СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЫРНОГО ПРОДУКТА
METHOD FOR PRODUCTION OF CHEESE PRODUCT

Изобретение относится к сыродельной отрасли молочной промышленности и предназначено для использования при производстве сырных продуктов из восстановленного обезжиренного молока и заменителя молочного жира.
Главной проблемой производства сырных продуктов из восстановленного обезжиренного молока является ухудшение его свертываемости сычужным ферментом по сравнению с натуральным молоком. Это связано с необратимыми изменениями конформации молекул белка, происходящими в процессе высушивания молока. Под воздействием высокой температуры термолабильные сывороточные белки β-лактоглобулин и α-лактальбумин денатурируют, агрегируются и в виде комплекса осаждаются на поверхности мицелл казеина, взаимодействуя с его фракцией -
к-казеином - единственной фракцией казеина, находящейся на поверхности мицелл и подвергающейся гидролизу под действием сычужного фермента. Такое взаимодействие делает к-казеин плохо доступным для сычужного фермента, что существенно замедляет процесс образования сгустка. Кроме того, термическое воздействие на молоко во время сушки уменьшает количество растворимых солей кальция, катионы которых участвуют в образовании структуры сгустка в виде кальциевых мостиков, образующихся между мицеллами казеина. В результате происходит замедление процесса гелеобразования, а сгусток получается дряблый с плохой способностью к синерезису (Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - М.,: Колос, 1997, 259 с; Pomprasirt V., Singh Н., Lucey John A. Effect of heat treatment on the rennet coagulation properties of recombined high total solids milk made from milk protein concentrate powder / Int. J. Dairy Technol. - 1998. - 51. - №3. - c.65-67).
Использование в составе смеси наряду с сухим обезжиренным молоком эмульсии заменителя молочного жира, отличающейся от эмульсии молочного жира натурального молока составом и структурой оболочек жировых шариков, в еще большей степени ухудшает процесс сычужного свертывания (Лепилкина О.В., Кушаков Н.М., Шутов В.Е. Гелеобразование в сырных продуктах на основе сухого молока и растительных жиров / Сыроделие и маслоделие, 2008, №1). Это связано с тем, что при эмульгировании заменителя молочного жира в восстановленном обезжиренном молоке на поверхности глобул жировой эмульсии образуется слабая оболочка из белков сухого молока, обладающих пониженной реакционной способностью по сравнению с веществами, входящими в состав белково-липоидной оболочки натуральных жировых шариков. Кроме того, отвлечение белков из плазмы восстановленного молока на создание оболочек глобул заменителя молочного жира уменьшает количество белка, формирующего основу сгустка при сычужном свертывании, что также замедляет этот процесс.
Известен способ производства сыра, предусматривающий улучшение сычужной свертываемости смеси из восстановленного обезжиренного молока путем увеличения концентрации сухих веществ в восстановленном молоке до 20% и более (J.Gilles, R.C.Lawrense, J.Czulak, J.Conochie, L.A.Hammond. Cheddar cheese based on reconstituted skim milk powder / JDF Bulletin. - 1989. - №116. - c.33-35; P.M.Салим, Л.Абдель-Мотталеб, A.K.Хасан. Влияние ускоренного кислотообразования в свежем сыре и сыре после хранения, изготовленных из рекомбинированного молока с высоким содержанием сухих веществ, на качество сыра / // XXI Международный молочный конгресс / Москва: Пищевая промышленность, 1982. - т.1. - кн.1. - с.335).
Недостатком этого способа является получение сыра с нетипичным сладковатым привкусом - привкусом «сухого молока» из-за повышенного содержания лактозы, а также ухудшение процесса отделения сыворотки при синерезисе.
Другой способ предусматривает добавление в восстановленное молоко казеинатов и других белковых концентратов с целью увеличения количества белка, формирующего основу сгустка (J.Amram, V.Deispane, J.Wandeurghe, The powder milk in cheesemaking. / J. Rev. lait Frans. - 1990. - №404. - c.53-57.; Быстров P.A. Молочно-белковые концентраты в производстве сычужных сыров / Сыроделие и маслоделие. - 2001. - №1. - c.13-16).
К недостаткам этого способа следует отнести повышение риска получения таких пороков консистенции, как «неоднородная», «излишне плотная», «грубая».
Известен способ улучшения процесса сычужного свертывания восстановленного молока использованием повышенных доз сычужного фермента и хлорида кальция (Колбасюк В.Ф., Забодалова Л.А., Галимова Н.В. Исследование влияния технологических факторов на процесс свертывания восстановленного молока / Изв. СПбГУНиПТ. - 2001. - №2. - с.51-53).
К недостатком использования повышенных доз сычужного фермента, кроме экономической нецелесообразности, следует отнести вероятность получения сыров с горьким вкусом из-за возможного нарушения процесса протеолиза, ведущего к образованию горьких пептидов. Использование повышенных доз хлорида кальция также может стать причиной появления горечи в продукте из-за увеличения количества примесей, входящих в состав этой технологической добавки.
Известен способ улучшения сычужного свертывания обезжиренного молока с помощью добавки в смесь кислого полисахарида - пектина, образующего с казеином электростатические комплексы, соединяющиеся в структурную сетку, в результате чего уменьшается время свертывания и увеличивается скорость формирования сгустка (Robert L. Olsen, «Effects of Polysaccharides on Rennet Coagulation of Skim Milk Proteins», J. Dairy Sci., 1989, Vol.72, No.7, 1695-1700).
Недостатком этого способа является излишне кислый вкус, передаваемый пектином получаемому продукту.
Все известные аналоги производства сыра и сырных продуктов, включающие процесс улучшения сычужной свертываемости смеси из восстановленного обезжиренного молока, предусматривают достижение технического результата путем воздействия на белковую фазу, не затрагивая жировую фазу смеси, которая играет важную роль в формировании структуры сычужного сгустка.
Наиболее близким предлагаемому изобретению по технической сущности является способ производства сырного продукта, предусматривающий улучшение сычужной свертываемости смеси из натурального молока, восстановленного обезжиренного молока и заменителя молочного жира путем внесения в смесь стабилизатора комплексного состава, состоящего из моно- и диглицеридов, каррагинана и гуаровой камеди (Владимова Л.Я. Производство сырных продуктов / Сыроделие и маслоделие, - 2007, №1, с.35). Согласно этому способу, рассчитанную массу сухого обезжиренного молока смешивают с водой при 40-50°С при постоянном перемешивании до полного растворения частиц молока, фильтруют. Восстановленное молоко охлаждают до 4-6°С и направляют в резервуар для выдерживания в течение 3-4 ч с целью набухания белка.
Заменитель молочного жира в количестве 30% от массы приготовляемой эмульсии и стабилизатор одновременно вносят в восстановленное обезжиренное молоко, смесь перемешивают не менее 10 мин, одновременно нагревая до температуры пастеризации 70-72°С, охлаждают до 60-65°С и гомогенизируют при давлении 50 МПа. Полученную эмульсию смешивают с натуральным и восстановленным молоком из расчета, что доля восстановленного молока в смеси не должна превышать 50%. В смесь при температуре 30-40°С вносят сычужный фермент и оставляют в покое до образования сгустка.
В указанном техническом решении улучшение процесса образования сгустка происходит за счет формирования в водной среде дополнительной структуры из переплетенных молекул каррагинана, взаимодействующих с белками молока, а также за счет загущения водной среды каррагинаном и гуаровой камедью. Однако загущение водной среды смеси уменьшает подвижность молекул сычужного фермента и эмульгатора (моно- и диглицеридов), что отрицательно сказывается на эффективности их участия в процессе формирования структуры сгустка. Внесение эмульгатора в водную фазу в составе комплексной добавки совместно с каррагинаном и гуаровой камедью снижает эффективность его адсорбции на поверхности жировых шариков. Из-за повышенного содержания воды, связанной с молекулами каррагинана и гуаровой камеди, сгусток не достигает необходимой упругости и плохо отдает сыворотку во время синерезиса.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении предлагаемого изобретения, является улучшение сычужной свертываемости смеси из восстановленного обезжиренного молока и эмульсии заменителя молочного жира, выражающееся в ускорении процесса свертывания и повышении качества сгустка.
Указанный технический результат достигается тем, что, согласно предлагаемому способу производства сырного продукта, сухое обезжиренное молоко восстанавливают, в расплавленный заменитель молочного жира вносят дистиллированные моноглицериды и перемешивают, а затем в часть восстановленного молока из расчета получения 29,5-30,5%-ной жировой эмульсии вносят расплавленный заменитель молочного жира с добавленными дистиллированными моноглицеридами, перемешивают и гомогенизируют, полученную эмульсию смешивают с оставшейся частью восстановленного молока, перемешивают, пастеризуют, охлаждают, вносят сычужный фермент и свертывают до образования сгустка.
В качестве заменителя молочного жира можно использовать жиры нелауринового и смешанного типа на основе фракционированных и частично гидрогенизированных растительных масел и жиров, произведенных методом переэтерификации, например, пальмового и подсолнечного масел, с массовой долей жира 99,95-99,99%, массовой долей влаги 0,01-0,05%.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что отличительными признаками от прототипа являются следующие:
- отсутствие в составе добавки водосвязывающих агентов, снижающих эффективность действия сычужного фермента вследствие повышения вязкости водной среды;
- использование дистиллированных моноглицеридов в качестве эмульгатора заменителя молочного жира, обладающих лучшими функциональными свойствами по сравнению с моно- и диглицеридами;
- внесение эмульгатора (дистиллированных моноглицеридов) в жировую фазу, что повышает эффективность его адсорбции на поверхности жировых глобул, исключая потери в водную фазу;
- гомогенизация смеси эмульсии заменителя молочного жира и восстановленного обезжиренного молока при более низких температурах 53-57°С и давлении 8,5-9,5 МПа, что способствует сокращению энергозатрат на проведение процесса;
- сокращение времени образования сгустка;
- получение плотного, упругого сгустка, хорошо отдающего сыворотку во время синерезиса.
Предложенная общая совокупность отличительных признаков выделяет новый способ из числа известных и позволяет улучшить процесс получения сычужного сгустка из смеси восстановленного обезжиренного молока и заменителя молочного жира за счет сокращения продолжительности сычужного свертывания и повышения качества получаемого сгустка.
Способ осуществляется следующим образом.
Подогретую до температуры 45-50°С питьевую воду добавляют к сухому обезжиренному молоку при постоянном перемешивании до полного растворения сухого молока. Смесь фильтруют, охлаждают до 4-8°С, выдерживают 3-4 ч для набухания белков, нагревают до 45-50°С, гомогенизируют при давлении 6-7 МПа. Восстановленное молоко направляют в емкость для последующего смешивания с эмульсией заменителя молочного жира.
Рассчитанную массу заменителя молочного жира нагревают до 45-60°С до полного расплавления, вносят дистиллированные моноглицериды и перемешивают 5-10 мин.
Часть восстановленного молока из емкости массой из расчета получения 29,5-30,5%-ной жировой эмульсии нагревают до 45-60°С, соединяют с расплавленным заменителем молочного жира с добавленными дистиллированными моноглицеридами, перемешивают 5-10 мин и гомогенизируют при температуре 53-57°С и давлении 8,5-9,5 МПа.
При гомогенизации происходит диспергирование жировой фазы до мелких глобул, на поверхности которых формируется оболочка из белков, адсорбирующихся из водной среды, и дистиллированных моноглицеридов, адсорбирующихся изнутри каждой жировой глобулы. При этом на поверхности жировых глобул формируется плотная оболочка из взаимодействующих между собой дистиллированных моноглицеридов и белков, обеспечивающая стабильность эмульсии. В данном случае дистиллированные моноглицериды, благодаря своим ярко выраженным поверхностно-активным свойствам, выполняют роль связующего элемента между белками и жиром, упрочняя связь между ними. Чем большей площадью поверхности раздела «жир - вода» характеризуется образующаяся жировая эмульсия, тем большее количество дистиллированных моноглицеридов требуется.
Экспериментально установлено, например, что для покрытия общей площади поверхности раздела «жир - вода», образующейся в результате режимов гомогенизации жировой эмульсии при температуре 53-57°С и давлении 8,5-9,5 МПа, требуемое количество дистиллированных моноглицеридов составляет от 0,1 до 0,6% от массы заменителя молочного жира.
Полученную эмульсию направляют в емкость с оставшимся восстановленным молоком.
Смесь восстановленного молока и эмульсии заменителя молочного жира перемешивают 5-10 мин, пастеризуют при 68-72°С 20-25 с, охлаждают до 34-38°С. Вносят сычужный фермент из расчета образования сгустка за 30 мин и оставляют в покое до образования сгустка.
Способность смеси к свертыванию характеризуется данными, представленными в таблице 1, полученными с помощью вискозиметра, представляющего собой емкость с калиброванным отверстием в дне. Для этого готовят водный раствор из 2,5 г сычужного фермента и 95 мл питьевой воды температурой 30-35°С. Закрывают отверстие в дне емкости, наливают в нее 1 л подготовленной для сычужного свертывания смеси, вносят 10 мл приготовленного раствора сычужного фермента, перемешивают смесь с ферментом в течение 3-5 с, открывают отверстие, включив секундомер. Смесь свободно вытекает из емкости через отверстие, пока не свернется и не потеряет текучесть. Отмечают момент потери текучести с помощью секундомера.
Таблица 1
Смесь
Продолжительность образования сгустка, с
без добавки дистиллированных моноглицеридов (контроль)
124
с добавкой дистиллированных моноглицеридов (опыт)
108
Из результатов, представленных в таблице 1, следует, что смесь с добавкой дистиллированных моноглицеридов потеряла текучесть раньше, перестав вытекать из вискозиметра через 108 с, в то время как смесь без добавки дистиллированных моноглицеридов сохраняла жидкое состояние на 16 с дольше.
В таблице 2 представлена динамика комплексного модуля сдвига (Па), характеризующая изменение вязкоупругих свойств смесей в процессе образования сгустка.
Из представленных в таблице 2 данных следует, что за равные промежутки времени, прошедшие от момента внесения в смесь сычужного фермента, значения комплексного модуля сдвига в опытной смеси были выше. Через 30 мин к моменту готовности сгустка комплексный модуль сдвига в опытной смеси был в 2,25 раза больше, чем в контрольной смеси без добавки дистиллированных моноглицеридов. Следовательно, процесс формирования вязкоупругих свойств сгустка в смеси с добавкой дистиллированных моноглицеридов происходил более интенсивно.
Таблица 2
Смесь
Значения комплексного модуля сдвига (Па) через промежутки времени, прошедшего от момента внесения сычужного фермента
5 мин
10 мин
15 мин
20 мин
25 мин
30 мин
без добавки дистиллированных моноглицеридов (контроль)
0,015
0,017
0,027
0,065
0,258
5,438
с добавкой дистиллированных моноглицеридов (опыт)
0,032
0,041
0,058
0,320
4,502
12,235
Гель-точка (момент образования связной пространственной структуры сгустка) в контрольной смеси без добавки дистиллированных моноглицеридов наступила через 26,3 мин, в опытной смеси с добавкой дистиллированных моноглицеридов - через 22,2 мин, т.е. на 4 мин раньше.
Таким образом, предлагаемый способ производства сырного продукта за счет внесения в заменитель молочного жира перед эмульгированием дистиллированных моноглицеридов позволяет интенсифицировать процесс образования сгустка и улучшить его качество.
Пример
Для приготовления 100 кг смеси из восстановленного обезжиренного молока и заменителя молочного жира с массовой долей сухих веществ 13,8%, в том числе сухих обезжиренных веществ 10%, жира 3,8%, берут:
заменителя молочного жира
3,80 кг
сухого обезжиренного молока
10,55 кг
воды
85,65 кг
К 10,55 кг сухого обезжиренного молока добавляют 85,65 кг воды, подогретой до 45°С, при постоянном перемешивании до полного растворения сухого молока. Смесь фильтруют, охлаждают до 8°С, выдерживают 4 ч для набухания белков, нагревают до 45°С, гомогенизируют при давлении 6-7 МПа. Полученные 96,2 кг восстановленного обезжиренного молока направляют в емкость.
3,8 кг заменителя молочного жира нагревают до 50°С до полного расплавления, вносят 19 г дистиллированных моноглицеридов, перемешивают 5-10 мин. Вносят 8,85 кг восстановленного молока, подогретого до 50°С, перемешивают 10 мин и гомогенизируют при давлении 9 МПа и температуре 55°С. Полученную эмульсию направляют в емкость с оставшимся восстановленным молоком.
Смесь восстановленного молока и эмульсии заменителя молочного жира перемешивают 10 мин, пастеризуют при 72°С в течение 25 с, охлаждают до 36°С. Вносят 1,7 г сычужного фермента с активностью 100000 ед. и оставляют для свертывания.
Полученный сгусток отличается высокой упругостью и хорошей способностью к синерезису.