Микроструктура зрелого сыра «Покровский» до сушки и после сублимационной и вакуумной сушки

УДК 637.35:664.9.03

Л.А. Остроумов, В.А. Ермолаев

МИКРОСТРУКТУРА ЗРЕЛОГО СЫРА «ПОКРОВСКИИ» ДО СУШКИ И ПОСЛЕ СУБЛИМАЦИОННОМ

И ВАКУУМНОЙ сушки

В статье приведены результаты исследований микроструктуры зрелого сыра «Покровский». Получены микрофотографии и профили его микроэлементного состава. По данным авторов, в сухом сыре выявлен фосфат кальция в виде характерных образований, сходных по размерам и форме с образованиями в сыре до сушки.

Ключевые слова: микроструктура, сыр «Покровский», сублимационная и вакуумная сушка.

L.A. Ostroumov, V.A. Yermolaev

RIPENED CHEESE «POKROVSKY» MICROSTRUCTURE BEFORE DRYING AND AFTER SUBLIMATION

AND VACUUM DRYING

The research results of the ripened cheese "Pokrovsky" microstructure are given in the article. Microphotos and profiles of its microelement structure are received. According to the authors’ data, phosphate of calcium in the form of the characteristic formations similar in the sizes and form to the formations in the cheese before drying is revealed in dry cheese.

Key words: microstructure, cheese "Pokrovsky", sublimation and vacuum drying.

Целью данной работы является изучение микроструктуры зрелого «Покровского» сыра, а также изучение влияния сублимационной и вакуумной сушки на микроструктуру «Покровского» сыра со сроком созревания 30 суток.

В данных исследованиях сублимационную сушку сыра «Покровский» проводили в следующей последовательности: самозамораживание в сублиматоре и последующая сублимация льда. Вакуумную сушку сыра проводили при остаточном давлении 2-3 кПа; в течение всего процесса сушки сыр имел положительную температуру.

На рис. 1 представлены микрофотографии структуры сыра «Покровский» до сушки, после вакуумной и сублимационной сушки.

Приведенные микрофотографии имеют достаточно высокое качество. Поверхность сыра «Покровский» до сушки (рис. 1, а) ровная и замкнутая, что говорит о наличии достаточно большого количества влаги. Массовая доля влаги сыра «Покровский» 45-47 %. По поверхности равномерно распределены глобулы жира размером 10-30 мкм. Также равномерно распределены микрокапилляры размером 2-7 мкм, в которых находится влага.

После вакуумной и сублимационной сушки структура сыра становится «развернутой» (рис. 1, б, в). Видны структура и капилляры, которых не было видно на микрофотографиях обычного сыра.

Следует отметить, что структура сыра «Покровский» вакуумной сушки более развита, чем структура сублимированного. Это связано с особенностями процесса удаления влаги. При сублимационной сушки влага удаляется из замороженного сыра фазовым переходом лед-пар; интенсивность удаления влаги велика, но значительна ниже, чем при вакуумной сушке. Влага удаляется равномерно при минимальных деформирующих воздействиях на структуру [1-3].

Вакуумная сушка протекает при положительной температуре, по выходу установки на режим по остаточному давлению включается подвод теплоты, влага достаточно быстро вскипает при пониженном давлении и стремится покинуть белковую массу сыра. Происходит интенсивное парообразование и диффузия влаги с поверхности сыра. За счет быстрого выхода влаги наружу структура сыра деформируется.

Рис. 1. Микрофотографии структуры сыра «Покровский»: а - до сушки; б - после вакуумной сушки; в - после сублимационной сушки

Вне зависимости от того, каким способом был высушен сыр, размеры капилляров составляют от 5 до 100 мкм. Капилляры данных размеров не видны у сыра «Покровский» до сушки из-за того, что его структура

замкнута, а сами капилляры заполнены жидкостью. Причем капилляры больших размеров находятся в толще сыра [4-5].

На рис. 2 представлены микрофотографии (кратность увеличения 500 раз) и профили микроэлемент-ного состава сыра «Покровский» до сушки, после вакуумной и сублимационной сушки.

1000 900 -800 -700 -600 -500 400 -300 -200 1000

5.00 6.00

кеУ

а

кеУ

б

кеУ

в

Рис. 2. Микрофотографии структуры (кратность увеличения 500 раз) и профили микроэлементного состава сыра «Покровский»: а - до сушки; б - после вакуумной сушки; в - после сублимационной сушки

При кратности увеличения в 500 раз как и при 100-кратном увеличении видно, что структура сыра до сушки замкнутая и содержит большое количество влаги. На поверхности сыра находятся глобулы жира [6].

У сыра вакуумной сушки отчетливо виден белковый матрикс и строение капилляров сырной массы. Структура сублимированного сыра по сравнению с сыром вакуумной сушки более игольчатая.

У сухого сыра «Покровский» вакуумной и сублимационной сушки жир распределен тонкой пленкой по поверхности, а также находится внутри белковой структуры. В процессе сушки происходит диспергирование шариков жира размером менее 2 мкм.

Приведенные микрофотографии структуры сыра «Покровский» подтверждают то, что в процессе вакуумной и сублимационной сушки не происходит вытапливания жира. Это, в свою очередь, свидетельствует о правильности выбора режимных параметров и высоких качественных показателях сухих сыров.

При отклонении режимных параметров процесса сушки от рациональных (повышение температуры сушки или тепловой нагрузки) происходит дестабилизация и вытапливание жира. Свободный жир подвержен окислению, что приводит к преждевременной порче продукта.

По микрофотографиям сухого сыра определена толщина белковых прослоек, равная от 5 до 15 мкм. В крупных капиллярах толщина прослоек больше, чем в мелких.

Сравнение микрофотографий сыра «Покровский» до сушки, после сублимационной и вакуумной сушки доказывает, что усадка сыров в процессе вакуумной и сублимационной сушки не происходит, так как при сублимации влага удаляется из замороженного продукта, а при вакуумной сушке скорость удаления влаги интенсивна и равномерна.

На основании профилей микроэлементного состава составлена таблица с микроэлементным составом зрелого сыра «Покровский» со сроком созревания 30 суток.

Микроэлементный состав зрелого сыра «Покровский» до сушки, после сублимационной и вакуумной сушки, %

Элемент Сыр «Покровский»

до сушки сублимационной сушки вакуумной сушки

C 83,01 83,69 83,21

N 10,44 10,72 8,15

O2 2,81 1,77 3,55

Na 0,08 0,15 0,48

P 0,93 0,93 1,04

S 0,59 0,37 0,52

Cl 0,47 0,76 1,43

K 0,04 0,11 0,25

Ca 1,62 1,49 1,35

Сумма 100,0 100,0 100,0

Массовая доля углерода, фосфора, серы и кальция после сублимационной и вакуумной сушки практически не изменяется. Количество азота в сублимированном сыре такое же, как и в сыре до сушки, однако после вакуумной сушки количество азота уменьшается на 2,29 %. Содержание кислорода сублимированного сыра уменьшается на 1,04 %, а вакуумной сушки увеличивается на 0,74 %.

Содержание натрия, хлора и калия у сухого сыра увеличивается. Это связано с концентрацией солей в сухом сыре.

Фосфат кальция хорошо выявляется в сухом сыре в виде характерных образований, сходных по размерам и форме с образованиями в сыре до сушки (рис. 3).

о

h-

CN

GO

С

ф

1

к .,\л. Л J к

г f 1 Ч і ч £л а яру ш щт Fifl пт*. - •г ШЯЩ

0.00 Distance 0.26 mm

Рис. 3. Линейный спектр распределения элементов в сухом сыре «Покровский»

На линейном спектре выделены три характерных пика, подтверждающие наличие фосфата кальция в сухом сыре. Распределение кислорода, натрия, серы, хлора, калия равномерно по всей толще сыра.

На основании проведенных исследований микроструктуры зрелого сыра «Покровский» до сушки, после сублимационной и вакуумной сушки получены следующие результаты: сделаны микрофотографии структуры сыра «Покровский» до сушки, после вакуумной и сублимационной сушки, которые позволили изучить микроструктуру сыра, определить размер глобул жира и микрокапилляров; получены профили микро-элементного состава сыра «Покровский» до сушки, после вакуумной и сублимационной сушки; структура сыра «Покровский» сублимационной сушки по сравнению с сыром вакуумной сушки более игольчатая; по микрофотографиям сухого сыра определена толщина белковых прослоек, равная от 5 до 15 мкм. В крупных капиллярах толщина прослоек больше, чем в мелких; на основании микрофотографий сыра «Покровский» до сушки, после сублимационной и вакуумной сушки доказано, что усадка сыров в процессе вакуумной и сублимационной сушки не происходит; в сухом сыре выявлен фосфат кальция в виде характерных образований, сходных по размерам и форме с образованиями в сыре до сушки.

Литература

1. Proteolysis and microstructure of piacentinu ennese cheese made using different farm technologies / V. Falli-co, L. Tuminello, C. Pediliggieri [et al] // J. Dairy Sci. - 2006. - Vol. 89. - №7. - P. 37-48.

2. Quantitative analysis of cheese microstructure by scanning electron microscope images / G. Impoco, M. Caccamo, L. Tuminello [et al] // Proceedings of ADSA-ASAS 2006, Joint annual meeting, Minneapolis, USA, Jule, 2006. - P. 9-13.

3. Quantitative analysis of cheese microstructure using SEM imagery / G. Impoco, S. Carrato, M. Caccamo [et al] // Proceedings of SIMAI 2006, Minisymposium: Image analysis methods for industrial application, Baia Samuele (RG), Italy, May, 2006. - P. 22-26.

4. Microstructure and texture of panela type cheese type cheese-like products: use of low methoxyl pectin and canola oil as milk-fat substitutes / C. Lobato-Calleros, L. Ramos-Solis, A. Santos-Moreno [et al] // Revista Mexicana de ingenieria guimica. - 2006. - Vol. 5. - №1. - P. 71-79.

5. Michelle K. Microstructure and functionality of processed cheese: the role of milk fat. - Raleigh, Nort Caroline: Food Science, 2008. - Vol. 88. - P. 557.

6. Effect on moderate pressure treatments on microstructure, texture, and sensory properties of stirred-curd cheddar shreds / J. Serrano, G. Velazquez, K. Lopetcharat [et al] // J. Dairy Sci. - 2004. - Vol. 87. - № 2. -P. 3172-3182.