Характеристика технології виробництва сиру кисломолочного

Введення чистих культур  мікроорганізмів (заквашувальних культур), що замінили використання кислого молока або сироватки від попереднього вироблення.

Виділений Хансеном в 1870 р. екстракт сичуга теляти і подальша його стандартизація дали можливість отримувати якісніші сирні згустки, що не містять небезпечних мікроорганізмів, наявних в телячому сичуге.

З винаходом Ллойдом способу визначення кислотності з'явилася можливість її контролю на всіх стадіях процесу.

Ці відкриття дозволили сироварам кваліфіковано контролювати процес вироблення сирів, а за рахунок застосування більш стандартної сировини крупні виробники дістали можливість підвищити якість сирів і, що не менш важливий, понизити кількість неякісного сиру. Наприклад, в кінці 1800-х рр. сировари, виробляючі стильтон, виготовили 30% сиру першого сорту, 40% — другого і 15% — того, що «придатно для споживання»; що залишилися 15% разом з сирною сироваткою пішли на корм свиням.

1.1 Молоко як  сировина

Як вже було сказано, в  сироварінні використовується молоко різних видів ссавців, при цьому його склад розрізняється не тільки у тваринних різних видів, але і у тварин одного вигляду і навіть однієї породи. Крім того, виробництво сиру залежить від змісту не тільки основних компонентів (жиру, білка, лактози і золи), але і від складових їх мікрокомпонентів (жирні кислоти, казеїн, Альбумін, глобуліни і ін.). Кількісний зміст основних компонентів коров'ячого молока представлений в табл. 5.1; аналогічну таблицю можна скласти для молока інших видів тварин.

Коливання складу молока

Якість (склад) молока, використовуваного  для виробництва сира, визначається видом ссавця. Середній склад молока різних видів тварин приведений в табл. 5.2, проте слід враховувати, що це усереднені дані, відмінності складу молока тварин навіть усередині одного вигляду можуть бути достатньо значними (див. табл. 5.3). Крім того, склад молока в значній мірі залежить від способів селекції тварин (тобто чисті або схрещені породи), а також міняється під впливом таких чинників, як здоров'я тваринне, стадія лактації, клімат, вік і вид кормів. Якщо протягом всього року використовується один стандартний процес виробництва сира, то сезонні відмінності у складі молока можуть створювати певні труднощі. Такі компоненти сирного згустка як жир, мінеральні речовини і вода утримуються усередині казеїнової сітки, отже, для якості отримуваного сиру дуже важливе співвідношення жиру і казеїну. Якщо воно не збалансоване, сирне тісто може виявитися або дуже м'яким, або дуже твердим, не дивлячись на те що кількість вологи в згустку при виконанні виробничих процедур строго контролювалася. Для усунення щомісячних коливань змісту жиру і казеїну використовується нормалізація молока. Необхідність нормалізації підтверджується прикладом, приведеним на мал. 5.1 (для молока, вироблюваного в західних центральних графствах Великобританії, в рспюне виробництва сира чешир).

Хімічній склад  сирого коров’ячого молока

Можна намалювати аналогічний  графік зміни щомісячного складу молока, вироблюваного в інших  регіонах; ці співвідношення варіюватимуть від одного регіону до іншого (див. мал. 5.2). Як вже згадувалося вищим, дуже важлива порода тварини; у табл. 5.4 приведено співвідношення жиру і казеїну для молока деяких популярних порід молочної худоби.

Співвідношення казеїну і жиру в молоці, отриманому в двох регіонах Великобританії: а) регіон традиційного сироваріння; б) регіон традиційного виробництва масла і сливок

Відносно визначення складу молока перед нормалізацією слід зазначити, що в масі зрілого сиру лактоза міститься в дуже малій  кількості (за винятком м'якого сиру). Таким чином, хоча лактоза і складає велику частину сухого знежиреного молочного залишку (СОМО) і може піддаватися кількісним змінам, проте її зміст більш постійно, ніж зміст інших компонентів СОМО.

Проміжки між доїннями, особливо у разі високопродуктивних корів, можуть впливати як на співвідношення жиру і казеїну, так і на удій молока, тоді як раціон годування надає дія на певні компоненти молока. Особливо це стосується жиру, протеїну і солей, а деякі види кормів додають молоку не властиві йому присмаки (наприклад, часник, бур'яни, пивна дробина). Крім того, коли корови в квітні-травні перекладаються із стійлового на пасовищний зміст, відбуваються зміни не тільки кольору молока, але і складу ліпідів, а також зниження процентного змісту жиру. Багато подібних змін якості можна звести до мінімуму, змішуючи молоко від різних постачальників, хоча при цьому залишаться відмінності, викликані географічним положенням. Сировар може робити лише незначний вплив на ці зміни, проте може їх прогнозувати, використовуючи щорічні дані про склад молока.

Одним з результатів введення на фермах доїльних машин була кількість випадків запалення молочної залози, що почастішала. Використання для виробництва сиру маститного молока може погіршити синерезис згустка, а пізніше привести до виникнення пороків смаку сира. До нещастя, бувають випадки, коли дане захворювання охоплює все стадо постачальника. Маститне молоко характеризується зниженням виходу сира, що може бути викликане низьким змістом казеїну, але набагато серйозніші проблеми виникають, коли ветеринар або фермер використовують медикаментозне лікування корів, продовжуючи постачання молока на сироварне підприємство. Хоча в багатьох країнах існують урядові норми з продажу молока від корів, одержуючих медикаментозні препарати, цей факт не завжди піддається контролю. Антибіотики і речовини хіміотерапій, що вводяться у вим'я у вигляді ін'єкцій, виявляються в молоці протягом декількох доїнь після введення. Використання такого молока затримує зростання молочнокислих бактерій, необхідних для процесу виробництва сира. Крім того, деякі інші препарати (перорально, що навіть даються) можуть бути присутніми в молоці у вигляді домішки впродовж достатнього тривалого періоду. Щоб розбавити невелику концентрацію антибіотика зазвичай потрібне велике кількості молока (на 90 000 - 135 000 л). Іноді, щоб виграти час для проведення тесту на наявність антибіотиків (наприклад, тест Дельво). фермери використовують для розбавлення вечірній надій молока, але сучасні тести дають можливість сироварові контролювати склад молока протягом 5-10 мін, завдяки чому кількість антибіотиків, що поступають на мировиробничі підприємства разом з молоком, повинна звести до мінімуму.

Не дивлячись на те що найбільше значення для сировара має вміст в молоці основних компонентів (жир, протеїн, мінеральні речовини і вода), успіх сироваріння часто залежить від їх мікроскладу. Далі приводиться короткий опис складу і структури жиру і білків, необхідне для розуміння процесу формування сирної маси і її здібності до утворення консистенції, смаку і запаху сира.

Молочний жир

У табл. 5.1 приведений докладний  склад молока як сировини для сироваріння, проте для деяких компонентів  потрібна докладніша інформація, особливо якщо доводиться брати до уваги сезонні  коливання якості молока і розробляти нові різновиди сира.

Наприклад, жир молока є джерелом компонентів, які частково відповідальні за смак і запах, а також за консистенцію зрілого сиру. Ці властивості залежатимуть не тільки від різновиду сира, але і від складу і фізичних характеристик самого жиру. Сир, вироблений без жиру, зазвичай висихає і набуває твердої консистенції, а коли він молодий, то володіє м'яким смаком і не розвиває типовий «сирний» смак. Тим часом навіть 1% жиру в молоці надає сиру основному смаку, якого не буває за відсутності жиру. Встановлено, що знежирене (сепароване) уручну молоко містить від 1 до 1.75% жиру: деякі види сирів виробляються з такого типу молока. Механічно сепароване молоко (0.1-0,2% жиру) використовується для отримання сирної маси, яка зазвичай не має сильного кисломолочного смаку (наприклад, сир), або набуває інгредієнтів що додаються (наприклад, сирий котедж з травами або із сливками).

Жир в молоці присутній  у вигляді водної суспензії маленьких  жирових кульок, діаметр яких залежить від породи тварини і для коров'ячого  молока складає від 0.1-22 мкм в діаметрі. Здатність жиру вбудовуватися в згусток пов'язано не тільки з кількістю жиру, але і з його складом, а також з складом що оточує жирові кульки оболонки. Наприклад, склад жиру впливає на його температуру плавлення, що може викликати відділення рідкого жиру при обробці згустка. Розплавлені крупні жирові кульки легко випресовуються із згустка і переходять в сироватку при температурі близько 25-26 °С або заповнюють порожнечі, додаючи сирному тесту маслянистість і нерівномірність забарвлення. Багато сироварів вважають за краще використовувати молоко з дрібними жировими кульками (молоко корів айрширскої і гольштейнскої порід), які легко вбудовуються в сирний згусток. У табл. 5.5 приведений середньорічний зміст основних жирних кислот і точки плавлення молочного жиру молока двох порід худоби.

Унаслідок відмінності температур плавлення жиру його склад може робити більший вплив на структуру сира, чим розмір жирових кульок.

Глобули молочного жиру є  складним ефіром гліцерину і трьох  мирних кислот, тобто є триглицеридами. створюючими декілька кристалічних форм. Теоретично жирні кислоти можуть утворювати величезну кількість триглицеридів (близько 200 000). тому молочний жир плавиться при температурі 28-33 °С і отвердіває (застигає) при 19-24 °С. Для повного твердіння жиру потрібний до 4 ч. У пресованому сирі з високою температурою другого нагрівання деяка кількість жиру може залишатися в розплавленому стані, коли сир вже покрився цвіллю. Така повільна тепловіддача може утруднити дію сичужного ферменту.

Хоча молочний жир складається  в основному з триглицеридів, в нім в невеликій кількості  присутні ди- і моногліцериди. а також вільні жирні кислоти. Трігліцеріди — неактивні хімічні сполуки, проте вони повністю або частково розщеплюються під дією ферментів. Разом з тим тригліцериди є розчинниками жиророзчинних компонентів молока, таких як фосфоліпіди, це реброзиди. стериоли (естерифікований холестерол). пігменти (каротиноїди) і антиоксиданти (токофероли), які можуть бути присутніми в жирових кульках разом з альдегідами, кетоном. лактонами і іншими метаболитами. Деякі з цих компонентів впливають на смак сиру і можуть вивільнятися під час ліполізу жиру.

Як можна бачити в електронний  мікроскоп, жирові глобули мають  шарувату структуру. Очевидно, що при  охолоджуванні спочатку отвердіває жир, що поміщається в центрі глобули і має вищу температуру плавлення, тоді як жир з нижчою температурою плавлення розташовується в поверхневому шарі.

Процентний розподіл жирних кислот у складі триглицеридів різний; в середньому близько 40% молочного жиру містить олеїнову і пальмітинову кислоти і кислоти з коротшим ланцюгом в положенні 2 тригліцериди (наприклад, олео-каприно-пальмитин). Крім того, можуть бути присутніми деякі змішані дигліцериди (наприклад, пальмитино-олеин) і повністю відсутні триглицериди і триолеинового або трипальмитинового типів.

Враховуючи значення жирних кислот для виробництва сира, слід приділити увагу їх хімічній будові. Жирними кислотами є не розгалужені ланцюги атомів вуглецю, сполучених між собою одинарними зв'язками. Атоми водню також утримуються у вуглецевому ланцюжку за допомогою одинарних зв'язків. Так, бутанова (масляна) кислота має вуглецевий ланцюжок, що складається з чотирьох атомів вуглецю з приєднаними до них атомами водню: СН3(СН2)2СООН.

Якщо зв'язки між атомами вуглецю складніші (тобто подвійні), то про кислоту говорять, що вона ненасичена і може вступати в реакції по місцю подвійного зв'язку. Олеїнова, лінолева і ліноленова кислоти, присутні в молочному жирі, мають наступні формули:

СН3(СН2)7СН-СН(СН2)7СООН (олеїнова кислота; один подвійний зв'язок). СН3(СН2)4СН-СНСН2СН-СН(СН2)7С00Н (лінолева кислота; два подвійні зв'язки).

СН3(СН2) СН-СН-СН2СН-СН-СН2-СН-СН(СН)7С00Н (ліноленова кислота; три подвійні зв'язки).

Всі вказані вище кислоти мають нерозгалужену структуру: жирні кислоти з розгалуженою структурою присутні в молочному жирі в дуже невеликих кількостях.

Згірклість (згірклий смак) — термін, часто використовуваний для вказівки присутності вільних  летючих жирних кислот, чаші всього масляною. Ліполіз незахищених жирів вивільняє з гліцеридів окремі жирні кислоти; енергійне перемішування або гомогенізація можуть забезпечити доступ до вільного жиру ліполітичних ферментів. Окислення фосфоліпідів, які зазвичай адсорбуються оболонками жирових кульок, викликає в молоці окислений або картонний присмак, що часто помилково приймається за згірклий присмак.