Моделювання технологічної схеми виробництва сирів з високою температурою обробки сирної маси

Вуглеводи.Основним вуглеводом молока є лактоза. Моносахариди (глюкоза і галактоза) присутні в ньому в меншій кількості, олігосахариди - у вигляді слідів. Після видалення з молока жиру і білка залишається молочна сироватка, яка представляє собою істинний розчин лактози, а також водорозчинних вітамінів і мінеральних солей (в молоці частина лактози зв’язана з іншими вуглеводами і білками). Вміст лактози в молоці досить постійно і складає 4,5...5,2%. Він залежить від індивідуальних особливостей та фізіологічного стану тварин. Так, при зараженні корів маститом різко знижується концентрація лактози в молоці. Лактоза знаходиться головним чином у вигляді двох гідратних α і β-форм. Форми лактози розрізняються просторовим розташуванням ОН-груп по відношенню до першого атома вуглецю глюкози. β-Лактоза солодше α-лактози, володіє більшою розчинністю, кристалізується з розчинів при 
 температурі вище 93,5 °С. Із фізичних властивостей лактози найбільш важливими є розчинність і здатність до кристалізації. У пересичених розчинах молока лактоза легко кристалізується, утворюючи характерні кристали завдовжки 10...20 мкм, і більш великі (100 ... 150 нм) у сироватці. При температурі нижче 93,5 ° С вона виділяється з однією молекулою кристалізаційної  води в α-гідратній формі; при температурі вище 93,5 'С в безводній 
β-формі. Ферментативний гідроліз і глибокий розпад (бродіння) лактози проходять в молоці і сирній масі під впливом ферментів молочнокислих бактерій. Основним продуктом зброджування лактози є молочна кислота. Молочнокисле бродіння лактози - основний процес 
 при виробництві сирів.

Макроелементи.Основними макроелементами є кальцій, фосфор, магній, калій, натрій і хлор. Вони знаходяться в молоці в більшості у вигляді солей фосфорної і лимонної кислот. Кальцій, магній і фосфор - це найбільш важливі макроелементи молока, які знаходяться в ньому в легкозасвоюваній формі і в добре збалансованих співвідношеннях. Вони мають виключно важливе фізіологічне і біохімічне значення для тварин і людини, особливо для новонароджених. Їх сполуки також грають велику роль в процесах переробки молока . Вміст кальцію коливається від 100 до 140 мг на 100 см3 молока. Воно залежить від раціонів годівлі, породи тварин, стадії лактації та пори року. Близько 22% всього кальцію міцно пов'язане з казеїном, остання кількість (78%) складають солі: фосфати - у вигляді Са3(Р04)2, СаНР04, Са(Н2Р04)2 і інших більш складних солей; цитрати - у вигляді 
 Саз( С6Н507)2, Са(С6Н607). Кальцій присутній в молоці в основному в колоїдній формі (30% - у вигляді колоїдного фосфату кальцію і близько 40% - у вигляді казеїнат-кальцій фосфатного комплексу). На частку істинного розчину приходиться близько 30% всього кальцію, з якого тільки 7 ... 10% іонізовано, що становить 7 ... 11,5 мг/см3. Співвідношення цих форм кальцію відіграє важливу роль у підтриманні певної міри дисперсності, гідратації білкових частинок, проходженні сичужного згортання, а також їх стабілізації при тепловій обробці. Нормальною концентрацією кальцію вважається величина рівна 120 мг/см3 , якщо вона зменшується до 80 мг/см3, молоко стає «сичужнов’ялим» (при його концентрації понад 160 мг/см3 молоко легко згортається при підвищенні температури). Оптимальним вмістом кальцію в молоці для сироваріння вважається 125 ... 130 мг/см3. Кількість магнію в молоці становить 12 ... 14 мг%. Склад солей магнію аналогічний складу солей кальцію, але на частку солей, що знаходяться у вигляді істинного розчину, припадає 65 ... 70% магнію. Решта магнію входить до складу колоїдного фосфату магнію, а також пов'язана з казеїном. Солі калію і натрію містяться у вигляді істинного розчину - у вигляді добре дисоціюючих хлоридів, фосфатів і цитратів. Вони мають більше фізіологічне значення - створюють нормальний осмотичний тиск крові та молока, а також входять до складу буферних систем.

Мікроелементи.До мікроелементів, складовим в сумі 0,1% всіх 
 мінеральних речовин, належать: залізо (Ре), мідь (Сі), цинк (2п), марганець (Мп), кобальт (Со), йод (I), молібден (Мо), фтор (Р), алюміній(А1), кремній (Si), селен (Se), олово (Sn), хром (Сг), свинець (РЬ) тощо. Мікроелементи молока умовно можна поділити на «природні», тобто надійшли в молоко з клітин молочної залози корови, і «внесені», тобто потрапили в молоко з поверхні тари і обладнання.[3] Більшість мікроелементів мають величезне фізіологічне значення для новонародженого теляти і обумовлюють в значній мірі харчову і біологічну цінність молока для людини. Вони забезпечують побудову та активність життєво важливих ферментів, вітамінів і гормонів. Молочнокислі бактерії, що входять до складу бактеріальних  заквасок, чутливі до вмісту деяких мікроелементів в молоці (Fe, Мn, Co та ін). Однак забруднення молока міддю , залізом, оловом, цинком і особливо свинцем, ртуттю, кадмієм та миш'яком становить загрозу для здоров’я людини. Тому їх вміст у молоці обмежений гранично допустимими рівнями .

Ферменти.В молоці є нативні (істинні) ферменти, потрапляють в нього з секреторних клітин молочної залози або безпосередньо переходять з крові. Із молока, отриманого від здорових тварин при нормальних умовах їх утримання, виділено понад 20 нативних ферментів різних класів (оксидоредуктаз, трансфераз, гідролаз, ліаз і ін. ). Крім нативних ферментів в молоці містяться численні мікробні ферменти (внутрішньоклітинні та позаклітинні), синтезовані мікрофлорою, що потрапляє в молоко з повітря і інших джерел у процесі отримання, зберігання і транспортування, а також у складі бактеріальних заквасок[3]. Ферменти, що зустрічаються в молоці і молочних продуктах, мають велике практичне значення. Так, деякі ферменти можуть викликати  глибокі зміни складових частин молока під час зберігання з появою різних вад смаку і запаху. Розпад ліпідів, білків, зброджування вуглеводів при виробництві сирів відбувається під дією цілого ряду ліполітичних, протеолітичних, окисно-відновних та інших ферментів.

Вітаміни.У молоці містяться практично всі вітаміни, необхідні для нормального розвитку новонародженого в перші тижні і подальшої його життєдіяльності. Більшість вітамінів надходить в організм тварини з кормом і синтезується мікрофлорою. Вміст вітамінів у сирому молоці залежить від кормових раціонів, пори року, фізіологічного стану, породи та індивідуальних особливостей тварини. При цьому залежність вмісту вітамінів від складу кормів більшою мірою характерна для жиророзчинних вітамінів, ніж для водорозчинних. Останні можуть синтезуватися мікрофлорою рубця корови. Вміст деяких вітамінів в молоці змінюється при його транспортуванні, зберіганні і тепловій обробці. В сирах виявляється велика частина присутніх у молоці жиророзчинних вітамінів і значна кількість водорозчинних вітамінів (останні у великій кількості залишаються в сироватці).

На (рис.2.2) зображена технологічна схема підготовки молока до виробництва сиру.

 

 

Технологія виробництва твердих сирів з високою температурою обробки сирної маси

У групу сирів з високою температурою обробки сирної маси входять: радянський, швейцарський, швейцарський блоковий, алтайський, кубанський, український, карпатський, бійський, гірський, московський, бурштиновий та інші. Основними чинниками, що визначають видові ознаки сирів цієї групи, є наступні :

 • застосування бактеріальних  заквасок, що складаються з мезофільних (для окремих видів) і термофільних  молочнокислих стрептококів і  молочнокислих паличок;

• застосування чистих культур пропіоновокислих бактерій і активне 
 пропіоновокисле бродіння при дозріванні сирів;

 • температура другого  нагрівання 47 ... 58 ° С в залежності  від виду сиру 
 і здатності зерна до зневоднення;

 • знижена після  пресування вологість сиру (38 ... 42%);

 • певний рівень  рН (активної кислотності) сирної  маси на кожному етапі дозрівання:

- 5,50 ... 5,80 - в сирі після  пресування,

- 5,30 ... 5,35 - в тридобовий,

- 5,50 ... 5,70 - в зрілому;

• знижений вміст в сирах кухонної солі (1,2 ... 1,8% );

 • застосування в  процесі дозрівання декількох  температурних режимів:10. .. 12 °С; 17 ... 18 °С; 22 ... 25 оС.

Загальна технологія виробництва сирів із високою температурою обробки сирної маси представлена на технологічній схемі, що наведена нижче (Рис.2.3) яка характеризує узагальнений регламент технологічних параметрів виробництва.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\Рисунок 2.3 – Принципова технологічна схема виробництва сирів з високою температурою сирної маси

Таблиця 2.2 – Технологічні параметри виробництва сиру

Підготовка суміші
Доза нітрату калію або натрію(г/100кг.) що вноситься при необхідності	20±10
Кислотність суміші перед    згортанням титрована активна	19±1 6.55±0.05
Згортання молока, отримання згустку, постановка  і обробка зерна
Тривалість розрізки згустку та постановки зерна(хв.)	20±5
Швидкість наростання температури (оС/хв.)	1
Температура води , що вноситься при другому нагрівання	50±10
Титрована кислотність сироватки,оТ не вище: після розрізки згустку перед другим нагріванням у кінці обробки зерна	13.0±1 13.5±1 14.0±1
Активна кислотність сироватки рН Після розрізки згустку Перед другим нагріванням У кінці обробки зерна	6.45±0.1 6.4±0.1 6.35±0.1

 

Загальні технологічні параметри виробництва сирів з високою температурою обробки сирної маси представлені в (табл.2.2)

При виявленні небажаної для сироваріння мікрофлори в молоці застосовують кілька способів боротьби з нею. При зараженні молока газоутворюючими мікробами (бактеріями групи кишкової палички) хороші результати виходять при внесенні до нього хімічно чистої калієвої або натрієвої селітри (нітрату калію або натрію), яка попереджає спучування сиру, що викликається кишковими паличками. Сутність дії селітри полягає в тому, що кишкові палички (належать до факультативних анаеробів) при наявності в середовищі молекулярного кисню О2 викликають повне окиснення молочного цукру до діоксиду вуглецю і води, а за відсутності кисню вони розщеплюють деякі вуглеводи та інші сполуки. При цьому утворюються молочна, янтарна і оцтова кислоти, а також етиловий спирт, діоксид вуглецю і водень. Селітру додають у вигляді розчину перед заквашуванням молока в кількості до 30 г на 100 кг молока. Розчин селітри перед вживанням необхідно прокип'ятити, для виключення попадання в молоко сторонньої мікрофлори. Для визначення необхідності внесення селітри рекомендується паралельно з бродильною пробою проводити пробу на наявність в молоці маслянокислих бактерій, які дуже небезпечні для сироваріння, особливо при виробленні великих сирів, так як викликають спучування і можуть призвести до утворення рваного згустку зі значними виділенням сироватки. При наявності шкідливої ​​мікрофлори, а іноді і в профілактичних цілях, в суміш перед згортанням вносять водний розчин нітрату калію або натрію. З профілактичними цілями при виробництві сирів з високою температурою другого нагрівання також використовують закваски зі штамами Lactobacillus plantarum, що надають антагоністичну дію на збудників маслянокислого бродіння в сирі.

Основні технологічні операції вироблення сирів з високою температурою сирної маси, їх мета і сутність викладені в (табл. 2.3)

Таблиця.2.3 – Аналіз процесу виготовлення сиру

№№	Технологічна операція	Ціль	Сутність операцій
11	Підготовка молока	Підготовка молока до виробництва сиру	Нормалізація за жирністю, у урахуванням вмісту білка, введення нітратів, та хлориду кальцію
2	Згортання молока	Отримання згустку	Згортання білків молока сичужним ферментом
33	Розрізка згустку	Отримання сирного зерна	Механічна розрізка згустку лірами(ручна) на стовбці 2х2см
44	Постановка зерна	Отримання сирного зерна однакового розміру для подальшої обробки з утворенням мінімальної кількості сирного пилу	Розрізання та дроблення згустку на шматочки 3…7см.
55	Вимішування сирного зерна	Розвиток у сирному зерні молочнокислого процесу, набування зерном специфічної сухості та твердості	Вимішування сирної маси мішалками зі швидкістю достатньою для не злипання сирних зерен та їх осадження на дно
66	Друге нагрівання	Подальше зневоднення сирного зерна	При повільному зневодненні температуру підвищують(зменшують)
77	Вимішування сирного зерна	Набування сирним зерном потрібної пружності, міцності та клейкості	Вимішування сирної маси мішалками зі швидкістю достатньою для не злипання сирних зерен та їх осадження на дно
88	Формування сирної маси	відділення сирного зерна від сироватки і утворення з нього монолітних індивідуальних сирних головок або блоків	Подача сирного зерна, витриманого з сіллю,  спеціальними насосами, до вібраційних сит, для відділення сироватки, звідки сирну масу направляють у форми попередньо вимощені серп’янкою.
99	Пресування	Видалення залишків сироватки, замикання поверхні головки сиру	Ущільнення структури за рахунок пресування сиру
110	Посол	Формування органолептичних показників, регулювання біохімічних процесів у сирному тісті	Занурення сирних головок у розсіл або проведення посолу у сирному зерні чи тісті.
111	Підготовка до нанесення покриття та дозрівання	Зменшення бактеріального обсіменіння, та відбір неприродного до пакування сиру	Мийка, обсушка, обробка фунгіцидними препаратами
112	Покриття головок сиру	Пригнічення аеробної мікрофлори на поверхні кірки	Створення умов для анаеробних процесів дозрівання сиру
113	Визрівання	Формування органолептичних показників	Витримка сиру у спеціальних приміщеннях за певних температурних режимів
114	Упаковка сиру	Попередження забруднення та мікробіологічної порчі	Упаковка головок та нанесення на них характеристик виробу

 

 

 Підготовка молока до вироблення сиру.

 Резервування молока

Резервування молока полягає в зберіганні його при температурі від 2 до 6 ° С не більше 24 годин після доїння, очищення і охолодження. Для цієї мети в місцях резервування повинні бути встановлені резервуари, сепаратори – молоко очищувачі, охолоджувачі. Резервування молока забезпечує ритмічність виробництва, дозволяє здійснювати доставку молока в певний час, організувати правильну переробку його на заводі.  Дозрівання молока

Оптимальним режимом дозрівання молока для сироваріння є витримка його при температурі 10 ± 2 ОС протягом 12 ± 2 годин. У процесі дозрівання змінюються фізико-хімічні та технологічні властивості молока (збільшується кількість розчинних азотистих речовин, знижується окислювально-відновний потенціал і т.д.). Все це робить позитивний вплив на сичужне згортання молока, розвиток мікробіологічних і біохімічних процесів і його якість.

 Теплова обробка молока

Від механічних домішок молоко очищають у відцентрових молокоочистниках. Найбільший ефект в сепараторах спостерігається при обробці підігрітого до 35-40 °С молока. Теплову обробку молока проводять для знищення технічно шкідливої для сироваріння і патогенної мікрофлори, вірусів і бактеріофагів а також для очищення його соматичних клітин. Оптимальним режимом пастеризації молока в сироваріння є нагрівання його до температури від 90 до 92 °С з витримкою від 20 до 25 ° С. Молоко пастеризують безпосередньо перед переробкою на сир.

Нормалізація молока

Для отримання стандартних по масовій частці жиру сирів, молоко необхідно нормалізувати, тобто встановити в молочній суміші для вироблення сиру певну масову частку жиру. Нормалізацію молока проводять у потоці за допомогою сепаратора-нормалізатора. Після заповнення сировиготовлювачів в молоці ще раз перевіряють масову частку жиру і остаточно регулюють її, додаючи пастеризоване знежирене молоко або вершки .

 

 

 

 Підготовка молока до згортання

 Внесення в молоко хлористого кальцію

 При пастеризації молока частина солей кальцію переходить з розчинного в нерозчинний стан. Це супроводжується погіршенням сичужний згортання молока і отриманням більш в'ялого, нетривкого згустку. Для усунення цих недоліків у молоко додають розчин хлористого кальцію з розрахунку від 10 до 40г безводної солі на 100 кг молока. Для приготування розчину хлористого кальцію використовують воду з температурою 85 ± 5 °С з розрахунку 1,5 м3 на 1 кг солі. Перед застосуванням розчину дають відстоятися, після чого він повинен бути прозорим і безбарвним. Використовувати хлористий кальцій у вигляді сухої солі або свіжо виготовленого не відстояв розчину, забороняється. Зберігають готовий розчин у закритому скляному, керамічному або з нержавіючої сталі посуді. Суху сіль хлористого кальцію через її велику волого поглинаючу здатність зберігають на заводі в герметично закритій тарі.