Технология производства функционального мягкого сыра с наполнителями с использованием комплексного энергозамещающего устройства

Особенностью производства является использование козьего молока и симбиотической закваски, приготовленной на чистых культурах мезофильных стрептококков и бифидобактерий. Исследовано влияние температурных режимов пастеризации козьего молока на выход и качество сыра. Для снижения энергетических затрат было предложено использование комплексного энергозамещающего устройства при переработке молока. Проведен эксперимент по изучению параметров теплоносителя в процессе работы энергозамещающего устройства.

Введение. Мягкие сыры занимают особое место среди натуральных сыров, их богатый вкусовой диапазон позволяет удовлетворить запросы многих потребителей. Они имеет высокую биологическую ценность, их изготовление распространено во всех передовых странах, и они составляют примерно 40 % от массы натуральных сыров.

В последнее время в России, в том числе в Республике Крым, наблюдается увеличение количества разработок по производству мягких сыров. Это объясняется рядом причин: создание условий по производству сыров (введение эмбарго в 2014 г. на ввоз молочной продукции, в том числе сыров); возможность использования не только коровьего молока, но и козьего, пахты и сыворотки; экономия расхода молока (на 1 т твердого сыра расходуется 10−11 т, а на 1 т мягкого сыра − 7−8 т); менее жесткие требования к качеству молока; возможность реализации мягких сыров без созревания, получение продукта различного состава с широкой гаммой вкусовых наполнителей, с высокой биологической и пищевой ценностью.

Козье молоко и продукты из него играют важную роль в питании населения развивающихся стран. Высок интерес к нему и в некоторых развитых странах, где имеется тенденция к потреблению здоровой пищи. Исследования показали, что козье молоко выгодно отличается по составу от коровьего: белки, лактоза и липиды легче усвояемы, к тому же козье молоко успешно применяется как для профилактики, так и для лечения некоторых болезней. Большая часть населения не употребляет козье молоко из-за специфического вкуса и запаха. Козье молоко, полученное в хороших санитарных условиях, имеет прекрасные вкусовые качества без каких-либо посторонних запахов [1].

Козье молоко содержит на 80 % больше витамина В2 и на 50 % витамина В1 по сравнению с коровьим молоком. В козьем молоке содержится легче усваиваемый белок и жир. Благодаря тому, что в белках козьего молока содержится достаточно большое количество альбуминов, белки легко расщепляются и превращаются в мелкие хлопья, в таком виде организм намного проще усваивает молочные белки. Благодаря этому козье молоко практически никогда не вызывает никаких расстройств нормальной работы желудочно-кишечного тракта человека. Повышенное содержание легко усваиваемого белка важно для детского питания (людей и животных), а также для питания больных и выздоравливающих. Козье молоко способно успешно заменить коровье молоко в питании тех, у кого аллергия на коровье молоко [2, 5].

Значительные затраты энергии в тепловых процессах молокоперерабатывающего предприятия приходятся на пастеризацию молока. Поэтому одним из важных вопросов при производстве молочных продуктов (в том числе мягких сыров) является экономия электроэнергии в процессе производства.

Анализ мировых тенденций, исследований и технических решений по снижению энергетических затрат в тепловых процессах переработки молока позволяет сделать вывод о целесообразности использования солнечной энергии в качестве дополнительного источника получения тепла и сокращения затрат электроэнергии при нагревании от бойлера.

Как показали проведенные ранее на кафедре технологии производства и переработки продукции животноводства Академии биоресурсов и природопользования эксперименты, применение энергозамещающего устройства для начального подогрева воды в тепловых контурах технологического оборудования при неблагоприятных погодных условиях в теплое время года может снизить этот интервал на 20−30 °С, а при благоприятных − на 40−50 °С [4].

В связи с тем, что продукты функционального назначения широко распространены в наше время, новые технологии функциональных мягких сыров с использованием энергозамещающего устройства займут достойное место на рынках России.

Целью данной работы является разработка технологии производства мягкого сыра на основе козьего молока с использованием энергозаменяющего устройства. Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

− теоретическое обоснование использования козьего молока и наполнителей;

− экспериментальные исследования физико-химических показателей коровьего, козьего молока;

− установление режимов пастеризации молока при производстве козьего мягкого сыра;

− исследование возможности применения комплексного энергозамещающего устройства в указанной технологии;

− обоснование применения симбиотической закваски, приготовленной на чистых культурах мезофильных стрептококков и бифидобактерий;

− разработка рецептур и технологии функционального козьего мягкого сыра с наполнителями;

− исследование органолептических показателей и балльной оценки мягких сыров.

Материал и методы исследований. Для производства мягких сычужнокислотных сыров использовали следующее сырьё:

− молоко коровье с м. д. ж. 4,0 %, п. Солнечное, ферма УНТЖЦ УНТК (осенне-зимний период), Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».

− молоко козье с м. д. ж. 4,5 %, г. Армянск, садово-огородническое общество СОО «Огородник»;

− мезофильная закваска, бактерии Lactococcus diacetylactis, Lactobacillu scasei и закваска «Бифидокомплекс»;

− пищевой пепсин (микробиальный ренин) − «Мейто».

− наполнители (изюм, семена льна, соль, кедровые орехи и шоколадная глазурь).

При выполнении работы использовали общепринятые, стандартные методы определения органолептических и физико-химических показателей сырья и готовой продукции: жира, белка, сухих веществ, титруемой и активной кислотности, содержание влаги в готовом продукте и балльная оценка мягких сыров с наполнителями.

Массовую долю белка в молоке определяли рефрактометрическим методом по ГОСТ 25179-90. Содержание жира в молочном сырье и готовых продуктах определяли кислотным методом Гербера по ГОСТ Р ИСО 2446-2011.Титруемую кислотность молочного сырья и готовых продуктов определяли титрометрическим методом, согласно ГОСТ 3624-92. Оценку органолептических показателей мягких сычужно-кислотных сыров проводили методом дегустаций, согласно ГОСТ 28283-89. Сухие вещества молока-сырья вычисляли расчетным методом. Для балльной оценки контролировали следующие показатели: запах, вкус, консистенцию, внешний вид и цвет, которым присвоено количественное выражение в баллах. Балльную характеристику проводили по 100-ой балльной шкале.

Результаты и обсуждение. Коагуляцию белка проводили кислотносычужным способом. Для проведения свертывания молока было выбрано 2 вида заквасок: мезофильная закваска, закваска «Бифидокомплекс» в качестве молокосвёртывающего компонента – пепсин «Мейто».

Мезофильная закваска − универсальная и подходит для большинства мягких, полутвердых и твердых сыров. Данную закваску получают из специально выведенных штаммов чистых молочнокислых культур. Молочнокислые культуры, которые входят в состав закваски, оказывают благоприятное воздействие на все системы организма человека, а также регулируют обменные процессы.

Закваска «Бифидокомплекс» − это уникально подобранный комплекс бифидобактерий природного происхождения, прекрасно сочетающии полезные и питательные свойства для детей раннего возраста (с 6-ти месяцев) и людей, страдающих повышенной кислотностью. Лактобактерии в основном живут в толстом кишечнике человека, бифидобактерии – в нижних отделах толстого кишечника. Именно в этом отделе кишечника и формируется иммунитет и происходит усвоение витаминов группы В, В1, В6, В12. В здоровом кишечнике бифидобактерии составляют 90 % всей микрофлоры, именно они подавляют действие патогенных микроорганизмов, регулируют работу желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы и обменные процессы кровообразования, укрепляют иммунный статус организма, обогащают организм витаминами, подавляют гнилостную микрофлору кишечника.

Пепсин «Мейто» используется чаще всего для приготовления мягких и рассольных сыров. Преимуществом является его низкая себестоимость, натуральный состав и длительный срок хранения. При превышении допустимой дозы молокосвертывающего фермента сыр не горчит, что выгодно выделяет данный препарат из множества других.

В качестве наполнителей использованы: семена льна, пищевая соль «Экстра», изюм, шоколадная глазурь и кедровые орехи.

Изюм богат пищевыми волокнами, белками, витаминами, макроэлементами и микроэлементами. В состав изюма входит много калия, поэтому продукт употребляют для улучшения работы сердца и почек, а также поддержания нормального состава крови.

Чёрный шоколад является самым распространённым и занимает 1 место среди других сортов шоколада. Его любят и взрослые и дети, более того, он является полезным и ценным продуктом, на него большой спрос, благодаря этому, мягкий сыр с чёрным шоколадом будет пользоваться большим спросом среди потребителей разных групп населения, являясь функциональным продуктом. Имеет в своём составе магний, кальций и фосфор – это улучшает работу мозга.

Кедровый орех содержит в себе огромное количество питательных веществ. В том числе жиры, белки, макроэлементы и микроэлементы, витамины группы E, P, витамины группы В нормализуют работу нервной системы, улучшают состав крови. Кедровый орех также является источником йода и незаменимым средством против β-авитаминоза.

Семена льна являются полезным наполнителем благодаря тому, что имеют уникальный состав, содержат много полезных веществ, которые необходимы для нормального развития организма человека. Они содержат незаменимые органические вещества, среди которых витамин В1, В2, В3, В6, В9, превращающие жиры и углеводы в энергию, улучшающие метаболизм, влияющие на скорейшее заживление ран, способствующие образованию эритроцитов. Таким образом, все наполнители позволят придать мягкому сыру функциональное значение.

В 2017 г. в учебно-технологической лаборатории АБиП проводились исследования по производству мягкого сыра с использованием натурального меда, что также дает возможность расширения ассортимента мягких сыров и повышения биологической и пищевой ценности продукта [7, 8].

Производство мягких кислотно-сычужных сыров с использованием экспериментальной установки по экономии электроэнергии было организовано в учебнотехнологической лаборатории АБиП, ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».

В начале работы были проведены исследования по определению характеристик физико-химических показателей козьего и коровьего молока. Характеристика физико-химических показателей козьего и коровьего молока представлена в табл. 1.

Согласно данных, представленным в таблице 1, можно сделать вывод, что по цвету козье молоко имеет белый цвет, а коровье молоко – кремовый. Это объясняется тем, что козы обладают способностью практически на 100 % преобразовывать каротин корма в витамин А, поэтому козье молоко имеет более бледный цвет по сравнению с коровьим [5]. По многим физико-химическим показателям молоко коровье и козье незначительно отличаются друг от друга. Незначительно отличаются показатели СОМО, плотность, белок – это основные показатели для белковых молочных продуктов, какими являются сыры. В козьем молоке эти показатели выше, чем в коровьем. Так, в козьем молоке плотность 1031,4 кг/м3, белок – 3,2 %, СОМО – 9,2%, в коровьем − 1028,7 кг/м3, 3,1 %, 8,8 % соответственно. 

  

После созревания молоко направляли на пастеризацию (температурные режимы пастеризации представлены ниже), охлаждали до температуры свертывания, вносили закваску мезофильных стрептококков и бифидобактерий, в последнюю очередь вносили пепсин, тщательно перемешивали и оставляли для свертывания, проводили обработку сгустка, слив сыворотки, самопрессование и охлаждение, вносили натуральные ингридиенты, фасовку, упаковку. Проводили пастеризацию молока при следующих режимах пастеризации: первый образец – 65±2 оС с выдержкой 25–30 мин.; второй образец – 76±2 оС с выдержкой 15–20 с; третий образец – 86±2 оС с выдержкой 15–20 с; четвертый образец – 95±2 оС без выдержки. В таблице 2 представлена органолептическая оценка контрольных и экспериментальных сыров после формования (табл. 2), без наполнителя. 

На основании результатов исследований, представленных в табл. 2, можно сделать вывод, что в первом образце (контроле) головка сыра была сформирована недостаточно плотно, наблюдалось отделение мутной (забеленной) сыворотки, время свертывания данного образца составило 50−55 мин. Свертываемость козьего молока проходила за более короткий срок − 25−30 мин., при этом сыворотка в козьем молоке была более прозрачная и чистая. На основании этого можно сделать вывод, что для свертываемости козьего молока требуется меньшее количество пепсина, чем для коровьего молока.

При температурах пастеризации молока (86±2 оС с выдержкой 15−20 с и 95±2 оС без выдержки) наблюдали некоторое улучшение органолептических показателей продуктов, они характеризовались выраженным вкусом и запахом пастеризации и хорошей консистенцией, что определило оценку сыров. При применении температуры пастеризации молока (65 оС с длительной выдержкой) наблюдали слабое отделение сыворотки, часть белков молока переходила в сыворотку, консистенция сыра была мажущаяся, с повышенным содержанием влаги. Подтверждается теория, что при длительной выдержке пастеризации нарушается баланс молока, т. е. в молоке происходит снижение количества ионов кальция, фосфорнокислые соли кальция переходят из истинного раствора в коллоидный фосфат кальция, поэтому ухудшается свертываемость молока. Также известно, что с повышением температуры пастеризации прочность сгустков увеличивается, а процесс отделения сыворотки замедляется, по всей видимости, по этой причине выход сыра увеличивается [6]. 

В результате исследований можно сделать вывод, что при производстве мягкого козьего сыра, выработанного сычужно-кислотным способом, рекомендуется использовать повышенную температуру пастеризации (86±2 оС с выдержкой 15−20 с и 95±2 оС без выдержки), что позволит получить сыр высокого качества [9]. Для исследования нагрева воды в процессах пастеризации и свертывания молока с целью определения коэффициента замещения электрической энергии в теплый период года разработано и изготовлено комплексное энергозамещающее устройство, принципиальная схема которого показана на рис. 1.

Оно состоит из двух плоских коллекторов общей площадью 2 м2, последовательно соединенных, термоизолированного бака-аккумулятора для хранения и циркуляции нагретой воды, соединительных термоизолированных трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры.

Экспериментально-производственное энергозамещающее устройство расположено на солнечной площадке и ориентировано на юг, с углом наклона гелиоколлекторов в пределах 30−40 °С в зависимости от времени года, рис. 2.

На основе анализа конструктивных особенностей и схем соединения гелиоколлекторов можно сделать вывод о целесообразности использования двухконтурной системы циркуляции теплоносителя на основе вакуумных или плоских коллекторов. Нагрев теплоносителя от начальной температуры поступления в цех переработки на 20−40 °С можно осуществить путем использования указанного устройства. Экономия электроэнергии на подогрев каждых 100 литров воды до температуры пастеризации 82 °С от начальных 12 °С составляет, соответственно, от 2,3 до 4,5 и кВт/ч.

После самопрессования и охлаждения сырного зерна вносятся наполнители: семена льна и пищевая соль «экстра», изюм, шоколадная глазурь и кедровые орехи наносится на верхнюю часть сырного зерна.

Результаты органолептической оценки качества опытных образцов мягких сычужно-кислотных сыров с изюмом приведены в табл. 3.

Анализ таблицы 3 показал, что лучшим по органолептическим показателям оказался образец мягкого сыра с внесением 6,5 % изюма, так как по показателям вкуса сыр набрал большее количество баллов, поскольку имел в меру сладкий вкус, без посторонних привкусов и запахов, с выраженным запахом пастеризации и легким привкусом наполнителя.

При внесении семян льна готовый продукт имел пресный вкус, поэтому появилась необходимость внесения пищевой соли «экстра». При определении массовой доли соли было принято решение, что оптимальное количество – 1 % от массы готового продукта. Результаты органолептической оценки качества опытных образцов мягких сычужно-кислотных сыров с семенами льна и соли приведены в табл. 4.

Анализ таблицы 4 показал, что наилучшим по органолептическим показателям оказался образец мягкого сыра с внесением семян льна 9,5 %, так как по показателям внешнего вида набрал большее количество баллов, поскольку образец имел незначительный привкус козьего молока с выраженным запахом пастеризации. Отличался молочно-белым цветом, равномерным по всей массе, с включениями семян льна и солоноватым вкусом.

Результаты органолептической оценки качества опытных образцов мягких сычужно-кислотных сыров с кедровыми орехами и шоколадной глазурью приведены в табл. 5. 

Анализ результатов органолептической оценки качества мягких сыров с шоколадной глазурью (табл. 5) показал, что образец с внесением 20 % глазури получил наиболее высокие баллы, при этом имел вкус в меру сладкий, с легким привкусом и ароматом глазури, вкусом кедрового ореха. На основе всех исследований можно составить технологическую блок-схему производства функциональных мягких сыров с наполнителями, которая представлена на рисунке 3.

На рисунке 4 приведена диаграмма изменения параметров теплоносителя и окружающей среды в ходе работы энергозамещающего устройства.

Данные, полученные при замерах, показывают, что даже в начале весеннелетнего периода состоялся нагрев теплоносителя на величину ≈ 57°С. Это показывает потенциальные возможности использования солнечной энергии в тепловых процессах переработки молока. Это даст возможность уменьшить необходимый температурный диапазон подогрева воды на 25–30 оС. Благодаря этому экономия электроэнергии за этот день составила около 3,4 кВт на каждые 100 л воды [3].

Особенностью данной технологии производства функциональных мягких сыров является:

− использование козьего цельного молока (без технологической операции нормализации);

− использование повышенных температурных режимов пастеризации;

− использование энергозамещающего устройства для экономии электроэнергии;

− использование мезофильных и бифидобактерий для симбиотической закваски;

− использование пепсина в качестве молокосвертывающего компонента;

− внесение наполнителей функционального назначения.

Также особенностью данной технологии является отсутствие внесения (СаСl2); по литературным источникам известно, что использование молочных продуктов с хлоридом кальция не рекомендуется для населения с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Выводы. Таким образом, можно сделать вывод, что разработка новых видов мягких сыров занимает одно из ведущих направлений молочной промышленности. Возможность использования козьего молока с разнообразными компонентами, с одной стороны, улучшает потребительские свойства получаемого продукта, расширяет ассортимент мягких сыров, придает необходимые функциональные, диетические и профилактические свойства продукту, с другой стороны, использование энергозамещающей установки дает возможность экономии электроэнергии.

Список использованных источников:

1. Остроумова Т. Л. и др. Козье молоко – натуральная формула здоровья  / вья / Молочная промышленность. – 2005. – №8 – С. 69–70.

2. Меркушева И. Н. Пищевая и биологическая ценность козьего молока / Изв. вузов. Пищевая технология. – 2005. – № 2–3 – С. 44–46.

3. Гербер Ю. Б. Определение критерия пастеризации для пластинчатой установки с использованием комплексного энергозамещающего устройства КЭУ / Вестник Сумского национального аграрного университета. – 2013. –№ 10. – С. 110–112.

4. Гербер Ю. Б., Гаврилов А. В., Киян Н. С. Использование комплексного энергозамещающего устройства в технологии производства функционального продукта «Ацидолакт» / Известия сельскохозяйственной науки Тавриды, Симферополь, – 2016. – № 6 (169). – С. 60–66.

5. Протасова Д. Г. Свойства козьего молока / Молочная промышленность. 2001. – № 8.

6. Горбатова К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. – СПб.: ГИОРД, – 2001. – 320 с.

7. Калинина Е. Д., Горпинченко Н. С. Мягкий сладкий сыр / Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. – 2017. – № 9 (172). С. – 50–57.

8. Калинина Е. Д., Горпинченко Н. С. Способ получения мягкого сладкого сыра / Заявка на патент МПК 7A23C19/02, A23C19/076.

9. Варавка В. А. Исследование влияния режимов пастеризации на выработку мягких кислотно-сычужных сыров функционального назначения // Дни науки КФУ имени В. И. Вернадского: Материалы III научно-практической конференции. − Симферополь, 2017. – С. 96−98.

Источник: Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2018. № 14 (177).