СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЯГКОГО СЫРА
METHOD FOR MANUFACTURE OF SOFT CHEESE

Изобретение относится к технологическим аспектам получения и обработки сырного сгустка и может быть использовано в сыроделии при производстве мягкого сыра.
Известен способ производства мягкого сыра, предусматривающий пастеризацию нормализованной смеси, охлаждение до температуры свертывания, внесение хлористого кальция, закваски молочнокислых бактерий и молокосвертывающего ферментного препарата, свертывание смеси, разрезку полученного сгустка, постановку и обработку сырного зерна, формование, самопрессование сырной массы, посолку и упаковку сыра (Николаев A.M. Технология мягких сыров / - М.: Пищевая промышленность, 1980. - С. 11-13).
Недостатком указанного способа является то, что при производстве сыра некоторая часть молочных белков и молочного жира теряется, отходя в сыворотку, что снижает его пищевую и биологическую ценность и эффективность использования молочного сырья.
Известен также способ производства сыра, предусматривающий подготовку молока к свертыванию (созревание, нормализацию по жиру, пастеризацию, подкрашивание), внесение хлористого кальция, введение молочнокислой закваски и сычужного фермента для свертывания молока, получение сгустка, его обработку для отделения сыворотки, перемешивание сгустка с образованием сырного зерна, формование и прессование, посолку и созревание сыра (Соколова З.С., Лакомова Л.И., Тиняков В.Г. Технология сыра и продуктов переработки сыворотки / - М.: Агропромиздат, 1992. - С.244-254).
Недостатком этого способа также является невысокая пищевая и биологическая ценность получаемого сыра, и низкая эффективность использования молочного сырья.
Наиболее близким предлагаемому изобретению по технической сущности является способ получения сыра домашнего «Карат» (Патент РФ №2191519, МПК А23С 19/02, А23С 19/076). Этот способ заключается в том, что в подогретое молоко вносят раствор солей полифосфата натрия в смеси с ортофосфатами натрия в количестве 90-110 г на 1 т молока в соотношении соответственно (1-10):1. Соотношение однозамещенного ортофосфата натрия к двузамещенному ортофосфату натрия и трехзамещенному ортофосфату натрия составляет соответственно 1:(0,1-2):(0,1-2). Молоко подогревают до температуры 50-55°С, сепарируют. Обезжиренное молоко пастеризуют, охлаждают до температуры заквашивания, заквашивают. Вносят хлористый кальций, сычужный порошок или пепсин. Перемешивают. Сквашивают, обрабатывают сгусток. Зерно подогревают, перемешивают, промывают водой. Зерно обсушивают и при получении сыра смешивают с солью и вкусовыми наполнителями. Соль вносят в количестве 1-10 г на 1 т готового продукта.
Однако согласно прототипу использование фосфатов натрия в указанных пропорциях также не приводит к повышению эффективности использования молочного сырья. Кроме того, полученный сыр приобретает специфический вкус и аромат, что сокращает потенциальное число потребителей.
Задачей настоящего изобретения является создание способа производства мягкого сыра, который позволил бы, при сохранении органолептических показателей, обеспечить снижение себестоимости продукта за счет повышения коэффициента использования молочного сырья.
10
4
6
2
Поставленная задача решается тем, что перед внесением молокосвертывающего препарата в молочную смесь вносят суспензию наночастиц фосфата кальция с размерами 2-20 нм в форме гидроксиапатита (Са(РO)(ОН)), молочную смесь перемешивают и выдерживают в спокойном состоянии.
Способ производства мягкого сычужного сыра осуществляют следующим образом: нормализованное по жиру молоко пастеризуют при температуре 72±2°С в течение 15-25 с; охлаждают до температуры свертывания (33±3°С); вносят в него закваску молочнокислых бактерий; перемешивают в течение 2-3 мин; вносят в полученную смесь хлористый кальций в соотношении 20-40 г на 100 кг смеси; перемешивают в течение 1-3 мин; вносят суспензию наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита в количестве 0,02-0,08%; молочную смесь перемешивают и выдерживают в спокойном состоянии 2-8 минут; вносят молокосвертывающий ферментный препарат, перемешивают; выдерживают смесь до ее свертывания; производят разрезку полученного сгустка, постановку и обработку сырного зерна; производят формование и самопрессование сырной массы, посолку и упаковку сыра.
Технический результат этого решения состоит в том, что внесение в молочную смесь наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита снижает время начала гелеобразования, увеличивает модуль упругости геля, снижает массовую долю влаги, увеличивает массовую долю жира, лактозы и кальция в получаемом сыре.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с его прототипом показывает, что основным отличительным признаком от прототипа является внесение в молочную смесь не солей, растворимых в воде, а нерастворимых наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита.
Из уровня техники известно, что фосфатные ионы участвуют в формировании сычужных сгустков (Мироненко И.М. "Школа сыроделия. Особенности процессов подготовки молока к сычужному свертыванию" / Ж: "Сыроделие и маслоделие", №3, 2012, С. 35-39). Механизм действия фосфат-ионов, являющихся результатом диссоциации солей в растворе, сводится к увеличению прочности структурных связей между отдельными молекулами параказеина за счет вновь образующихся ионных связей. При использовании нерастворимых наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита механизм образования структурных связей в сычужном сгустке принципиально иной. Наночастицы гидроксиапатита не диссоциируют в растворе, а являются центрами агрегации молекул параказеина, что обеспечивает изменение структуры молочного сгустка, сопровождающееся изменением его физико-химических свойств.
Объясняется получение положительного эффекта от внесения нерастворимых наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита следующим.
Известно, что в нативном молоке присутствует коллоидальный фосфат кальция, локализованный преимущественно внутри мицелл казеина и соединяющий между собой отдельные молекулы казеина в глобулу, что говорит о его структурирующей функции. Биологической функцией нативного коллоидального фосфата кальция молока, выработанной за миллионы лет эволюции млекопитающих, является обеспечение детского организма солями кальция, необходимыми для формирования скелета, в оптимально доступной форме. Известно также, что коллоидальный фосфат кальция в мицеллах казеина представляет собой наночастицы размерами от 5 до 10 нм, а их структура имеет, преимущественно, форму гидроксиапатита. Аналогичные по составу, форме и размерам наночастицы фосфата кальция присутствуют и в крови млекопитающих, что говорит о его биологической ценности и жизненной необходимости.
Использование в заявляемом решении наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита, близких по своим размерам и свойствам к нативному коллоидальному фосфату кальция, объясняет получение положительных результатов при производстве мягкого сыра с точки зрения взаимодействия молекул и мицелл казеина.
Технические результаты были подтверждены сравнительными экспериментальными исследованиями при производстве мягкого сыра в трех выработках, каждая из которых включала параллельную выработку сыра по известному и по заявляемому способу в двух одинаковых сыродельных ваннах при одинаковых технологических режимах из одного и того же молока. Параллельная выработка сыров позволила исключить влияние свойств молока и технологических режимов на получаемые результаты, а последовательное проведение трех выработок сыра в различных внешних условиях (разные дни и разное молоко) повысило статистическую значимость получаемых результатов исследований. Проведение выработок сыров по заявляемому способу отличалось от выработок по известному способу тем, что перед внесением молокосвертывающего ферментного препарата в молочную смесь вносили суспензию наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита, имеющих размеры от 2 до 20 нанометров, в количестве 0,025% относительно массы молочной смеси, а молочную смесь перемешивали и выдерживали в спокойном состоянии 5 минут. Количество вносимых наночастиц фосфата кальция было выбрано на основе предварительных исследований, которые показали, что их внесение в количестве менее 0,02% не дает статистически значимых различий в получаемых результатах, по сравнению с известным способом, а внесение в количестве более 0,08% практически не дает прироста положительного результата. Длительность перемешивания и выдержки молочной смеси в спокойном состоянии также было выбрана на основе предварительных исследований, которые показали, что перемешивание и выдержка менее 2 мин не дает статистически значимых различий в получаемых результатах, по сравнению с известным способом, а более 8 мин практически не дает прироста положительного результата.
Полученные технические результаты поясняются примером и приведены в таблице и фигурах 1-5.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показаны результаты исследований кинетики изменения модуля упругости в процессе свертывания молока в контрольном (К) и опытном (О) образцах на примере выработки №3.
На фигуре 2 представлена диаграмма, показывающая массовую долю влаги в контрольном и опытном образцах сыра по трем выработкам.
На фигуре 3 представлена диаграмма, показывающая массовую долю жира в контрольном и опытном образцах сыра по трем выработкам.
На фигуре 4 представлена диаграмма, показывающая массовую долю лактозы в сыворотке контрольного и опытного образцов сыра по трем выработкам.
На фигуре 5 представлена диаграмма, показывающая массовую долю кальция в контрольном и опытном образцах сыра по трем выработкам.
Пример
Выработка мягкого сыра типа "Славянский"
При составлении смеси для контрольного образца использовали нормализованное по жиру молоко, которое пастеризовали при температуре 72°С в течение 15 с; охлаждали до температуры свертывания 34°С; вносили в него закваску молочнокислых бактерий; перемешивали в течение 3 мин; вносили в полученную смесь хлористый кальций в соотношении 40 г на 100 кг смеси; и расчетное количество сычужного фермента.
При составлении смеси для опытного образца вносили раствор хлористого кальция из расчета 40 г на 100 кг и дополнительно суспензию наночастиц фосфата кальция в форме гидроксиапатита (ГАП) из расчета 25 г на 100 кг. После внесения наночастиц ГАП проводили перемешивание смеси в течение 5 минут перед внесением расчетной дозы сычужного фермента.
Дальнейшие операции и параметры технологических процессов в контрольном и опытном вариантах выработки сыра были одинаковы и включали: свертывание смеси при температуре 35°С; разрезку полученного молочного сгустка и отделение сыворотки; постановку и обработку сырного зерна; формование и самопрессование сырной массы; посолку и упаковку сыра.
Пример кинетики процесса изменения модуля упругости при свертывании молока в контрольном и опытном образцах в выработке 3, записанной с помощью специализированной информационно-измерительной системы, показан на фиг. 1.
Из приведенных графиков видно, что внесение наночастиц ГАП привело к уменьшению времени начала гелеобразования и увеличению модуля упругости геля. Время начала гелеобразования в опытном образце снизилось почти на 40%, а модуль упругости геля увеличился на 20% по сравнению с контрольным образцом.
Органолептическая оценка сгустка перед разрезкой в опытном образце с наночастицами ГАП показала его большую плотность. Разрезка сгустка опытного образца была произведена через 25 мин после внесения сычужного фермента, а контрольный образец был признан пригодным к разрезке через 32 мин. При обработке зерна процесс синерезиса в опытном образце шел активнее и зерно обрабатывалось быстрее.
Через сутки контрольный и опытный образцы сыра подвергались реологическим исследованиям с использованием реогониометра Вайссенберга R-19. В таблице приведены результаты реологических исследований контрольного и опытного образцов сыра через сутки после его выработки. Из приведенных в таблице данных следует, что как модуль упругости, так и модуль потерь зависят от внесения наночастиц ГАП в молоко. При этом значения модуля упругости и модуля потерь, характеризующего вязкость опытного образца сыра с наночастицами ГАП на 20% выше, чем у контрольного образца.
Органолептические исследования, проведенные дегустационной комиссией, показали, что органолептические показатели опытного образца не хуже аналогичных показателей контрольного образца, что подтверждается Протоколами заседаний дегустационной комиссии.
После разрезки и вымешивания сгустка были отобраны пробы молочной сыворотки и проведены анализы на определение в ней массовой доли белка, массовой доли лактозы, массовой доли жира и массовой доли кальция.
Параллельно с проведением реологических исследований свойств выработанного сыра после самопрессования были проведены физико-химические анализы контрольного и опытного образцов сыра. При проведении анализов определяли массовую долю влаги, активную кислотность, массовую долю жира и массовую долю кальция.
На фиг. 2 приведены аналитические данные по содержанию влаги в контрольном и опытном образцах сыра по трем параллельным выработкам, из которых видно, что в опытном образце сыра с наночастицами ГАП массовая доля влаги меньше, чем в контрольном образце. Этот результат подтверждает результаты реологических исследований, приведенные в таблице и может быть объяснен образованием наночастицами ГАП дополнительных структурных связей, повышающих упругость и вязкость структуры сгустка.
На фиг. 3 приведены аналитические данные по содержанию жира в контрольном и опытном образцах сыра по трем выработкам, из которых следует, что в опытном образце с наночастицами ГАП массовая доля жира больше, чем в контрольном образце.
На фиг. 4 приведены данные по массовой доле лактозы в сыворотке контрольного и опытного образцов сыра по трем выработкам, из которых видно, что наблюдается небольшое, но устойчивое снижение массовой доли лактозы в сыворотке опытного образца по сравнению с контрольным. Полученный результат может быть объяснен адсорбцией лактозы на поверхности наночастиц ГАП.
На фиг. 5 представлены диаграммы, показывающие, что внесение наночастиц ГАП повышает массовую долю кальция во всех опытных образцах, по сравнению с контрольными образцами.
Проведенные исследования показали, что создан способ производства мягкого сыра, в котором наночастицы ГАП абиотического происхождения положительно влияют на процесс ферментативного гелеобразования в молоке и снижают себестоимость продукта за счет повышения коэффициента использования молочного сырья.