4

Міністерство освіти і науки України

Київський національний торговельно-економічний університет

Кафедра інженерно-технічних дисциплін

Кафедра товарознавства та експертизи харчових продуктів

Курсова робота

із дисциплін «Фізика та методи дослідження сировини і матеріалів»

й «Хімія та методи дослідження сировини і матеріалів»

на тему

«Фізичні та хімічні властивості кисломолочних сирів і методи їх дослідження»

Студента 1курсу 1 групи

заочного відділення

ФТТП

Полюховича Назара

Наукові керівники

Київ 2013

ЗМІСТ

ВСТУП……………………………………………………………………..…..3

РОЗДІЛ 1. Характеристика, фізичні та хімічні властивості сиру ..…….….4

РОЗДІЛ 2. Фізичні методи дослідження

2.1. Метод визначення вологи у кисломолочних сирах …….………….....8

2.2. Визначення вмісту жиру в кисломолочному сирі………..................... 7

РОЗДІЛ 3. Хімічні методи дослідження сиру

3.1. Визначення кислотності у кисломолочних сирах.……………………12

3.1.1 Потенціометричний метод………………………………………

3.1.2 Метод із застосуванням індикатора фенолфталеїну...................

3.2. Визначення вмісту фостфази………………....………………………..16

3.2.1 Виявлення фосфатази за реакцією з 4-аміноантипірином..........

3.2.2. Виявлення фосфатази за реакцією з натрію фенолфталеїнфосфатом............................................................................20

ВИСНОВОК…………………………………………………………………..24

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ……………25

ВСТУП

Сир – це харчовий продукт, що отримують з сиропридатного молока з використанням ферментів, що згортають молоко, і молочнокислих бактерій.

На даний момент у сирній галузі України працюють близько 200 підприємств. У нашій країні виробляються різноманітні асортименти сирів. Між собою вони відрізняються технологіями приготування, зовнішніми ознаками і органолептичними показниками.

Виготовляють сир з молока, всі складові частини якого, за деяким виключенням, переходять у сир, причому в концентрованому вигляді.

Сир смачний і корисний продукт харчування. Він містить багато життєво необхідних речовин, а також стимулює виділення шлункового соку, сприяє кращому засвоєнню їжі. Якість сиру залежить від сиропридатності молока, мікробіологічних аспектів та технологічних прийомів.

Основна мета даної курсової роботи – ознайомлення з основними фізико-хімічними властивостями сиру та ознайомитися з їх дослідженням.

Розділ 1. Характеристика, фізичні та хімічні властивості сиру

Сир – один з найбільш цінних харчових продуктів, його отримують шляхом особливої переробки молока. В результаті ферментативних і біохімічних процесів, що протікають в сирі при дозріванні, готовий продукт набуває нових, в порівнянні з молоком, цінні смакові і харчові властивості.

До складу сиру входять наступні компоненти: молоко коров’яче, знежирене молоко, закваска бактеріальна, ферментні препарати, сіль поварена, хлористий кальцій, калій азотнокислий. Особливе місце в справі вироблення високоякісної молочної продукції належить підвищенню якості молока, що заготовлюється. Діючими видами нормативно-технічної документації на продукцію молочної промисловості передбачене використання високосортного молока: ступінь чистоти не нижче 1 групи; густина – не менше 1027 г/см³; кислотність – не менше 16, але не більше 18 Т.

Відомо кілька сотень видів сирів, що відрізняються один від одного за хімічним складом і смаковими особливостями. Сири поділяють на тверді, напівтверді, м’які та кисломолочні.

За способом згортання молока сири розділяють на сичугові (при виготовленні сиру білки згортаються під дією сичугового ферменту) і кисломолочні (згортання білків відбувається під дією молочної кислоти), а за вмістом жиру в сухій речовині – на сири 20, 30, 45, 50%-ної жирності. У процесі виробництва сирів вирішальним фактором є фізичні властивості, хімічний склад та мікробіологічні показники молока. При класифікації сирів враховують тип основної сировини, способи згортання молока, використані мікроорганізми, особливості технології, а також хімічні показники.

За типом основної сировини розрізняють натуральні сири, вироблені з коров’ячого, овечого, козячого молока, і плавлені, основною сировиною для яких є натуральні сири.

Сири – це концентровані білкові продукти, які отримують створоженням молока, обробкою згустку з наступним дозріванням сирної суміші. За свої високі смакові якості сир здавна вважався одним з найсмачніших і найцінніших продуктів харчування. До складу сиру входять необхідні людині білки, жири, мінеральні солі, мікроелементи, вітаміни. Найбільший інтерес серед складових частин сиру з погляду харчової цінності представляють білки, кальцій, фосфор, вітаміни В₂, А, Е та D.

Енергетична та харчова цінність сиру залежить від вмісту сухих речовин та вологи. Харчова цінність сирів полягає ще в тому, що його складові частини, особливо білки, легко засвоюються організмом та не потребують від організму великих затрат енергії на перетравлювання.

Сир містить всі корисні елементи молока, тільки в більш високій концентрації, зокрема не менш 20-30 % білків, до 3,5 % мінеральних речовин (не враховуючи поварену сіль) і до 60 % молочного жиру. Організмом краще засвоюються білки сиру, ніж білки молока, а середній рівень засвоювання незамінних амінокислот – 89,1 %. Білки сиру являють собою результат розщеплення казеїну, значна частина якого (від 20 до 30 % залежно від виду сиру) перетерплює певних змін в процесі дозрівання сиру. Казеїн стає розчинним, перетворюється в олігопептиди та амінокислоти під дією цілого ряду ферментів, склад яких змінюється в залежності від мікрофлори. Це надає готовому продукту остаточну консистенцію та смак. В результаті такого протеоліза значно підвищується ступінь засвоєння білків організмом людини. Однак, якщо не говорити про високий вміст білків, біологічна цінність сиру забезпечується ще й за рахунок амінокислот, що втримуються в них. Сир містить весь комплекс амінокислот, необхідних людині, в тому числі незамінні (триптофан, фенілаланін, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, треонін, валін), які не синтезуються в організмі людини, а поступають з їжею. В порівнянні з еталоном – курячим білком – лімітуючими амінокислотами у сирах є метіонін та цистин, амінокислотний скор складає від 89 до 93 %.

Сир – найбагатше джерело кальцію, вміст якого залежить від вмісту води, способу коагуляції білка та технології виготовлення. Подібно кальцію, що міститься в молоці, кальцій сиру добре засвоюється організмом людини в кількостях, рівним внесеним відповідним пропорціям кальцію й фосфору, а також присутнім одночасно з ними білкам. Найбільша кількість кальцію міститься у твердих пресованих сирах, найменше – у м’яких й сирах з підвищеним рівнем молочнокислого бродіння.

Вміст жиророзчинних вітамінів у сирі, головним чином А и D, а також вітаміну Е, безпосередньо пов’язаний зі змістом у продукті ліпідів, що може коливатися в межах від 0 (в деяких свіжих сирах) до 70% (у продуктах, збагачених вершками). Що стосується вмісту водорозчинних вітамінів, то залежно від виду сиру воно може бути досить різним. Так, вітаміни групи В у значній кількості виходять з сироваткою в процесі її виділення (у згустку залишається не більше 25% цих вітамінів), а вітамін С видаляється повністю. Своєрідною компенсацією цієї втрати слугує синтез бактеріальною й грибною мікрофлорами сиру декількох вітамінів групи В: у готовому сирі відзначається підвищений вміст рибофлавіну, пантотенової кислоти, вітаміну В₆ та фолієвої кислоти; у деяких випадках мова йде також про вітаміни В₁ і В₂ .

Ліпіди обумовлюють маслянистість сирного тіста. При дозріванні сиру під дією ліпаз мікробного походження відбувається обмежений процес ліполіза, що супроводжується утворенням вільних жирних кислот. Деякі із цих кислот відносяться до летючих, які приймають участь у формуванні аромату сиру. Ліпіди молока (тригліцериди, фосфогліцериди, сфінгозиди) присутні в сирі в емульгованому вигляді, що підвищує їх засвоюваність. Жирні кислоти, що містяться в сирі, знижують ризик розвитку ракових захворювань. Екстрактивні речовини поліпшують його аромат та зовнішній вигляд, збуджують апетит, сприятливо впливають на травні залози.

Енергетична цінність сиру залежить від вмісту в ньому жиру і сухих речовин та коливається в межах від 250 до 450 ккал на 100 г продукту.

Поживні речовини засвоюються організмом у кількості 98-99 %, тобто майже повністю. Період дозрівання сиру й процес заквашування його ферментом сприяє утворенню корисних для здоров’я людини компонентів.

Вміст вологи в сирах залежить від виду сиру і вмісту в ньому жиру: чим менша масова частка жиру в сухій речовині сира, тим більше масова частка вологи. Розподіл хімічних компонентів і фізичних властивостей сиру за об’ємом головки не є однорідним. Розрізняють групу сирів, в яких волога розподілена достатньо рівномірно, лише кірковий шар сухіший і більш щільний (російський, углицький). В інших сирах вміст вологи підвищується від периферії до центру головки (радянський, голландський). Високий вміст ароматичних речовин в зрілому сирі сприяє відділенню травних соків, тому сир, крім високої засвоюваності, має лікувальні й дієтичні властивості, покращує апетит.

У 100 г жирного сиру міститься близько 2,4 г мінеральних речовин (не враховуючи повареної солі), зокрема близько 1 г кальцію і 0,6 г фосфору, що є надзвичайно цінним, оскільки велика частина цих елементів органічно пов’язана з білком. Фізіологічна норма споживання сиру складає 6,6 кг на рік.

табл. 1. Наведений хімічний склад деяких сичугових сирів.

табл. 2. Наведені основні фізико-хімічні показники твердих сирів, зокрема масова частка жиру та вологи.

Табл. 1 Хімічний склад деяких видів сирів

Назва сиру	Волога, %	Білок, %	Жир, %	НЖК, %	Холестерин, мг%	Вуглеводи, %	Na, мг%	K, мг%	Ca, мг%	Mg, мг%	Fe, мг%	Каротин, мкг%	Е, мг%	Енергетична цінність, ккал
Тверді сичугові сири:
Костромський	41,9	25,6	26,1	12,2	78	0	850	80	900	50	0,9	170	0,5	343
Голландський (брусковий)	40,8	26,3	26,6	15,3	80	0	1100	100	1000	55	0,7	170	0,4	350
Ярославский	40,9	26,2	26,6	14,3	80	0	880	100	900	45	0,9	160	0,5	350
Російський	41,0	23,2	29,5	15,9	88	0	810	88	880	35	1	170	0,5	364
Чеддер	38,5	23,5	30,8	17,6	94	0	850	116	1000	54	1,0	160	0,6	380
Швейцарський	36,9	24,6	31,6	16,7	96	0	750	100	930	15	0,8	180	0,6	391
Сичугові напівтверді сири:
Прибалтійський	55,0	29,8	9,0	5,2	27	0	960	80	1080	50	0,9	50	0,2	207
Сичугові м’які сири:
Рокфор	45,0	20,5	77,5	15,3	62	0	1300	110	740	40	1,0	170	0,4	335
Російський камамбер	52,0	15,3	28,8	18,3	78	0,1	800	75	510	15	0,3	200	0,3	324
Адигейський	56,0	19,8	19,8	12,7	54	1,5	470	70	520	25	0,6	100	0,3	264
Сичугові розсільні сири:
Бринза (з овечого молока)	53,0	21,1	18,8	11,2	75	0,3	1200	115	780	35	0,9	70	0,4	260
Сулугуні	51,9	20,5	22,0	14,0	61	0,4	1050	100	650	35	0,6	50	0,3	286

Табл. 2. Фізико-хімічні показники твердих сичугових сирів

Найменування	Масова частка, %
	Жирів, не більше	Вологи, не більше	Повареної солі
Радянський	50,0+1,6	42,0	1,5-2,5
Швейцарський	50,0+1,6	42,0	1,5-2,5
Алтайський	50,0+1,6	42,0	1,5-2,0
Голландський круглий	50,0+1,6	43,0	1,5-3,0
Костромський	45,0+1,6	44,0	1,5-2,5
Ярославський	45,0+1,6	44,0	1,5-2,5
Степовий	45,0+1,6	44,0	2,0-3,0
Угличський	45,0+1,6	45,0	1,5-2,5
Латвійський	45,0+1,6	48,0	2,0-2,5

Сир отримують шляхом особливої переробки молока. В результаті ферментативних і біохімічних процесів, що протікають в сирі при дозріванні, готовий продукт набуває нових, в порівнянні з молоком, смакових та харчових властивостей.

Якість сиру контролюють за хімічним складом (вмістом жиру в сухій речовині, вологи й повареної солі), а також за органолептичними показниками. Сири повинні мати смак і запах, що властиві даному виду сиру, без сторонніх присмаків.

Сироваріння є одним з найбільше перспективних напрямків розвитку харчової промисловості України. Впровадження у виробництво інноваційних технологій, підготовка висококваліфікованих фахівців, збільшення ринку збуту готової продукції шляхом поліпшення якості сирів – все це дозволить у найкоротший термін вирішити найважливішу з поставлених задач по формуванню економічної зони європейського рівня.

Для виробництва сиру найбільш придатним вважається молоко з високим вмістом білків (не нижче 3,1 %, у тому числі казеїну – не менше 2,6 %), жиру (не менше 3,6%), СЗМЗ – не менш 8,4 % і оптимальним співвідношенням між ними.

Білки молока легко засвоюються організмом, належать до групи повноцінних і містять всі життєво необхідні для людини амінокислоти. Вони дозволяють поліпшити загальну збалансованість амінокислот білків усього харчового раціону. Вихід сиру залежить від вмісту в молоці казеїну. Казеїн впливає на структурно-механічні властивості одержуваного при виробництві сичугового згустку. Казеїн становить 80 % від загальної кількості білків у молоці й утримується в ньому у вигляді складного комплексу казеїната кальцію з колоїдним фосфатом кальцію – так званого казеїнаткальційфосфатного комплексу (ККФК).

Жир молока містить порівняно мало незамінних поліненасичених жирних кислот, але при вживанні 0,5 л молока покривається практично 20 % добової потреби людини. Молочний жир за харчовими та біологічними властивостями є найбільш повноцінним. У ньому втримуються дефіцитна арахідонова кислота й білково-лецитиновий комплекс, що грають важливу роль в обміні речовин. Молочний жир - багате джерело енергії для організму. Він перебуває в молоці у вигляді дрібних жирових кульок. Молочний жир багатий на вітаміни A, D, Е та К, які майже відсутні в інших тваринних жирах. Крім того, співвідношення жиру та білку в молоці близьке до оптимального – 1:1.

Вуглеводи молока представлені в основному лактозою, кількість якої в середньому становить 4,5…5,0 %. На відміну від інших цукрів вона відносно погано розчиняється у воді, повільно всмоктується в кишечнику, стимулює розвиток в ньому молочнокислих паличок, які утворюють молочну кислоту, пригнічуючи таким чином розвиток гнилісної мікрофлори та сприяючи всмоктуванню кальцію й фосфору.

З мінеральних речовин найбільш важливе значення мають солі кальцію й фосфору. Ці речовини знаходяться в збалансованому співвідношенні (1:1…1,4:1), що обумовлює їх відносно високу засвоюваність. Приблизно 80 % добової потреби людини в кальції задовольняється за рахунок молока.

До складу мінеральних речовин молока входить дуже багато елементів періодичної системи Менделєєва. У ньому містяться солі калію, натрію, магнію, заліза й т.д., а також кобальт, мідь, цинк, марганець, фтор, бром, йод, миш’як, кремній, бор, ванадій та ін.

За фізико-хімічними та гігієнічними показниками і технологічними властивостями молоко для виробництва сирів повинно відповідати таким вимогам: ступінь чистоти не нижче 1 групи; густина – не менше 1027 г/см³; кислотність – не менше 16, але не більше 18 ^оТ.

У досліджуваних зразках відбирання проб, готування до випробувань проводять згідно ГОСТ 26809, ГОСТ 3622-68, ГОСТ 13928.

Метод органолептичної оцінки якості використовують для оцінки всіх продовольчих товарів та здійснюється у визначеній послідовності. Смак, запах та консистенцію визначають органолептично; зовнішній вигляд, колір, якість пакування і маркування перевіряють візуально.

Масову частку сухих речовин визначають згідно з ГОСТ 3626-73 .

Метод заснований на зміні маси аналізуємої проби продукту під впливом температури.

Масову частку сухих речовин (С) у відсотках обчислюють за формулою:

де м₀ – маса бюкси з піском, скляною паличкою та наважкою продукту до висушування, г;

м₁ – маса бюкси з піском, скляною паличкою та наважкою після висушування, г.

Титровану кислотність визначають згідно з ГОСТ 3624-67

Кислотність молочних продуктів виражають у градусах Тернера. Під градусами Тернера розуміють кількість мл 0,1 н. розчину гідроокису натрію (калію), необхідне для нейтралізації 100 мл або 100 г продукту.

Вміст масової частки жиру в кисломолочних продуктах визначають за ГОСТ 5867-90

Метод заснований на виділенні жиру з молока та молочних продуктів під дією концентрованої сірчаної кислоти та ізоамілового спирту з подальшим центрифугуванням та вимірювання об’єму жиру, що виділився в градуйованій частині жиромеру.

До складу сиру входять наступні компоненти: молоко коров’яче, знежирене молоко, закваска бактеріальна, ферментні препарати, кухонна сіль, хлористий кальцій, калій азотнокислий. Якість сиру залежить від якості молока в набагато більшому ступені, ніж будь-якого іншого молочного продукту.

Молоко, що застосовують для виготовлення сиру, повинне бути біологічно повноцінним, тобто бути сприятливим середовищем для розвитку молочнокислих бактерій. Молочнокислим бактеріям належить головна роль у процесі дозрівання сирів (їхні ферменти забезпечують основні перетворення складових частин молока). Вони також впливають на процес сичугового згортання. Ці бактерії регулюють рівень активної кислотності, створюють сприятливі умови для дії сичугового ферменту й обробки згустку. Поряд із цим у молоці повинні бути відсутні речовини, що затримують розвиток молочнокислих бактерій - антибіотики, консерванти й ін. Молоко повинне мати щільність не нижче 1,027 г/см³, кислотність – 16-18 ºТ, вміст кальцію – 125 мг, добре згортатися під дією сичугового ферменту, утворювати щільний згусток з гарним відділенням сироватки. До переробки на сир допускається тільки натуральне нефальсифіковане молоко з нормальним хімічним складом, що визначає його технологічні властивості. Кращим для сироваріння є літнє молоко, найбільш несприятливим – весняне і стародойне (наприкінці лактації).

Якість закваски контролюють насамперед за часом згортання й кислотності, а також за органолептичними показниками (смак, аромат, консистенція), наявності ароматоутворюючих бактерій (за утворенням вуглекислоти й диацетила), бактеріальної чистоти (мікробіологічному препарату, посіву на середовище Кесслер).

У практиці сироварів зазвичай молокозгортуючий препарат називають сичуговим ферментом (сичуговим порошком). Сичуговий порошок одержують у результаті відповідної обробки (висалюванні й екстракції) шлунків (сичугів) телят і ягнят. Екстракт сушать, розмелюють і, змішуючи з кухонною сіллю, доводять до визначеної здатності, до згортання, тобто 1 г сичугового порошку повинний згортати 100 кг молока при температурі 35 °С за 40 хв. Умовно можна виділити дві основні функції молокозгортуючого ферменту: формування молочного згустку (ферментативна коагуляція молока) і участь у дозріванні сиру.

Щоб припинити розвиток газоутворюючих бактерій та запобігти пізньому здуванню сирів під час їх визрівання застосовують калійну селітру (KNO₃). Селітра додається у вигляді водного розчину після внесення в суміш молока хлористого кальцію і фосфорно-кислих солей.

Отже, молоко як сировина для виробництва сиру повинно мати оптимальний вміст білків, жиру, сухого знежиреного молочного залишку (СЗМЗ), кальцію та утворювати під дією сичугового ферменту щільний згусток, що добре відокремлює сироватку.