СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МОЛОКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ СЫРА
MILK PREPARATION METHOD FOR CHEESE MANUFACTURE

Изобретение относится к сыродельной отрасли молочной промышленности и может быть использовано при производстве полутвердых сыров с низкой температурой второго нагревания для повышения сыропригодных свойств молока с низкой титруемой кислотностью и для ускорения созревания полутвердых сыров.
Известны факты использования фосфатов кальция для улучшения сычужной свертываемости молока.
Так, например, Воробьев А.И. испытывал однозамещенный фосфат кальция, от полной замены хлористого кальция до 50:50 с хлористым кальцием (Воробьев А.И. XXII Международный конгресс по молочному делу, 1963; Воробьев А.И. Применение фосфорнокальциевых солей в сыроделии. - ВНИМИ, Пушкин, 1940, с.27). Выявлено улучшение консистенции сыров голландской группы, уменьшение горечи, увеличение выхода.
Гудков А.В. с соавторами при разработке технологии сыра из молока с повышенной температурой пастеризации испытывали тот же монофосфат кальция для улучшения свертывания (Изучить основные закономерности, динамику и факторы формирования структурно-механических и микроструктурных свойств сычужных сгустков и сычужных сыров с целью разработки теоретических основ управления биотехнологическими процессами и консистенцией продукта. Отчет ВНИИМС о НИР по теме №720.95 (промежуточный) - Углич, 1995, 45 с.; Отчет ВНИИМС о НИР по теме №720.95 (промежуточный) - Углич, 1996, 133 с.). Помимо основной задачи - улучшения свертывания, были решены задачи повышения качества сыра (улучшения консистенции, получения более выраженного сырного вкуса, меньшей горечи), интенсификации процесса изготовления сыра и повышения выхода сыра.
Применение монофосфата кальция разрешено и регламентировано ГОСТ 52972-2008 «Сыры полутвердые. Технические условия».
Однако применение монофосфата кальция вызывает определенные сложности из-за плохой его растворимости в воде.
Известны факты использования однозамещенного фосфата натрия в сыроделии. Так, например, Лебедева К.С., Климовский И.И., Гибшман М.Р. испытывали однозамещенный фосфат натрия в количестве от 50 г до 70 г соли на 100 кг молока (Лебедева К.С., Климовский И.И., Гибшман М.Р. Испытание отдельных стадий технологии сыра с целью ускорения его производства. Отчет о НИР, ВНИИМС, Углич, 1950 г., 73 с.). Было отмечено сокращение продолжительности обработки сырного зерна (в 2,0-2,5 раза), увеличение использования сухих веществ молока (на 1,5-2,0%), ускорение созревания (отмечалась более высокая степень зрелости, выраженная в градусах Шиловича и большая «глубина» протеолиза, как отношение продуктов глубокого распада белка к общему количеству азота в сыре).
Однако, вследствие применения излишне высокой дозы солей, опытные сыры имели своеобразный вкус, излишне нежную консистенцию, не соответствующую консистенции типичного голландского сыра.
Известно о способности некоторых фосфатов связывать сывороточные белки, тем самым повышать степень использования сухих веществ молока при выработке сыра. Известны запатентованные способы повышения выхода сыра при добавлении в молоко полифосфата натрия или полиметафосфата калия во Франции, США, ФРГ (L-Chandow M.A. et al. Production of Ras cheesefrom recombined milk. Effekts of some salts. Egyptian journal of Dairy Science, 1983, v. 11, N 1, p.87-94 - DSA, 1984, v. 46, N 5, p.364; Rukke E.O. Aktuelle prosessfakforee ved behandling av melkerastoff. DSA, 1987, N 10, p.707 - Meieriposten 1987, v.75, N 2 //p.33-38, 57-62).
Однако вышеупомянутые соли обладают высокими эмульгирующими свойствами. Это в совокупности со способностью к связыванию сывороточных белков также приводит к получению нетипичного вкуса для полутвердых сыров, но может быть использовано при производстве мягких сыров.
Анализ вышеуказанных технических решений свидетельствует, что корректирование солевого состава молока путем внесения различных фосфатов позволяет технически просто, но достаточно эффективно воздействовать на весь технологический процесс выработки сыра.
Однако приведенные известные решения недостаточно технологичны для реализации в промышленных условиях при производстве полутвердых сыров с низкой температурой второго нагревания.
Так, применение фосфатов кальция неудобно из-за их плохой растворимости.
Применение однозамещенного фосфата натрия в сыроделии изначально преследовало цель существенного сокращения продолжительности обработки сырного зерна в сыродельной ванне. С этим были связаны высокие концентрации применяемых солей и получение сыра с нетипичным вкусом и излишне нежной консистенцией.
Применение в сыроделии таких фосфатов, как полифосфат натрия или полиметафосфат калия, приводит к связыванию сывороточных белков, что не всегда желательно при производстве полутвердых сыров, т.к. сывороточные белки способствуют удержанию большого количества воды в сырной массе, а продукты их протеолиза могут обладать горьким вкусом.
Известно, что вторичная фаза коагуляции молока при образовании сычужного сгустка (фаза флокуляции) зависит от концентрации ионов Са и может проходить только при наличии в молоке определенного количества этих ионов. Добавление в молоко солей кальция при нарушении баланса кальция под воздействием тепловой обработки, охлаждении или вследствие отклонений состава молока стало общепринятой практикой и способствует увеличению твердости сычужного геля. Традиционно в молоко добавляют стандартный раствор хлорида кальция.
++
-
2
Катионы двухвалентного кальция (Са), образующиеся при диссоциации CaCl в водной среде, взаимодействуя с отрицательно заряженными функциональными группами белковых молекул, формируют «кальциевые мостики» - дополнительные сшивки между молекулами белка, упрочняющие структуру геля. При этом анион Cl или остается в растворе, или электростатически взаимодействует с положительно заряженными участками белковых молекул. В силу своей одновалентности анион хлора не может участвовать в образовании дополнительных межструктурных связей, и потому его роль в процессе гелеобразования незначима (Производство сыра: технология и качество. Перевод с французского под ред. Г.Г. Шиллера. Москва, Агропромиздат, 1989, 496 с.).
Наличие хлорида кальция сокращает продолжительность сычужной коагуляции. Однако избыток хлорида кальция приводит к формированию излишне плотного, неэластичного сгустка, способствует получению сыра с горьким вкусом и грубой консистенцией (Скотт Р., Робинсон Р.К., Уилби Р.А. Производство сыра: научные основы технологии. СПб. Профессия. 2005. 459 с.).
4
3-
2+
В настоящее время доказано, что на сычужную свертываемость оказывает влияние не только концентрация и активность ионов Са, но и фосфат-ионов (PO ). Определенный уровень фосфатов необходим для межмолекулярного взаимодействия внутри мицеллы. При повышении количества фосфатов количество Са, необходимое для агрегации, снижается.
4
4
2
4
3-
+
2-
-
Ионы PO  могут присоединять к себе ионы Н с образованием HPO  и HPO  (Lucey J.А. 1992. Acid-base buffering and rennet coagulation properties of milk systems. Ph.D. Diss., Univ. College Cork, Ireland). Таким образом, фосфат-ион играет важную роль в повышении буферности сырной массы, предотвращая ее от перекисания.
Фосфат-анионы, в отличие от хлорид-аниона, являются анионами-коагулянтами, улучшающими коагуляционные свойства молока. Добавление фосфатов способствует получению более эластичного сгустка, дающего меньше сырной пыли.
При пастеризации молока наряду с выпадением в осадок кальциевых солей, то же происходит и с водорастворимыми фосфорными солями. Поэтому исходные коагуляционные свойства молока не могут быть полностью восстановлены только с помощью увеличения вносимой дозы хлористого кальция, прежде всего из-за уменьшения в молоке не только кальция, но и фосфата, связанного с кальцием и белком, за счет образования нерастворимых фосфатов кальция.
При подготовке молока к выработке сыра происходит изменение казеинат-кальций-фосфатного комплекса (ККФК) молока за счет жизнедеятельности молочнокислой микрофлоры и образования возрастающего во времени количества молочной кислоты, которое вызывает соответствующее изменение концентрации ионов водорода. При этом меняется не только величина рН, но и происходит отщепление части кальция от ККФК молока, так называемая частичная деминерализация комплекса.
Изменения, обусловленные первоначальным состоянием ККФК, а затем и полученным на его основе под воздействием молокосвертывающего фермента параказеинат-кальций-фосфатного комплекса (ПККФК), определяют как окончательные свойства сыра, так и его видовые особенности.
При этом декальцинирование ККФК значительно легче, чем ПККФК, при этом параказеиновый комплекс становится более рыхлым, доступным и намного быстрей поддается действию протеолитических ферментов (Дьяченко П.Ф., Щедушнов С.В., Эль-Абд. М., Изменение казеинат-кальций-фосфатного комплекса в производстве сыра с чеддеризацией. XVIII Международный конгресс по молочному делу. М., 1972, с.199; Овчинников А., Ведяшкин П. Влияние кальция на консистенцию сыра. Молочная промышленность, №11, 1950, с.38-39).
Регулирование степени деминерализации сырной массы в процессе молочно-кислого брожения, а также ее активной кислотности является одним из условий ускорения ферментации белковых веществ молока.
Проведение деминерализации ККФК только за счет развития заквасочной микрофлоры (как предлагается в патенте РФ №2105490) - процесс длительный по времени и не всегда приводит к необходимым результатам. Особенно в современных условиях при использовании заквасок прямого внесения, когда процесс наращивания кислотности перед свертыванием может занимать более 1 ч. Это не желательно в условиях промышленного производства из-за удлинения процесса выработки сыра и развития (культивирования) бактериофага к заквасочной микрофлоре.
Натриевые соли органических кислот традиционно являются солями, используемыми при производстве плавленых сыров. Ионы натрия способны замещать кальций в мицелле казеина, что является действием, аналогичным деминерализации ККФК за счет молочной кислоты. Это создает условия для регулирования консистенции сыра в сторону более мягкой и пластичной.
2
4
Из всех фосфатов натрия только однозамещенный фосфат натрия (NaHPO) способствует ускорению сычужного свертывания и интенсификации синерезиса сыворотки из сырного зерна.
Таким образом, корректирование солевого состава молока путем внесения однозамещенного фосфата натрия при подготовке его к сычужному свертыванию позволит технически просто, но достаточно эффективно воздействовать на процессы сычужного свертывания молока и выработки сыра, влиять на созревание сыра.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому техническому решению является способ внесения в молоко однозамещенного фосфата натрия, предложенный Лебедевой К.С., Климовским И.И., Гибшман М.Р. (Лебедева К.С., Климовский И.И., Гибшман М.Р. Испытание отдельных стадий технологии сыра с целью ускорения его производства. Отчет о НИР, ВНИИМС, Углич, 1950 г., 73 с.).
Его характерной особенностью является внесение монофосфата натрия в молоко после пастеризации в количестве от 50 г до 70 г соли на 100 кг молока. Соль вносится перед внесением закваски, в дополнение к хлористому кальцию. Впоследствии данный способ получил название «метод ускоренной выработки».
Выработку сыра по данному способу предлагается проводить при следующих режимах и параметрах (из расчета на 100 кг молока). Молоко после приемки очищают, нормализуют, пастеризуют, охлаждают до температуры свертывания. Температура свертывания молока - 34°С, при этой температуре вносят раствор хлористого кальция в количестве 15-20 г, раствор однозамещенного фосфата натрия в количестве 50-70 г. Закваска вносится в количестве 2-4%. При этом кислотность молочной смеси повышается до 25-28°Т. Сычужный фермент вносится из расчета 2,5 г, продолжительность свертывания - 13-15 мин. Готовый сгусток разрезают для постановки зерна в течение 10-15 мин, затем приступают ко второму нагреванию, которое длится 8-10 мин. Температура второго нагревания - 42-43°С. При этой температуре зерно вымешивают до готовности, этот процесс занимает в среднем 20-25 мин, продолжительность всей обработки с момента разрезки сгустка до конца вымешивания 40-50 мин.
Процессы формования, прессования и созревания сыра производятся обычным способом.
Однако, вследствие применения излишне высокой дозы солей, опытные сыры имели своеобразный вкус, излишне нежную консистенцию, не соответствующую консистенции типичного полутвердого сыра. Данный способ был рекомендован для производства сыров пониженной жирности, объем потребления которых ограничен.
Сыроделие наиболее требовательно к качеству молока. Эти требования обобщает понятие «сыропригодность».
Одним из основных свойств молока, от которого напрямую зависит сыропригодность молока, является его титруемая кислотность. Оптимальная титруемая кислотность свежего молока для выработки сыра должна находиться в диапазоне от 16 до 18°Т.
Если молоко с кислотностью выше 18°Т можно без особых проблем направить на выработку мягких или рассольных сыров, то молоко с кислотностью ниже 16°Т плохо свертывается молокосвертывающим ферментом, дает дряблый, плохо поддающийся обработке сгусток с большим количеством сырной пыли.
Целью изобретения является корректирование солевого состава молока путем внесения однозамещенного фосфата натрия при подготовке молока к сычужному свертыванию, в дополнение к хлористому кальцию, с целью повысить сыропригодность молока, эффективно воздействовать на процессы сычужного свертывания молока и выработки сыра, влиять на процессы созревания сыра с помощью деминерализации (декальцинирования) ККФК и ПККФК.
2
4
2
4
Поставленная цель достигается путем внесения однозамещенного фосфата натрия (NaHPO). Эта соль обладает низким пептонизирующим эффектом, имеет активную кислотность 5% раствора NaHPO - 4,5 рН.
Технический результат при осуществлении предлагаемого изобретения состоит в повышении сыропригодности молока по показателю «титруемая кислотность», ускорении свертывания молока молокосвертывающим ферментом, улучшении качества сычужного сгустка - повышении его прочности и эластичности, ускорении обработки сырного зерна в сыродельной ванне, снижении количества «сырной пыли» в результате внесения фосфата натрия однозамещенного в молоко с титруемой кислотностью ниже 16,5°Т в количестве от 10 до 30 г/100 кг молока; а также в изменении консистенции сыра (повышении пластичности, «сливочности», снижении твердости, резинистости сырной массы) и ускорении срока созревания сыра в результате внесения однозамещенного фосфата натрия в количестве от 30 до 50 г/100 кг молока.
Указанный технический результат достигается тем, что согласно предлагаемому способу подготовки молока для выработки сыра молоко нормализуют, пастеризуют при температуре 72-74°С с выдержкой 20 сек, охлаждают до температуры свертывания 32±2°С, вносят хлористый кальций в количестве 0,025±0,015% в виде раствора концентрацией 35±5%, перемешивают в течение 5-10 мин, затем вносят фосфорнокислый натрий однозамещенный в виде раствора концентрацией 35±5%, количество которого может варьироваться в зависимости от целей использования: для повышения сыропригодности молока при его низкой титруемой кислотности - от 0,01 до 0,03%; для ускорения срока созревания сыра и повышения пластичности и «сливочности» сырной массы - от 0,03 до 0,05% от исходного сырья, перемешивают в течение 5-10 мин, вносят бактериальную закваску и молокосвертывающий ферментный препарат.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
1. Для целей повышения сыропригодных свойств молока в молоко, имеющее титруемую кислотность 16,5°Т и менее, очищенное, нормализованное по массовой доле жира, после проведения пастеризации и охлаждения до температуры свертывания, при температуре 32±2°С вносят хлористый кальций в количестве 0,025±0,015% в виде раствора концентрацией 35±5%. После внесения хлористого кальция молоко тщательно перемешивают в течение 5-10 мин. Затем вносят фосфорнокислый натрий однозамещенный в количестве 0,02±0,01% также в виде раствора концентрацией 35±5%. После внесения соли молоко тщательно перемешивают в течение 5-10 мин. После внесения солей кислотность молочной смеси повышается до 19-20°Т.
Затем вносят бактериальную закваску в дозах, рекомендованных для выработки полутвердых сыров, как правило, это количество составляет 1,0±0,5% и молокосвертывающий фермент по кружке ВНИИМС. После проведения процесса свертывания молочной смеси осуществляют технологические операции, характерные для получения полутвердого сыра, а именно, разрезку и постановку сырного зерна, вымешивание, второе подогревание, отбор сыворотки, внесение пастеризованной воды, формование, самопрессование, прессование, посолку, созревание.
2. Для целей изменения консистенции сыра в сторону повышения его пластичности, «сливочности», снижения твердости, резинистости сырной массы и ускорения срока созревания сыра молоко после приемки подвергают очистке, нормализуют по соотношению жир/белок, обеспечивающему в готовом продукте требуемую массовую долю жира (от 30 до 50% в сухом веществе), пастеризуют при температуре 72-74°С с выдержкой 20 сек, охлаждают до температуры свертывания 32±2°С, вносят хлористый кальций в количестве 0,025±0,015% в виде раствора концентрацией 35±5%. После внесения хлористого кальция молоко тщательно перемешивают в течение 5-10 мин.
Затем вносят фосфорнокислый натрий однозамещенный в количестве 0,04±0,01% также в виде раствора концентрацией 35±5%. После внесения соли молоко тщательно перемешивают в течение 5-10 мин. После внесения солей кислотность молочной смеси повышается до 20-23°Т.
Затем вносят бактериальную закваску в количестве 0,7±0,2%. При этом кислотность молочной смеси повышается еще на 0,5-1,0°Т и составляет 20,5-24,0°Т.
Сычужный фермент вносится по кружке ВНИИМС из расчета на 30±5 мин свертывания. Готовый сгусток разрезают для постановки зерна в течение 15±5 мин, затем приступают ко второму нагреванию, которое длится 15±5 мин.
Поскольку внесение фосфорнокислого натрия ускоряет прохождение технологических процессов (образование сгустка под воздействием молокосвертывающего фермента, выделение сыворотки из сырного зерна и его обработку), то возможно снизить температуру второго нагревания до 39±1°С.
При этой температуре зерно вымешивают до готовности, этот процесс занимает в среднем 20-25 мин. Продолжительность всей обработки с момента разрезки сгустка до конца вымешивания в среднем составляет 60±5 мин.
В процессе обработки сырного зерна производят отбор сыворотки в один или два приема. Общее количество отобранной сыворотки составляет 50±10%. В конце обработки сырного зерна добавляют пастеризованную воду при температуре 40±2°С в количестве 30±5%. Кислотность сыворотки в конце обработки должна составлять 10±2°Т.
Далее проводят процессы формования любым способом (из пласта, наливом или насыпью), самопрессования и прессования сыра. Головки сыра солят в рассоле, имеющем 20±2% концентрацию поваренной соли, в течение от 4 до 16 ч.
Масса головки сыра не должна превышать 3,0 кг для того, чтобы обеспечить равномерное распределение поваренной соли в сыре к концу созревания.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Выработка сыра ускоренного созревания из молока с титруемой кислотностью 16°Т.
1000 кг молока, нормализованного по массовой доле жира, кислотностью 16°Т, пастеризуют при 72°С с выдержкой 20 сек, охлаждают до 32°С. Вносят 1000 мл 30%-ного раствора хлористого кальция, перемешивают 7 мин. Затем вносят 1600 мл 30% раствора фосфорнокислого натрия однозамещенного, перемешивают 7 мин. Затем вносят 10 л бактериальной закваски для мелких сычужных сыров и 25 г молокосвертывающего препарата в виде водного раствора (количество определено по кружке ВНИИМС) из расчета получения сгустка, нормального по плотности, в течение 30 мин. Разрезку сгустка и постановку сырного зерна проводят механическими ножами-мешалками, скорость движения которых регулируют в соответствии с требуемой степенью дробления или интенсивности вымешивания.
Через 10 мин после разрезки сгустка ножи-мешалки останавливают и удаляют 40% сыворотки. Температуру второго нагревания устанавливают 39°С. Продолжительность второго нагревания - 15 мин. Продолжительность вымешивания сырного зерна после второго нагревания составляет 25 мин. Готовность сырного зерна определяют по его физическому состоянию, упругости и клейкости, а также получением в сыре после прессования массовой доли влаги в пределах 47%. После дополнительного удаления еще 20% сыворотки, в оставшееся сырное зерно с сывороткой вносят пастеризованную и охлажденную до 42°С воду в количестве 30%. Кислотность сыворотки в конце обработки сырного зерна - 9,0°Т.
2
2
Сыры формуют из пласта, размер которого устанавливают в зависимости от числа головок по расчету. Пласт подпрессовывают под слоем сыворотки в течение 15 мин при давлении 1 кПа (0,01 кгс/см), а затем разрезают на бруски, соответствующие размерам форм, и помещают в формы. Сыры в формах выдерживают в течение 25 мин для самопрессования. Сыры прессуют в течение 1,5 ч при постепенном повышении давления от 10 кПа до 30 кПа (от 0,1 до 0,30 кгс/см).
После прессования сыры солят в рассоле концентрацией 18% и температурой 10°С в течение 10 ч. После посолки сыры выдерживают 1 сут в солильном помещении для обсушки при температуре 12°С и относительной влажности воздуха 90%. После обсушки сыры упаковывают в полимерные пакеты и помещают на 15 сут в камеру созревания с температурой воздуха 13°С.
Выработанный сыр в 15-дневном возрасте имел от слабо до умеренно выраженного сырного вкус и запах, пластичную, нежную консистенцию; рисунок в виде глазков круглой и угловатой формы, слабо-желтый, однородный по всей массе цвет теста.
Пример 2. Выработка сыра ускоренного созревания из молока с титруемой кислотностью 18°Т.
Проведение процесса выработки сыра при кислотности молока 18°Т отличается от приведенного примера количеством однозамещенного фосфата натрия. На 1000 кг молока вносят 1000 мл 30% раствора фосфорнокислого натрия однозамещенного.
Пример 3. Улучшение сыропригодных свойств молока.
Для улучшения сыропригодных свойств молока-сырья для выработки сыра в молоко, имеющее титруемую кислотность 15,5°Т, вносят 700 мл 30% раствора фосфорнокислого натрия однозамещенного на 1000 кг молока. При этом титруемая кислотность молока повышается на 1,0°Т. Дальнейший процесс выработки сыра ведут согласно технологической инструкции на конкретный вид полутвердого сыра.