Биохимические и физико-химические процессы при производстве сыров

        Пастеризация  молока. Пастеризация для производства сыра проводится при 72...74°С в течение 15...20с. В результате пастеризации должна понизиться концентрация бактерий, происходит частичная денатурация казеина, а также частичная потеря солей кальция. Перед началом технологического процесса обязательно проверяют свертываемость молока (сычужная проба). Если продолжительность свертываемости молока составляет 10...15мин, то такое молоко можно использовать для производства сыров. При более продолжительном свертывании молока, такое молоко признается технически непригодным и не используется для производства сыров.

        Созревание  молока. Этап созревания молока сопровождается активной деятельностью молочнокислых бактерий, которые в результате своей жизнедеятельности продуцируют молочную кислоту. Основным субстратом этих бактерий является лактоза, которая может быть разложена на глюкозу и галактозу, а также глюкоза молока. Продуктом окисления глюкозы под действием ферментов гликолиза служит молочная кислота, возрастание концентрации которой в молоке может повышать кислотность среды. Так, например, для производства голландского сыра кислотность молока должна быть 17...19, швейцарского — 17...20, рассольных сыров типа чанах и грузинского — 20...21, чеддера и российского — 22. ..23 °Т.

        При созревании сырной массы должна увеличиваться численность  молочнокислых бактерий до 15 млн бактерий в 1 мл молочной смеси, повышаться вязкость молока, возрастать растворимость солей кальция, а также происходить агрегация мицелл казеина. Это способствует работе сычужного фермента, действие которого происходит на поверхности мицелл казеина. Поэтому для повышения эффективности процесса свертывания молока мицеллы должны быть крупных размеров. Образование таких мицелл позволяет экономить фермент в производственном процессе.

        Механизм ферментативного  свертывания молока основан на избирательном расщеплении у х-казеина одной из пептидных связей, расположенной между 105 и 106 аминокислотными остатками полипептидной цепи. В результате полипептидная цепь оказывается разорванной на две неравные части: в одной полипептид с 105 аминокислотными остатками — пара-х-казеин (параказеин), а в другой — с 63 аминокислотными остатками (казеиномакропротеид). При этом пара-х-казеин остается в составе мицелл, тогда как казеиномакропротеид, обладающий гидрофильными свойствами, переходит в сыворотку. Формирование сгустка начинается только после гидролитического расщепления 80...90 % х-казеина.

        Результатом созревания сырной массы является быстрое свертывание молока с образованием плотного сгустка. Этап свертывания молока сопровождается непрерывным ростом молочнокислых бактерий. Инициируется добавлением к молоку сычужных ферментов, которые расходуются из расчета 2,0...2,5 г на 100 кг молока. Процесс протекает при температуре (30 ± 2)°С в сыродельных ваннах. При точном выдерживании температуры можно получить сгусток определенной плотности, при этом достигается воспроизводимая продолжительность свертывания молока.

        При установлении постоянной температуры среды в молоко последовательно вносят при постоянном перемешивании закваску, хлористый кальций и сычужный фермент. После внесения всех компонентов молоко перемешивают в течение 4...5 мин, а затем оставляют в покое до образования сгустка. Свертывание молока должно завершиться через 30...60 мин. Готовый сгусток должен иметь на разломе ровные острые края, не дробиться, выделять чистую без белка сыворотку зеленоватого цвета.

        Для усиления выделения  сыворотки сырную массу вместе с  сывороткой дополнительно подогревают, проводя так называемое второе нагревание.

        Уплотнению сгустка  способствует сближение белковых молекул  казеина и отделение сыворотки. Липиды, присутствующие в молоке в составе жировых шариков, переходят в сгусток, а затем в сырную массу. Жировые шарики распределяются в промежутках между консолидированными волокнами казеина, составляющими строму свернувшегося казеина. Липиды жировых шариков могут препятствовать выходу сыворотки, поэтому при переработке молока с высоким содержанием липидов необходимо предпринимать действия, способствующие отделению сыворотки.

        Дополнительно вносимый кальций способствует формированию прочного, быстро обезвоживающегося сгустка.

        Влагоудерживающую способность белков можно понизить путем повышения кислотности среды. При этом, чем выше кислотность сырной массы, тем быстрее будет происходить ее обезвоживание. Этим можно объяснить то, что сгусток созревшего молока легче отдает сыворотку, чем сгусток незрелого.

        Ферменты сычуга и молочнокислых бактерий осуществляют гидролитическое расщепление белков. В частности, химозин катализирует реакции гидролитического расщепления пептидных связей в казеине с образованием пептидов, которые под действием ферментов молочнокислых бактерий расщепляются до аминокислот. Причем накопление аминокислот в сырной массе служит показателем ее зрелости, обеспечивая поддержание постоянства рН среды и проявления вкусовых качеств сыра. При этом часть аминокислот подвергаются де-карбоксилированию и дезаминированию ферментами бактерий. В результате в сырной массе может накапливаться СО₂ и N Н₃, а также карбоковые, кето- и оксикислоты, амины, придающие определенный вкус и аромат сыру.

        Ферменты микрофлоры способны гидролизовать липиды. Причем в мягких сырах процессы гидролиза  липидов протекают быстрее, чем  в твердых. Во всех сырах обнаруживаются свободные жирные кислоты (масляная, валериановая, капроновая, каприловая и др.), содержание которых придают соответствующий вкус и запах сыру.

        В мягких сырах наиболее активно протекают процессы свободно-радикального окисления, продуктами которых могут быть кетоны, альдегиды, оксикислоты и другие соединения.

        Окисление углеводов  способствует накоплению в сырах  молочной кислоты, которая способна в дальнейшем под действием ферментов молочнокислых бактерий окислиться до ацетальдегида, этанола и уксусной кислоты. Поэтому при выработке сыров необходимо регулировать активность ферментов молочнокислых бактерий, поддерживая на определенных этапах технологического процесса кислотность сырной массы. При этом концентрацию ионов водорода можно регулировать внесением в молоко различных количеств закваски, контролируя содержание влага в сыре после прессования, а также применением на конечных этапах технологического процесса созревания сырной массы способа второго нагревания, или варьируя степень поселки сыра.

        Формование  сыра. Формование сыра осуществляется с той целью, чтобы удалить сыворотку от сырной массы и в дальнейшем придать ей определенную форму (шарообразную, квадратную, прямоугольную и др.).

        Прессование. В результате прессования твердого сыра и самопрессования мягких сыров получают головки сыра определенной формы и уплотненную корку. Поэтому каждый вид сыра имеет своеобразную микроструктуру, в основе которой зернистость, формирующаяся за счет специфического расположения в сырной массе как микрозерен, так и макрозерен. В прослойках между макрозернами располагаются белки, которые формируют слои определенной толщины, скрепляющие зерна со всех сторон.

        Жировые капли как  индивидуальные образования способны встраиваться в виде включений, содержание которых зависит от жирности молока, придавая сыру эластичность.

        В твердых сырах  кальций формирует кристаллические  микрозерна совместно с параказеином, образуя прослойки в структуре макро- и микрозерен. Причем в мягких сырах отложений кальция меньше, чем в твердых.

        Образующиеся в  процессе созревания сыров газы, способствуют появлению в структуре сырной массы пустот, тогда как накопление газов в микропустотах приводит к образованию глазков. При этом в мягких сырах отмечается формирование более крупных таких структурных элементов, чем в твердых.

        В целом структура  сыра зависит от его твердости, пластичности, которые и определяют качественные показатели продукта (консистенция, внешний вид, рисунок, вкус, запах и др.).

        Посолка сыра. Данный этап осуществляется с целью улучшения качественных показателей сыров (вкуса, запаха, консистенции, рисунка, цвета), путем регуляции активности молочнокислых бактерий и скорости биохимических процессов в созревающих сырах.

        Для поселки сыров  используют как кристаллическую  соль, так и рассол. Сыры с гладкой поверхностью солят соляной гущей, которая накладывается равномерно на поверхность сыра. Недостатком данного способа является возможность чрезмерного обезвоживания свежего сыра.

        После предварительного посола все сыры помещают в рассол с определенной концентрацией и на определенное время, продолжительность которого зависит от температуры среды и технических характеристик сыра. Так, например, для посолки твердых сыров используется 22...24% раствор соли, тогда как для рассольных и мягких сыров — 13...18 % раствор соли.

        Продолжительность посолки зависит от размеров сыров, их влажности, температуры и концентрации соли.

        Так, например, круглые  сыры в 1,5...2,0 раза дольше должны находиться в рассоле, чем прямоугольной и квадратной формы.

        Оценка влажности  сыров позволяет регулировать время  посола. При этом сыры с высокой влажностью способны быстрее просаливаться. Поэтому для посолки мягких и рассольных сыров используются растворы с пониженным содержанием соли.

        Повышение температуры  среды ускоряет время посолки сыра. Поэтому, обычно, посолку сыра проводят при 8...12°С, при влажности воздуха 92...96%.

        Со временем концентрация соли в рассоле начинает понижаться, что связано с выделением во время посола из сырной массы сыворотки, которая одновременно способна повысить и кислотность среды. Для устранения этих недостатков необходимо перемешивать рассол и добавлять кристаллическую соль.

        Созревание  сыра. В процессе созревания под действием микроорганизмов происходят глубокие преобразования с составными частями

        сыра. Накапливаются  вкусовые и ароматические вещества. В первые 7 дней полностью сбраживается лактоза, далее происходит распад белков до полипептидов и аминокислот. Для большинства сыров температура созревания колеблется от 16 до 28 °С. Продолжительность процесса от 2 недель до 6 месяцев. В течение всего времени созревания необходим тщательный уход за головками сыров. 

 
        7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЛАВЛЕНЫХ СЫРОВ

        Плавленые сыры —  это продукт, получаемый из зрелых высококачественных сычужных сыров, путем их плавления при высокой температуре, в химическом составе которых отмечается высокое содержание белков, липидов, органических кислот и других соединений, по сравнению с сычужными сырами.

        В основе производства плавленых сыров используется свойство сычужных сыров при температуре 45...50°С плавиться, а при более высокой температуре разжижаться, при этом завершающим этапом производства является получение высококалорийного пищевого продукта.

        Перед плавлением сыр  измельчают, малые размеры частиц сырной массы позволяют при плавлении сыра сформировать более однородную массу продукта. Обычно сыр плавят при 80...85 "С в течение 15...20 мин.

        Во время плавления  может часть влаги испариться, поэтому для размягчения в расплавленную массу добавляют сливочное масло, молоко, пахту и др. В качестве наполнителей вносят сахар, соль, ветчину, орехи и др.

        При составлении  смеси необходимо руководствоваться  вкусовыми качествами продукта и его консистенцией. При плавлении сырной массы изменяются физико-химические свойства белков. При этом плохо растворимый параказеинат кальция переходит в хорошо растворимый параказеинат натрия.

        При плавлении сыров  к расплавленной сырной массе  добавляют соли фосфорной (Ка₂НРО₄, НаН₃Р0₄, №₃Р0₄) и лимонной (цитрат натрия) кислот, которые могут связываться с казеином и параказеином, увеличивая агрегатную устойчивость белков.

        Использование кислых солей может понизить рН сыра, что  сказывается на консистенции продукта. 
 
 

        8. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАССОЛЬНЫХ СЫРОВ

        Брынза. Сыр брынзу вырабатывают из коровьего и овечьего молока или из смеси коровьего, овечьего и козьего молока.

        Для производства брынзы кислотность коровьего молока должна быть 22 °Т, овечьего — 21...28 °Т (табл. 14). Пастеризация молока производится при 72...74"С (моментальная пастеризация) или в течение 10 мин при 68...70°С.

        В пастеризованное  молоко добавляют хлорид кальция. После  перемешивания смесь охлаждают до 27...30°С, а затем вносят 0,5...0,7% бактериальной закваски для сыров от общего объема. Образование молочного сгустка происходит в течение 75...90мин. При раскладывании молочного сгустка его края должны быть ровными, а выделяющаяся при этом сыворотка прозрачной и слегка зеленоватой.