СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ТВОРОГА
CURD FREEZING METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к холодильной технологии молочных продуктов с использованием хладоагента, и может применяться, в частности, при хранении творога.
Известен способ консервирования кобыльего молока холодом для производства кумыса, включающий замораживание кобыльего молока в пакетиках из полимерных и комбинированных материалов с объемом 1000±50 мл в низкотемпературных камерах с температурным режимом от -22 до -32°С в течение 1,5-2 ч и с последующим хранением до 6 месяцев в морозильных камерах и ледниках с температурным режимом -15°С (РФ патент 2272415, А23С 3/04, 2005).
К недостаткам способа консервирования молока можно отнести то, что при медленном замораживании в воде образуются кристаллики льда, в жидкой незамерзшей части повышается концентрация коллоидных частиц и электролитов. Концентрация электролитов в коллоидном растворе может настолько увеличиться, что это приведет к снижению зарядов белковых молекул и вызовет их дегидратацию, денатурацию, а затем агрегацию денатурированных белков. Оттаявшее молоко с частично денатурированным белком не восстанавливается до коллоидного раствора.
Кроме того, при медленном замораживании происходит расслоение кобыльего молока на слои: верхний слой более мягкий и обогащен жиром, периферический - прозрачный и состоит преимущественно из кристаллов льда, центральный - белый, с высокой концентрацией белков, сахара, золы, нижний - со значительным содержанием белка. После размораживания такое молоко значительно хуже скисает или в нем образуются отдельные хлопья. Медленное замораживание приводит к снижению рН остаточной жидкости, получению более крупных кристаллов льда, дополнительной дестабилизации казеина и оболочек жировых шариков, а также к кристаллизации лактозы.
Известен способ замораживания пищевых продуктов жидким азотом, перемещаемых на ленте конвейера в туннельном скороморозильном аппарате, включающий обдув продуктов парами испарившегося жидкого азота в зоне предварительного охлаждения, последующее орошение продукта жидким азотом в зоне замораживания и прохождение замороженных продуктов через зону выравнивания температуры. Продолжительность этапа обдува продуктов парами испарившегося азота выбирают, исходя из замораживания 35-45% объема продукта, остальной продукт замораживают на этапе орошения жидким азотом (РФ патент 2000126187 A, F25D 3/10, F25D 13/06, 2003 г.).
Недостатком вышеописанного способа замораживания применительно к творогу является его продолжительность, т.к. процесс низкотемпературной обработки продукта по данному способу осуществляют в три этапа.
Кроме того, осуществление вышеописанного способа замораживания приводит к значительному повышению себестоимости продукта вследствие большого расхода жидкого азота из-за того, что продукт замораживают в не расфасованном виде - блоками в туннельном объеме морозильного аппарата, куда подают жидкий азот, который рассеивается по туннельному объему. Как известно из литературы (О.Н.Анохина, Б.Н.Семенов. «Научные основы и технологические аспекты холодильной технологии рыбных продуктов с использованием азота. Калининград, 2009, стр.32), расход жидкого азота на замораживание продукта в морозильном аппарате составляет 1,2-1,5 кг на 1 кг продукта, что существенно повышает себестоимость творога. В конце срока хранения замороженного творога осуществляют дефростацию блоков творога и производят расфасовку перед отправкой потребителю. Это продолжительный и трудоемкий процесс, который неизбежно сопровождается микробиологическим обсеменением продукта, что сокращает срок его реализации в торговой сети. Суммарные потери продукта с учетом операций дефростации и расфасовки возрастают.
Известно устройство для замораживания пасто-фаршеобразных пищевых продуктов (SU №1655436 А1, опубл. 15.06.1991 г.), принятое за ближайший аналог. Способ замораживания пищевых продуктов, включая творог, при использовании данного устройства осуществляется в два этапа: на первом этапе, используя жидкий азот, производят замораживание продукта лишь в центральной части емкости, после чего, на втором этапе, производят замораживание продукта, находящегося у стенок емкости, непосредственно в холодильной камере.
К недостаткам описанного способа замораживания творога можно отнести пониженные качественные характеристики творога:
во-первых, вследствие образования в твороге кристаллов льда разного размера, из-за двухстадийного способа замораживания (криогенное замораживание центра продукта с последующим домораживанием продукта в холодильной камере);
во-вторых, вследствие неизбежного микробиологического обсеменения творога при последующей дефростации и расфасовке, тем более, что оставшиеся в твороге в процессе заморозки азотом чехлы создадут дополнительные антисанитарные условия, в которых будет проходить процесс дефростации;
в-третьих, при замораживании жидким азотом не определяется оптимальная доза жидкого азота с учетом жирности творога;
в-четвертых, производят замораживание больших объемов продукта, что увеличивает продолжительность процесса низкотемпературной обработки.
Перечисленные недостатки отрицательно скажутся на качестве творога, сократят срок его реализации в торговой сети, кроме того, увеличатся суммарные потери продукта при проведении операций дефростации и расфасовки.
Изобретение решает задачу сохранения качества творога, сокращения процесса замораживания и снижения себестоимости замороженного творога за счет замораживания предварительно расфасованного творога и использования оптимального количества жидкого азота с учетом жирности творога и высоты слоя творога в таре. Замораживание расфасованного творога исключает дефростацию и фасовку творога перед его реализацией, что уменьшает суммарные потери продукта.
Для получения необходимого технического результата в известном способе замораживания творога, включающем использование жидкого азота, предлагается предварительно производить расфасовку свежеприготовленного творога в порционную потребительскую тару, причем высоту слоя творога в таре предлагается выбрать не более 40 мм, жидкий азот добавлять в количестве 30,0-60,0% от массы продукта с учетом жирности творога, после чего тару герметизировать и хранить. Предлагается для обезжиренного творога выбирать максимальное количество жидкого азота, а для творога с жирностью 23% - минимальное. Хранить замороженный творог предлагается при температуре минус 18°С.
Предлагаемый способ замораживания творога с использованием жидкого азота по сравнению с комбинированным замораживанием, описанным в ближайшем аналоге, имеет ряд преимуществ. Используется только экологически лояльный хладоагент - жидкий азот. Химическая инертность азота исключает реакции с продуктом. Интенсифицируется скорость замораживания в несколько раз. Обеспечивается гарантированное сохранение качества творога в процессе длительного холодильного хранения и реализации. После размораживания творог полностью восстанавливает свои первоначальные органолептические свойства, т.к. под воздействием только жидкого азота в продукте образуются более мелкие кристаллы льда и замедляется процесс синерезиса. Если льдообразование происходит быстро как в межмицелярном, так и внутримицелярном пространстве с полным переходом свободной воды в лед, то быстрое замораживание и хранение при температуре минус 18°С снижает воздействие на белок концентрированных солей. При медленном замораживании жировые шарики под давлением крупных кристаллов льда деформируются, повреждается их оболочка, в результате чего после оттаивания происходит дестабилизация и слияние шариков.
Творог, замороженный жидким азотом по предложенному способу, хранится в 1,5-2 раза дольше, чем замороженный комбинированным способом при температуре хранения минус 18°С. При этом стабилизируются органолептические свойства, не ухудшаются микробиологические и физико-химические показатели творога.
В технологии производства творога из молочного сырья в соответствии с ГОСТ Р 52096-2003 установлены определенные показатели массовой доли жира (кроме «из натурального молока»):
- обезжиренный не более 1,8%;
- нежирный 2,0%; 3,0%; 3,8%;
- классический 4,0%; 5,0%; 7,0%; 9,0%; 12,0%; 15,0%; 18,0%;
- жирный 19,0%; 20,0%; 23,0%.
На прилагаемом к описанию чертеже показана зависимость расхода жидкого азота, необходимого для замораживания предварительно расфасованного творога с высотой слоя 40 мм, от жирности творога. Опытным путем установлено, что имеется определенная зависимость между жирностью творога и оптимальной дозой жидкого азота, необходимой для его замораживания, причем, чем больше жирность творога, тем меньше требуемая доза жидкого азота. Это объясняется различным содержанием влаги в твороге при различной его жирности. В соответствии с ГОСТ Р 52096-2003 установлены определенные показатели массовой доли влаги творога в зависимости от жирности (не более):
- обезжиренный 80%
- нежирный 76%
- классический 75%, 73%, 70%
- жирный 65%, 60%
Опытные данные подтверждают, что показанная на диаграмме зависимость расхода жидкого азота от жирности творога верна только при толщине слоя расфасованного творога не более 40 мм. Увеличение толщины слоя творога увеличивает расход жидкого азота, что в конечном итоге приводит к увеличению себестоимости продукта. Используемая в торговой сети тара, которую обычно используют для расфасовки творога, имеет размер: 137×137×45 мм (использовалась при проведении исследований) или диаметр 144 мм и высоту 40 мм и поэтому предлагаемый размер высоты слоя творога обычно не превышает 40 мм, что соответствует потребительской расфасовке по 200 г. Пользуясь предлагаемой диаграммой можно на практике легко определить необходимый оптимальный расход жидкого азота для замораживания данной порции творога определенной жирности и не допустить перерасхода азота, а значит, и не увеличить себестоимость продукта.
При исследовании данного способа холодильное хранение творога производилось при минус 18°С в соответствии с ТУ 9222-180-00419785-04, т.е. при рекомендованной температуре хранения для этого вида продукта. Хранение при более низких температурах приводит к увеличению расхода электроэнергии для поддержания более низкотемпературных условий и отражается на себестоимости.
Конкретные примеры осуществления способа
Пример 1. Для замораживания использовали свежеприготовленный творог обезжиренный (жирность 0%). Творог расфасовали порциями по 200 г в тару. Высота слоя творога в таре - 40 мм. Дозу жидкого азота взяли из расчета 60% от массы продукта, что составило 120 г. Для равномерного орошения поверхности творога азотом использовали насадку-распылитель, соразмерную с выбранной тарой. После орошения творога жидким азотом тару герметично закрывали. После чего партию замороженного творога отправляли на хранение. Упакованный творог хранили при температуре минус 18°С.
После 21 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Органолептические показатели: консистенция крошливая, распадение творожного зерна; цвет от белого до светло-кремового, равномерный по всей массе; запах и вкус чистые, без посторонних привкусов. Титруемая кислотность составила 194°Т. Рекомендуемый срок хранения творога обезжиренного 21 месяц. Творог можно употреблять в пищу без проведения предварительной обработки по его облагораживанию, т.е. улучшению органолептических показателей.
После 22 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Был снят с хранения по несоответствию органолептическим показателям: консистенция суховатая, крошливая, распадение творожного зерна; цвет приобрел кремовый оттенок по всей массе; запах и вкус слабовыраженные, не чистые. Титруемая кислотность составила 196°Т.
Пример 2. Последовательность осуществляемых операций аналогична описанному в примере 1. Замораживали свежеприготовленный творог (жирность 9%). Жидкого азота взяли в количестве 100 г из расчета 50% от массы продукта.
После 19 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Органолептические показатели: консистенция крошливая, распадение творожного зерна; цвет от белого до светло-кремового, равномерный по всей массе; запах и вкус чистые, без посторонних запахов и привкусов. Титруемая кислотность составила 189°Т. Рекомендуемый срок хранения творога классического, замороженного по предлагаемому способу, 21 месяц. Творог можно употреблять в пищу без проведения предварительной обработки по его облагораживанию, т.е. улучшать органолептические показатели нет необходимости.
После 22 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Был снят с хранения по несоответствию органолептическим показателям: консистенция крошливая, распадение творожного зерна; цвет приобрел легкий желтоватый оттенок, неравномерный по всей массе; запах и вкус слабовыраженные, не чистые с различными привкусами. Титруемая кислотность составила 193°Т.
Пример 3. Последовательность осуществляемых операций аналогична описанному в примере 1. Замораживали свежеприготовленный творог (жирность 18%). Жидкого азота взяли в количестве 80 г из расчета 40% от массы продукта.
После 15 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Органолептические показатели: консистенция слегка мажущаяся; цвет - вкрапления желтых оттенков, неравномерный по всей массе; запах и вкус чистые, кисломолочные без различных привкусов. Титруемая кислотность составила 186°Т. Рекомендуемый срок хранения творога, замороженного по предлагаемому способу, 17 месяцев. Творог можно употреблять в пищу без проведения предварительной обработки по его облагораживанию, т.е. улучшать органолептические показатели.
После 18 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Был снят с хранения по несоответствию органолептическим показателям: консистенция слегка мажущаяся; цвет - вкропления желтых оттенков, неравномерный по всей массе; запах и вкус не чистые, привкус тароупаковочного материала. Титруемая кислотность составила 190°Т.
Пример 4. Последовательность осуществляемых операций аналогична описанному в примере 1. Замораживали свежеприготовленный творог (жирность 23%). Жидкого азота взяли в количестве 60 г из расчета 30% от массы продукта.
После 11 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Органолептические показатели: консистенция мажущаяся на поверхности; цвет желтых оттенков, неравномерный по всей массе; запах и вкус кисломолочные. Титруемая кислотность составила 178°Т. Рекомендуемый срок хранения творога, замороженного по предлагаемому способу, 13 месяцев. Творог можно употреблять в пищу без проведения предварительной обработки по его облагораживанию, т.е. улучшать органолептические показатели.
После 14 мес хранения творог имел микробиологические показатели на уровне требований стандарта. Был снят с хранения по несоответствию органолептическим показателям: консистенция мажущаяся на поверхности, внутри рыхлая; цвет желтых оттенков, неравномерный по всей массе; запах и вкус затхлый, окисленный. Титруемая кислотность составила 180°Т.
Пример 5. Для исследования расхода жидкого азота для замораживания творога использовали свежеприготовленный творог обезжиренный (жирность 0%). Творог расфасовали порциями по 200 г в тару. Высота слоя творога в таре 40 мм. Дозу жидкого азота взяли из расчета 70% от массы продукта, что составило 140 г. Для равномерного орошения поверхности творога азотом использовали насадку-распылитель, соразмерную с выбранной тарой. Наблюдалось промораживание продукта по всему объему, но расход жидкого азота был значительным, что отразилось на себестоимости продукта - она повысилась.
Пример 6. Аналогично примеру 5 проводили опыты по замораживанию жирного творога (жирность 23%). Дозу жидкого азота использовали из расчета 20% от массы продукта. Наблюдалось непромораживание нижних слоев творога в таре. Рационально для замораживания жирного творога дозу азота брать минимум 30% от массы продукта.
Пример 7. Для замораживания использовали свежеприготовленный творог обезжиренный (жирность 0%). Творог расфасовали порциями по 200 г в тару. Высота слоя творога в таре 50 мм. Дозу жидкого азота взяли из расчета 60% от массы продукта, что составило 120 г. Для равномерного орошения поверхности творога азотом использовали насадку-распылитель, соразмерную с выбранной тарой. После орошения творога жидким азотом наблюдалось непромораживание слоя творога. Для замораживания творога жирностью 0% массой 200 г в потребительской таре с высотой слоя творога 50 мм расход жидкого азота составил 80% от массы продукта.
Пример 8. Последовательность осуществляемых операций аналогична описанным в примере 7. Замораживали свежеприготовленный творог (жирность 23%). Жидкого азота взяли в количестве 60 г из расчета 30% от массы продукта. После орошения творога жидким азотом наблюдалось непромораживание слоя творога. Для замораживания творога жирностью 23% массой 200 г в потребительской таре с высотой слоя творога 50 мм расход жидкого азота составил 40% от массы продукта.
На основании приведенных примеров осуществления заявленного изобретения в лабораторных условиях можно констатировать соответствие его критерию «промышленная применимость».
Предлагаемый способ замораживания расфасованного творога жидким азотом по сравнению со способом, описанном в ближайшем аналоге, имеет ряд преимуществ:
1. Замораживание предлагаемым способом позволяет сохранить качество творога, т.к. отсутствует операция дефростирования, во время которой происходит обсеменение творога, что снижает срок его хранения, и продлевает срок реализации расфасованного творога в торговых сетях.
2. Уменьшение стадий процесса замораживания и его длительности в несколько раз.
3. Пролонгирование срока хранения замороженного жидким азотом творога при температуре хранения минус 18°С в 1,5-2 раза по сравнению с ближайшим аналогом.
4. Снижение себестоимости замороженного творога является следствием суммирования снижения материальных расходов следующих составляющих:
- снижение расхода жидкого азота (без учета жирности творога, использованная масса азота 60% от массы продукта) составило минимум 60% (снижение себестоимости творога минимум на 15%);
- снижение потерь массы творога при фасовании в потребительскую тару свежеприготовленного творога на 1 тонну продукта составляет в среднем 5,5 кг, а при фасовании дефростированных блоков творога - 7,5 кг на 1 тонну, что связано с особенностями технологического оборудования;
- исключение потерь массы продукта, связанных с дефростацией (потери влаги, снижающие его качество);
- оптимизация добавляемой дозы жидкого азота с учетом жирности творога, что приводит к заметному снижению расхода жидкого азота, начиная с жирности 4% (см. прилагаемый график), а при жирности творога 23% снижение расхода жидкого азота достигает минимум 25%, что дает снижение себестоимости жирного замороженного творога примерно на 14%;
- оптимизация добавляемой дозы жидкого азота с учетом высоты слоя, который не должен превышать 40 мм, что, как показали проведенные исследования, существенно влияет на расход жидкого азота: при превышении высоты слоя творога, например, при высоте, равной 50 мм, наблюдается неполное промораживание слоя творога, что вызывает необходимость увеличения дозы жидкого азота, а следовательно, приводит к увеличению себестоимости продукта.
Таким образом, максимальное снижение себестоимости замороженного обезжиренного творога по сравнению с ближайшим аналогом составляет для обезжиренного творога примерно 15%, а для жирного творога - 12%.
В таблице 1 приведены данные о продолжительности хранения замороженного творога.
Таблица 1
Продолжительность хранения, мес
Массовая доля влаги, %
Массовая доля белка, %
Кислотность, °Т
Творог жирность 0%
6
79
18
183
10
77
18
186
14
77
18
190
18
75
18
193
22
74
18
196
Творог жирность 9%
6
72
16
179
10
71
16
184
14
70
16
186
18
70
16
189
22
68
16
193
Творог жирность 18%
6
69
14
180
9
69
14
182
14
67
14
186
18
65
14
190
Творог жирность 23%
6
60
14
173
9
58
14
178
14
58
14
180
В процессе холодильного хранения во всех исследуемых образцах творога различной жирности, замороженных жидким азотом предлагаемым способом, наблюдалась стабильность физико-химических и микробиологических показателей.
Показатель «Титруемая кислотность» является одним из критериев оценки качества творога. В исследуемых партиях творога данный показатель на протяжении всего срока низкотемпературного хранения не превышал норм, регламентируемых нормативной документацией.
Отмечено незначительное изменение показателя «Влажность», это связано с тем, что в результате быстрого замораживания образуются более мелкие кристаллы льда, не нарушается структура казеина, замедляется процесс синерезиса.
При замораживании творога комбинированным способом (как в ближайшем аналоге) продолжительность его хранения сокращается в 1,5-2 раза по сравнению с творогом, замороженным криогентом жидким азотом. Уже на 12-м месяце хранения наблюдается снижение его качества. Ухудшаются органолептические показатели продукта, наблюдается процесс синерезиса. Для дальнейшей реализации продукт требует облагораживания. Дефростация замороженного комбинированным способом творога перед операцией фасования может привести к повторному микробиологическому обсеменению продукта и сократить сроки его реализации в торговых сетях.
В таблице 2 приведены микробиологические показатели творога.
Таблица 2
Продолжи-тельность хранения, мес
БГКП (колиформы), г не допускаются в 0,01 г
Патогенные, в т.ч. сальмонеллы, не допускаются в 25,0 г
Стафилококки S.aureus, в 0,1 г
Плесени, КОЕ/г не более 50
Дрожжи, КОЕ/г не более 100
Творог жирность 0%
6
Не обнаружено
Менее 50
Менее 100
10
14
18
22
Творог жирность 9%
6
Не обнаружено
Менее 50
Менее 100
10
14
18
22
Творог жирность 18%
6
Не обнаружено
Менее 50
Менее 100
9
14
18
Творог жирность 23%
6
Не обнаружено
Менее 50
Менее 100
9
14
Микробиологические исследования подтвердили безопасность замороженного творога для употребления. На протяжении всего срока хранения микробиологические показатели не превышали норм, установленных нормативной документацией.