро насыщает сырную массу и в первые же дни после изготовления дает многочисленные мелкие глазки как внутри зерен, так и между ними. В дальнейшем по мере созревания они несколько укрупняются. [3]

Развитие бактерий группы кишечной палочки и масляно-кислых может обусловить бурное газообразование и вызвать вспучивание сыров с образованием рваного, сетчатого и броженного рисунка.

Иногда в глазках сыра скапливается жидкость, называемая «слезой». В твердых сырах она появляется при активной кислотности ниже рН 5,15, содержании соли не менее 2,5 % и влаги - не ниже 40 %. Причина наличия слезы - низкая водосвязывающая способность параказеинового комплекса.

При созревании сыров в результате развития посторонней (технически вредной) микрофлоры возможно выделение водорода. Так, интенсивное развитие БГКП, масляно-кислых бактерий может привести к бурному газообразованию (углекислый газ, аммиак) и вызвать вспучивание сыров с образованием рваного, сетчатого и броженого рисунка. Загрязнение молока и сыра БГКП приводит к обильному газообразованию в первые дни созревания. Масляно-кислые бактерии, попавшие в сыр из молока, развиваются позднее, создавая свой рисунок, который накладывается на рисунок, образованный ранее. Таким образом, при масляно-кислом брожении наблюдается вспучивание сыра на более поздней стадии его созревания.

Рисунок сычужного сыра, формуемого насыпью, обусловлен способом формования и имеет пористую структуру с большим количеством пустот неправильной формы, причем рисунок имеется уже сразу после прессования сыра. [6]

Цвет сырного теста может быть от слабо желтого до маслянистого желтого, в результате содержания в сыре пигментов, переходящих из молока или внесенных в виде красителей. С увеличением содержания жира желтый цвет зрелого сыра усиливается. Сыр, выработанный весной, летом и в начале осени более желтый, чем зимой, из-за большего содержания жирорастворимого каротина в молоке.

Свежий сыр имеет белый или слабо кремовый цвет. Цвет сыра изменяется при созревании в результате накопления в нем комплекса различных органических соединений, что в совокупности и обусловливает желтый цвет. По мере созревания желтый цвет сырного теста усиливается в результате изменения оптических свойств параказеина, который из непрозрачного фарфоро-белого превращается в полупрозрачный, сквозь которого просматривается желтый цвет пигмента. [1]

Сегодня в сыроделии все шире применяют красители, разрешенные Минздравом РБ, для обеспечения характерного желтого цвета сыра. В связи с этим интенсивно желтый цвет на прилавках магазинов может быть обеспечен не только продажей «летнего сыра», а вероятнее всего, присутствием в нем красителей; такая информация должна быть отражена на этикетке сыра.

Интенсивность окраски сыра значительно варьируется в течение года. Это связано с применением различных кормов. Желтый цвет обусловливается главным образом наличием двух составляющих в молоке: рибофлавина и каротиноидного пигмента. Однако при производстве сыра большая часть рибофлавина теряется с сывороткой, в результате чего сыворотка имеет насыщенный зелено-желтый цвет. По этой причине более значимым для сыра является каротиноидный пигмент, содержащийся в молочном жире, который в большей степени переходит при выработке сыра в сгусток. Имеется существенная разница между окраской сыра в зимний и летний периоды: летом каратиноидов больше, поскольку они поступают из свежей травы. Однако для потребителей желательно, чтобы сыр имел одинаковый цвет независимо от сезона. В связи с этим в последний период производители широко применяют красители, например аннато, р-каротин и др. Р-каротин относится к группе красителей, тождественных натуральным. Его добавление обогащает продукт витамином А, предупреждает окисление молочного жира, известно также что он способствует разрушению свободных радикалов (например, KARSER - краситель для сыра, представляющий собой раствор Р-каротина (Е160а (П) в 2,5%-м водном растворе КОН). Препарат добавляется из расчета 75-150 мл на 1000 л кварка в сыроизготовитель перед внесением молокосвертывающего фермента.

Аннато-карратиноидный краситель, изготавливается из семян южноамериканского кустарника Bixaorellana. Основным пигментом в нем является жирорастворимый биксин, который в щелочном экстракте переходит в водорастворимый норбиксин. При производстве сыра он соединяется с казеином, окрашивая белок, а в сыворотку переходит в виде следов. [6]

молоко сырный белок аромат

Технология заменителей цельного молока (ЗЦМ) для животноводства. Использование различных видов молочного и немолочного сырья

Жидкий ЗЦМ для телят - это кормовой продукт однородной консистенции, с чистым вкусом и белым с кремовым оттенком цветом, с массовой долей жира не менее 2%, плотностью не менее 1027 кг/м³, кислотностью не более 22 °Т. По микробиологическим показателям допускается общее количество бактерий в 1 мл не более 300 тыс., титр кишечной палочки не менее 0,3 мл, патогенные микроорганизмы не допускаются.

Вырабатывается ЗЦМ из обезжиренного молока, пахты, сыворотки с добавлением растительных и животных жиров, фосфатидных концентратов, казеинатов натрия, витаминов, микроэлементов. В рецептурах предусматривается комбинирование перечисленных компонентов по их видам и массе, за исключением витаминов и антибиотика.

Технологический процесс включает тепловую обработку при температуре 85-89 или 95-99 °С с охлаждением до 72-76 °С оцененного по качеству молочного сырья (обезжиренное молоко, пахта, сыворотка) и смешивание его с жировой смесью, водными растворами солей микроэлементов, витаминами и антибиотиком. При составлении жировой смеси в расплавленные при температуре 50-60 °С жиры прибавляют фосфатидные концентраты и жирорастворимые витамины A₁, D₂ или D₃ и Е. Смесь всех компонентов фильтруют, гомогенизируют при температуре 55-60 °С и давлении 8-10 МПа, охлаждают до 4- 8 °С и упаковывают во фляги, молочные цистерны. Хранение - при температуре не более 8°С сроком до 20 ч. Допускается хранение неохлажденного продукта не более 4 ч.

Кисломолочный жидкий ЗЦМ-К для телят - это кормовой продукт однородной консистенции с нарушенным сгустком, чистым специфическим кисломолочным вкусом, белого, с оттенками от кремового до светло-коричневого, цвета. По составу и микробиологическим показателям требования те же, что и для жидкого ЗЦМ. Кислотность не более 60 °Т.

В дополнение к тем же видам сырья, что и для жидкого ЗЦМ, используют закваски чистых культур ацидофильной палочки.

По ходу технологического процесса при составлении белково-жировой смеси в обезжиренное молоко (или смесь его с пахтой, сывороткой), подогретое до 60-65°С, вносят растворенный в обезжиренном молоке витамин В12, антибиотик и раствор солей микроэлементов, после чего вносят жировые компоненты. Полученную смесь фильтруют, гомогенизируют при 60-65 °С и давлении Р₁ = 10 МПа, Р₂ = 4 МПа, нормализуют обезжиренным молоком до массовой доли жира в продукте 2%. Перед заквашиванием смесь нагревают до температуры 76-78 °С с выдержкой 18-20 с и охлаждают до температуры заквашивания 42-45 °С. Смесь заквашивают культурой ацидофильных палочек (6-8% массы продукта); при температуре 38-42 °С в течение 6-8 ч она сквашивается до кислотности 50-70°Т. Готовый продукт охлаждают до 8°С, фасуют во фляги и молочные цистерны, хранят при температуре не более 8°С до 20 ч и при 20 °С - не более 10 ч.

Кисломолочный сгущенный ЗЦМ-К для телят имеет густую сметанообразную с умеренной тягучестью консистенцию, чистый вкус, белый, с оттенком от кремового до светло-коричневого, цвет. Массовая доля жира в продукте не менее 10%, кислотность не более 200 °Т. По микробиологическим показателям и виду закваски требования те же, что и для кисломолочного жидкого ЗЦМ-К.

Технологический процесс в основном включает подготовку молочных и жировых компонентов, обработку и сквашивание их смеси. Обезжиренное молоко (или смесь обезжиренного молока, пахты, сыворотки) после тепловой обработки при температуре 85-87 или 95-97 °С без выдержки сгущают до 42- 43% сухих веществ и смешивают с отдельно подготовленной белково-жировой смесью. Смесь гомогенизируют при температуре 65-70 °С и давлении Р₁ = 5-7,5 МПа, Р₂ = 2,6 МПа, выдерживают в течение 30 мин при температуре 63-65 °С, охлаждают до 42-45°С и заквашивают культурой ацидофильных палочек (5-8%). При температуре 38-42 °С в течение 3- 8 ч продукт сквашивается до кислотности 80-100 °Т, его упаковывают в тару и хранят на складах при отрицательных температурах.

Регенерированное молоко обладает ценными биологическими свойствами, оно представляет собой сухой мелкий порошок, однородный по составу, с допуском незначительного комкования, чистым вкусом и белым, с кремовым оттенком, цветом. Массовая доля жира в продукте не менее 14,5% (для телят), 24,5 (для поросят) и 17% (для ягнят). Массовая доля влаги не более 5%. Допускается общее количество бактерий в 1 г продукта не более 100 тыс. и не допускаются бактерии группы кишечной палочки в 0,1 г продукта и патогенные микроорганизмы. Использование для регенерированного молока сухого кормового продукта «Провилакт» (смесь дрожжеванной и натуральной сыворотки в отношении 1:1) повышает эффективность его производства. Продукт применяют восстановленным.

Технология регенерированного молока заключается в смешивании сухого обезжиренного молока с животными и гидрогенизированными растительными жирами, эмульгаторами, антиокислителями, витаминами, микроэлементами, антибиотиками в зависимости от способа производства: сухого смешивания (для телят, поросят, ягнят) и высушивания компонентов (для телят). По первому способу смешивают сухое обезжиренное молоко и сухие компоненты с эмульгированными жирами, по второму - высушенную молочно-жировую основу с необходимыми по рецепту сухими компонентами.

Тщательно перемешанные смеси жиров, немолочных сухих компонентов, эмульгирующих и сухих премиксов на основе точного дозирования смешиваются с сухим обезжиренным молоком (первый способ) в последовательности: сухое обезжиренное молоко, смесь сухих компонентов, смесь жиров, - и продукт охлаждается до температуры 20 °С.

По второму способу молочное сырье, оцененное по качеству и учтенное по массе, очищенное и охлажденное в связи с резервированием, подвергают тепловой обработке при температуре 85-90 °С без выдержки, сгущают до 42-45% сухих веществ и направляют в емкость для смешивания с остальными компонентами. Подготовка их к смешиванию осуществляется, как и для первого способа. Составленную молочно-жировую смесь гомогенизируют при температуре 55-70°С и давлении 10-12 МПа, высушивают на распылительных сушилках при температуре поступающего воздуха 180-185 и отработанного - 85-90 °С, сухой продукт охлаждают до 20 °С и согласно рецептурам смешивают с остальными сухими компонентами. Полученное обоими способами регенерированное молоко направляют в бункер фасовочного устройства и упаковывают, как и сухое обезжиренное молоко.

Сухие заменители цельного молока получают высушиванием на распылительных или пленочных сушилках смесей обезжиренного молока с сывороткой, пахтой, другими белковыми компонентами, растительными и животными жирами, со стабилизированными антиокислителем, эмульгаторами, витаминными препаратами, минеральными солями и антибиотиками. В животноводстве используют в восстановленном виде.

В зависимости от вида продуктов массовая доля жира в них колеблется от 17 до 42,5%, кислотность в восстановленном виде от 17 до 80°Т, индекс растворимости от 0,8 до 1,3 см³ сырого осадка, общее количество бактерий в 1 г продукта от 50 до 250 тыс., ацидофильных бактерий 6,0-10⁵ (для ЗЦМ-Ф) и 1,1 -10⁶ (для ЗЦМ-СК, ЗЦМ-ПК, ЗЦМ-ПЛК). Ни в одном из видов сухих ЗЦМ не допускаются бактерии группы кишечной палочки в 0,1 г продукта и патогенные микроорганизмы.

В технологии различных видов сухих ЗЦМ много общего. Общими для них являются оценка качества, учет массы, очистка, охлаждение (при необходимости резервирования), тепловая обработка перед сгущением и сгущение молочного сырья, и на конечной стадии процесса - составление смеси всех компонентов перед сушкой, сушка, охлаждение и упаковывание готовых сухих ЗЦМ. Частные технологические операции обусловлены видами, сырья, компонентов, способами эмульгирования, ферментированием сыворотки, использованием различных заквасок микроорганизмов и др.

На рисунке 1 приведена аппаратурно-технологическая схема самого распространенного вида продукта - сухого ЗЦМ для телят. Схема включает получение обезжиренного молока (кислотностью не более 21 °Т, плотностью не менее 1027 кг/м³) и дальнейшую обработку его для получения сухого ЗЦМ. Охлажденное в целях резервирования до температуры 4-8 °С (или без резервирования и охлаждения) обезжиренное молоко подвергают тепловой обработке при температуре 95-97 °С без выдержки и сгущают в пленочной вакуум-выпарной установке до 40-43% сухих веществ.

Рисунок 1 − Технологическая схема производства сухого ЗЦМ для телят

- насос; 2 - счетчик для молока; 3, 8 - емкости; 4 - пластинчатый охладитель; 5 - промежуточная емкость; 6 - трубчатый пастеризатор; 7 - сепаратор-сливкоотделитель; 9 - пленочная вакуум-выпарная установка; 10- насос ротационный; 11, 13, 14 - ванны; 12 - распылительная сушилка; 15 - эмульсор

Отдельно оцененные по качеству и учтенные по массе животные и гидрогенизированные жиры расплавляют при температуре 55-65°С. Их смешивают с препаратами витаминов, антибиотиком, антиокислителем и фосфатидными концентратами. Массу добавок рассчитывают на основе материального баланса концентрирования. Полученную смесь жиров и фосфатидных концентратов смешивают с частью сгущенного обезжиренного молока и направляют в эмульсор. После эмульгирования ее смешивают со сгущенным обезжиренным молоком и подают на распылительную сушилку, где смесь высушивается при температуре поступающего воздуха 140-170 и отработанного- 65-80 °С. Сухой ЗЦМ охлаждают до температуры 20-25 °С и упаковывают, как сухое обезжиренное молоко.

При использовании вальцовых сушилок тепловая обработка обезжиренного молока перед сгущением проводится при температуре 75-77°С, сгущение до 30-33% сухих веществ и сушка при температуре на поверхности вальцов 105-135 °С (давление пара, поступающего в вальцы, 0,35-0,4 МПа). Если эмульсор заменяют гомогенизатором, то смесь жиров и фосфатидных концентратов гомогенизируют при температуре 55-60°С и давлении 10-15 МПа. Для эмульгирования применяют также, гидродинамические, вибраторы и метод вспрыска. Наряду с обезжиренным молоком для сухих ЗЦМ используются смеси его с сывороткой (несгущенной и сгущенной) и реже с пахтой. Допускается раздельное сгущение обезжиренного молока до 35-40% сухих веществ, сыворотки - до 40-42% со смешиванием их после сгущения. [3,5]

Литература

1 Оноприйко А. В. Сыроделие на мини-заводах и специализированных модулях / Оноприйко В. А. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 193с.

Скотт Р. Производство сыра. Научные основы технологии / Робинсон Р. К., Уилби Р. А. - СПб.: Профессия, 2005.

Технология молока и молочных продуктов / Г. В. Твердохлеб, З. X. Диланян, Л. В. Чекулаева, Г. Г. Шилер-М.: Агропромиздат, 1991.-463 с.

Технология молока и молочных продуктов / Г. Н. Крусь, А. Г. Храмцов, 3. В. Волокитина, С. В. Карпычев: Под ред. А. М. Шалыгиной - М.: КолосС, 2006. - 455 с.

 Храмцов А. Г. Промышленная переработка вторичного молочного сырья / Василинин С. В. - М.: ДеЛи принт, 2003. − 100 с.

 Шингарева Т. И. Производство сыра / учебное пособие для студентов ВУЗов / Раманаускас Р. И. - Минск: ИВЦ Минфина, 2008. - 384с.