Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биотехнологические основы сыроделия. Учебное пособие
.pdf
6. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
ПРОИЗВОДСТВА СЫРА
План
1. Свертывание молока.
2. Обработка сычужных сгустков.
3. Формование сырной массы.
4. Самопрессование и прессование.
5. Посолка сыра.
1. Свертывание молока. Основополагающей технологиче-
ской операцией производства сыра является получение сычужного
сгустка – калье. Сычужное свертывание белков молока (сычужная
коагуляция казеина) носит необратимый характер и включает две
стадии – ферментативную и коагуляционную. Механизм, как первой, так и второй стадии сычужного свертывания белков молока
окончательно не установлен.
Первичная структура главного компонента каппа-казеина –
это полипептидная цепь, содержащая 169 остатков аминокислот
(в том числе два остатка цистина) и одну фосфатную группу. Известно, что каппа-казеин содержит чувствительную к сычужному
ферменту (химозину) пептидную связь, образованную остатками
фенилаланина в положении 105 и метионина в положении 106.
Существует несколько теорий, объясняющих химизм взаимодействия сычужного фермента с казеинаткальцийфосфатным комплексом (ККФК) и последующей коагуляцией – фосфоамидазная,
гидролитическая и др.
Механизм сычужного свертывания молока. Фосфоамидазная теория сычужной коагуляции казеина. П. Ф. Дьяченко счи-
тал, что на первой стадии происходит разрыв одной из двух связей
остатков фосфорной кислоты с казеином, а именно, фосфоамидной
связи (рис. 6.1).
При этом в параказеине освобождаются щелочные гуанидиновые группы аргинина и гидроксильные группы фосфорной кислоты.
На второй стадии гидроксильные группы фосфорной кислоты
связывают ионы кальция и создают «кальциевые мостики» между
мицеллами параказеина, образуется сгусток (рис. 6.2).
61
Рис. 6.1. Первая стадия механизма сычужной коагуляции казеина
—NH—C—NH
—CH2—O
NH
P=O
R
казеин
—CH2—O— P=O
OH
NH R OH
—NH—C—NH2
H2O
сычужный
фермент
фосфоамидазная связь
параказеин
—NH—C—NH2
—CH2—O
NH
P=O R параказеин
O— H2C—
NH R NH2—C—NH—
параказеин
OH
O—Са—O
O=P
HO
Фаза коагуляции
(по П. Ф. Дьяченко)
Рис. 6.2. Вторая стадия механизма сычужной коагуляции казеина
Гидролитическая теория сычужной коагуляции казеина.
В последние годы получила распространение теория протеолитического действия сычужного фермента (гидролитическая теория).
Сторонники этой теории считают, что на первой стадии, под действием основного компонента сычужного фермента (химозина)
происходит разрыв пептидной цепи фенилаланин (105) – метионин
(106) в полипептидных цепях каппа-казеина ККФК. В результате
ограниченного специфического протеолиза молекулы каппаказеина распадаются на гидрофобный пара-каппа-казеин и гидрофильный гликомакропептид. Схема ферментативной стадии свертывания приведена на рис. 6.3.
(по П. Ф. Дьяченко)
62
Рис. 6.3. Механизм сычужной коагуляции казеина
Химозин
ПироГлу
Вал СООН
каппа-казеин
Мет
106
Фен
105
+Н2О
пара-каппа-казеин
гликомакропептид
(гидролитическая теория)
Гликомакропептиды каппа-казеинов имеют высокий отрицательный заряд и обладают сильными гидрофильными свойствами.
При их отщеплении дзета–потенциал на поверхности мицелл казеина снижается приблизительно наполовину и частично нарушается
гидратная оболочка. Таким образом, силы электростатического
отталкивания между частицами уменьшаются и дисперсная система теряет устойчивость. Это первая стадия – индукционная, образуется гидрофобный пара-каппа-казеин
На второй стадии частично дестабилизированные мицеллы
казеина (пара-казеина), содержащие в отличие от нативных мицелл параказеинаткальцийфосфатный комплекс (ПККФК), собираются в агрегаты из двух, трех и более частиц, соединяющихся
затем между собой продольными и поперечными связями в единую пространственную сетку сгустка, происходит гелеобразование
(рис. 6.4 и 6.5).
В ячейках сетки заключена дисперсионная среда, содержащая
жировые шарики и сыворотку.
Картину сычужного свертывания молока можно изучить с помощью реологического метода, основанного на измерении эффективной вязкости в процессе свертывания молока (рис. 6.6).
Из реограммы видно, что после внесения сычужного фермента (точка О), наступает стадия индукционного периода, в течение
которого вязкость молока практически не изменяется. Лишь только после точки К на второй стадии вязкость начинается резко повышаться, т. к. происходит массовая агрегация частиц. В точке Г
(гель–точка) все агрегаты и цепочки частиц объединяются в пространственную структура сгустка и в течение третьей стадии вяз-
63
кость остается постоянной – заканчивается образование и упрочнение структуры, после чего начинается ее разрушение с падением
вязкости на ΙV стадии (стадии синерезиса после точки С).
Рис. 6.4. Схема процесса сычужного свертывания молока:
1 – нативные казеиновый мицеллы; 2 – параказеиновые мицеллы:
а – коагуляция мицелл под действием сил гидрофобного взаимодействия;
б – коагуляция мицелл за счет кальциевых мостиков
Рис. 6.5. Пространственная структура сгустка, получаемого
в процессе свертывания молока (1 – петли структуры,
заполненные дисперсионной средой)
64
Рис. 6.6. Реограмма процесса сычужного свертывания
(по В. П. Табачникову):
I – индукционный период; II – стадия массовой коагуляции; III –
стадия структурообразования и упрочнения сгустка; IV – стадия синерезиса. О – внесение сычужного фермента; К – начало явной коагуляции;
Г – гель-точка; С – начало разрушения структуры
Механизм кислотной коагуляции казеина. При кислотном
свертывании возможны два варианта:
1) быстрое свертывание путем подкисления молока добавлением минеральной или органических кислот, например, молочной
кислотой или кислой сывороткой;
2) медленное повышение кислотности молока за счет молочнокислого брожения (заквасочная микрофлора). После разрезки
сгустка сыворотка выделяется постепенно. Процесс проходит медленно и для интенсификации обезвоживания сгусток приходится
подогревать (отваривать).
Процесс основан на осаждении казеина в изоэлектрической
точке (рН 4,6–4,7), когда силы электростатического отталкивания
между частицами белка ослабевают и начинают преобладать силы
межмолекулярного взаимодействия.
Повышение концентрации ионов водорода в молоке сдвигает
равновесие между диссоциированными карбоксильными и фосфатными группами на поверхности мицелл казеина и ионами водорода в сторону недиссоциированных карбоксильных и фосфатных групп.
65
СОО–+ Н+→ СООН
2–
РО
+ 2Н+→ РО3Н2
3
При этом происходит снижение отрицательного заряда белковых частиц. Кроме отрицательно заряженных групп на поверхности белковых частиц находятся положительно заряженные аминогруппы (–NH
+
). При определенной концентрации ионов водорода
3
(рН 4,6–4,7), происходит выравнивание отрицательных и положи-
тельных зарядов, то есть наступает изоэлектрическое состояние,
в котором происходят конформационные изменения макромолекул
белка, они теряют растворимость и соединяются между собой,
формируя сетчатую трехмерную структуру сгустка или выпадают
в виде хлопьев (при непосредственном внесении кислоты).
Под действием молочной кислоты нарушается структура казеинаткальцийфосфатного комплекса: от него отщепляются фосфат и органический кальций в виде лактата кальция и переходит в
плазму.
СаНРО4+ 2С3Н6О3→ (С3Н5О3)2Са + Н3РО4.
Цитрат кальция тоже переходит в более растворимый лактат
кальция
Са3(С6Н5О7)2+ 6С3Н6О3→ 3(С3Н5О3)2Са + 2С6Н8О7.
Итак, в процессе кислотного свертывания из мицеллы казеина
выходит мицеллярный фосфат кальция, который растворяется в
сыворотке. При этом отрицательный поверхностный заряд мицеллы казеина снижается при достижении изоэлектрической точки до
нуля. Указанные изменения способствуют протеканию физикохимических и структурных процессов, в результате которых казеиновые мицеллы теряют устойчивость, т. е. происходит процесс
гелеобразования.
Структурно-механические свойства кислотного сгустка и
процесс синерезиса зависят от режимов предварительной тепловой
обработки молока и механической (гомогенизации). С повышением температуры пастеризации увеличивается прочность сгустка и
снижается интенсивность отделения сыворотки (степень синерезиса). Это объясняется увеличением содержания в сгустках денатурированных сывороточных белков, которые, взаимодействуя с
каппа-казеином, увеличивают заряд мицелл казеина, а, следовательно, его гидрофильные свойства.
66
Гомогенизация сырья способствует повышению вязкости
сгустков и снижению степени и скорости отделения ими сыворотки за счет увеличения дисперсности жира с одновременной адсорбцией на поверхности шариков плазменных белков, удерживающих сыворотку (гидрофильность) и затрудняющих синерезис
сгустка, а также за счет повышения степени дисперсности частиц
белковой фазы и, как следствие, увеличения их общей поверхности и усиления гидратации.
Факторы, влияющие на процесс сычужного свертывания.
В производстве сыра имеет значение прочность полученного
сгустка, которая является условием, определяющим выход сыра,
его консистенцию и отход жира в сыворотку. Слабый сгусток дробится неравномерно, образуется много мелких частиц сырной пыли, которые теряются с сывороткой.
Плотность сгустка зависит от содержания в молоке казеина,
степени зрелости молока, температуры свертывания, добавления
солей кальция и не зависит от дозы сычужного фермента. Продолжительность свертывания молока в зависимости от вида сыра
составляет от 25 до 60 минут и зависит от различных факторов.
На скорость свертывания оказывают влияние следующие факторы: температура свертывания; рН среды; концентрация солей
кальция; доза фермента и др.
Температура свертывания. Оптимум действия сычужного
фермента находится в диапазоне температур 43–45 оС; для пепсинов – 40–41 оС. При температуре ниже 10 оС свертывание протекает очень медленно или даже не произойдет. Температуру свертывания обычно устанавливают ниже оптимума – 28–35 оС, что объясняется необходимостью создания благоприятных условий не
только для фермента, но и для молочнокислой микрофлоры закваски.
рН среды. При нормальной кислотности (кислотность 20 оТ) и
жирности смеси температура свертывания составляет 32–35 оС,
при повышенной кислотности (22 оТ, что характерно при производстве мягких сыров) – 28–32 оС. Пониженные температуры свертывания в производстве мягких сыров устанавливаются с целью
получения более влажного сырного зерна. С увеличением кислотности смеси следует понизить температуру свертывания на 0,5–
1,5 оС на каждый градус кислотности.
67
Концентрация солей кальция. Увеличение дозы хлорида кальция от 10 до 50 г на 100 см3 нормализованной смеси увеличивает
активность фермента на 20–60 %.
Доза фермента. Скорость коагуляции казеина зависит от количества добавляемого сычужного фермента. Соотношение между
количеством сычужного фермента, количеством молока и продолжительностью свертывания определяется законом Штютца–
Борисова (закон сычужного свертывания):
Х = М · Тф / 600 · Тт, (6.1)
где Х – количество 1 %–го раствора сычужного фермента, дм3;
М – количество молока, дм3,
Тф – продолжительность свертывания 100 см3 подогретого до
температуры свертывания молока 10 см3 раствора фермента, с (отсчет ведут от момента внесения раствора до образования нормального сгустка);
Тт – необходимая продолжительность свертывания молока,
мин.
2. Обработка сычужных сгустков. Целью обработки сгустка
является создание условий для микробиологических и ферментативных процессов, необходимых для выработки сыра. Это достигается частичным обезвоживанием сгустка. В полученной сырной
массе должно оставаться определенное количество сыворотки с
растворенными в ней молочным сахаром и солями.
В готовом сгустке продолжается молочнокислое брожение и
размножение внесенных в молоко молочнокислых бактерий. По
мере уплотнения структурные элементы сгустка сближаются,
вследствие чего уменьшаются капиллярные пространства и освобождается находящаяся в них сыворотка.
Степень и скорость выделения сыворотки при обработке
сгустка зависят от состава молока, его кислотности, режимов
предварительной обработки и других факторов, из которых решающим является кислотность молока.
Накопившаяся в сгустке молочная кислота снижает электрический заряд белков и тем самым уменьшает их гидрофильные
свойства: белки легко отдают влагу и сгусток обезвоживается. Однако из молока с излишне высокой кислотностью образуется сгусток, быстро выделяющий сыворотку, что приводит к сильному
68
обезвоживанию сырной массы и ухудшению ее структурномеханических свойств.
В целях ускорения выделения сыворотки, интенсификации
молочнокислого процесса, увеличения объема микрофлоры и повышения кислотности сырной массы сгусток дробят, вымешивают
и проводят второе нагревание сырного зерна. Технологические
операции проводят в следующей последовательности:
– разрезка сгустка и постановка сырного зерна;
– отбор сыворотки;
– вымешивание зерна;
– второе нагревание и вымешивание зерна.
Продолжительность этих операций строго не лимитируется –
она зависит от вида сыра, свойств сгустка и сырного зерна, интенсивности развития молочнокислого процесса. Ориентировочная
продолжительность этих операций указывается в инструкциях по
выработке отдельных видов сыров.
При обработке сырного зерна допускается проведение дополнительных технологических операций – разбавление сыворотки
водой и частичная посолка сыра в зерне.
Разрезка сгустка и постановка сырного зерна. Операцию
производят механическими ножами-мешалками. При этом необходимо обеспечить получение сырного зерна требуемых размеров при
максимально возможной его однородности по этому показателю.
Обработку сгустка низкой плотности ведут осторожно, в замедленном режиме. Постановку излишне плотного или быстроуплотняющегося сгустка осуществляют, по возможности, ускоренно, но без резких движений, способствующих образованию
сырной пыли.
Режимы вымешивания должны исключать слипание и слеживание сырных зерен, так как при этом чрезвычайно затрудняется
выделение сыворотки из внутренней части образовавшихся комков.
Продолжительность разрезки сгустка и постановки зерна составляет в среднем для сыров с высокой температурой второго
нагревания – (20 ± 5) мин.; для сыров с низкой температурой второго нагревания – (15 ± 5) мин.
Основная часть зерна после постановки должна иметь следующие размеры: для сыров с высокой температурой второго нагревания – (6 ± 1) мм; для сыров с низкой температурой второго
нагревания – (8 ± 1) мм.
69
Чем меньше зерно, тем больше его удельная поверхность и
быстрее выделяется из него сыворотка. Однако следует учитывать,
что слишком мелкие зерна быстро пересушиваются, грубеют, теряют клейкость. Эта часть сырной массы при формовании концентрируется на пограничной части сырного пласта и отрицательно
влияет на его замыкаемость и прочность, что в дальнейшем может
привести к возникновению порока «самокол». Кроме того,
с уменьшением размеров зерна увеличивается отход в сыворотку
белковых фракций.
Для нормального протекания технологического процесса имеет значение также и форма сырного зерна. Наиболее желательна
округлая форма, при которой зерно менее подвержено слипанию.
Отбор сыворотки. В процессе постановки зерна, когда выде-
лится достаточное количество сыворотки, вымешивание прекращают, очищают стенки ванны от оставшегося прилипшего сгустка
и удаляют часть сыворотки: для сыров с высокой температурой
второго нагревания – (15 ± 5) %; для сыров с низкой температурой
второго нагревания – от 20 до 50 % от первоначального количества
перерабатываемого молока.
Перед вторым нагреванием допускается удаление еще некоторой части сыворотки (от первоначального количества молока):
(15 ± 5) % – для сыров с высокой температурой второго нагревания;
до 25 % – для сыров с низкой температурой второго нагревания.
Допускается проводить отбор сыворотки в один прием. В этом
случае его проводят через (15 ± 5) мин. обязательного вымешивания после постановки зерна.
Вымешивание зерна. Зерно вымешивают до определенной
степени упругости, конец вымешивания определяют по степени
уплотнения зерна и нарастанию титруемой кислотности сыворотки.
Общая продолжительность процесса от начала разрезки до
второго нагревания составляет в среднем для сыров с высокой
температурой второго нагревания – (60 ± 10) мин.; для сыров с
низкой температурой второго нагревания – (25 ± 10) мин. Зерно,
хорошо подготовленное ко второму нагреванию, характеризуется
упругостью, потерей первоначальной клейкости. Слегка сжатое в
комок, оно не продавливается между пальцами.
При нормальном течении молочнокислого процесса при вымешивании зерна нарастание кислотности сыворотки составляет
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]