Аннотация

В статье представлены результаты определения рациональных режимов свертывания молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной. Исследовалось влияние температуры пастеризации, дозы бактериальной закваски, температуры свертывания на процессы выделения сыворотки из сгустка и перехода сухих веществ в сыворотку при свертывании. Получены уравнения регрессии, отражающие зависимость данных процессов от исследуемых факторов, построены поверхности отклика. Определены основные параметры технологических режимов, при которых наблюдается максимальное выделение сыворотки из сгустков, а также в максимальной степени происходит переход сухих веществ в сыворотку.

Ключевые слова

Кислотно-сычужное свертывание, молочно-растительные смеси, бактериальная закваска, кедровый жмых, кедровая мука обезжиренная

ВВЕДЕНИЕ

Введение Одной из основных технологических операций в приготовлении мягких кислотно-сычужных сыров является свертывание молока, так как свойства полученного сгустка определяют его поведение при последующей механической обработке. В зависимости от этих свойств подбирают интенсивность и продолжительность обработки. Свойства сгустка обусловливают синеретическую способность сырной массы и величину потерь белка, что в значительной степени определяет выход и показатели готового продукта [1-3]. На процесс свертывания молока оказывают влияние различные технологические факторы. Основные из них: температура пастеризации, температура свертывания и количество бактериальной закваски [2]. При этом происходят сложные процессы, в результате которых образуется сгусток определенной структуры, что в конечном итоге влияет на качество готового продукта и эффективность использования сырьевых компонентов. При производстве мягких сырных продуктов с белковыми добавками на процесс свертывания молочно-растительных смесей наряду с технологическими факторами оказывают влияние внесенные в них белковые добавки растительного происхождения. Поэтому одной из необходимых задач при производстве сырных продуктов высокого качества с добавками кедрового жмыха и кедровой муки обезжиренной является определение рациональных режимов свертывания молочно-растительных смесей с целью получения сгустка определенной структуры. Контрольными параметрами, позволяющими оценить процесс свертывания молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом или кедровой мукой обезжиренной, являются такие показатели, как интенсивность синерезиса сгустка и степень перехода сухих веществ в сыворотку. Цель исследований - изучение влияния температуры пастеризации, дозы бактериальной закваски и температуры свертывания на процесс выделения сыворотки из сгустка и перехода сухих веществ в сыворотку при свертывании. Объекты и методы исследований Объектом исследований являлись молочно-расти-тельные смеси с растительными добавками: кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной. Интенсивность синерезиса и содержание сухих веществ в сыворотке определяли по общепринятым методикам [1]. Результаты и их обсуждение Влияние технологических параметров на кислотно-сычужное свертывание молочно-растительных смесей изучали при постоянных дозах хлористого кальция 0,04 % и молокосвертывающего фермента 0,02 %. Доза кедрового жмыха и кедровой муки обезжиренной в молочно-растительных смесях составляла 3,0 и 2,0 % соответственно. Выбор исследуемых параметров основан на результатах ранее выполненных работ и собственных предварительных исследований [2, 3]. Температуру пастеризации смесей (Х1) варьировали в пределах от 70 до 90 °С с дискретностью 10 °С, дозу бактериальной закваски в молочно-раститель-ных смесях (Х2) - от 1 до 3 % с шагом варьирования 1 %. Температуру свертывания (Х3) варьировали от 30 до 40 °С (дискретность 5 °С). Конкретные варианты исследований определяли методом математического планирования эксперимента. Коэффициенты регрессии получены решением переопределенной системы линейных уравнений методом наименьших квадратов [4]. По полученным уравнениям регрессии были построены поверхности отклика (рис. 1-4). Выделение сыворотки из сгустка - это динамический процесс, основной характеристикой которого служит количество молочной сыворотки, выделившейся за определенный промежуток времени. Изучение влияния исследуемых факторов на интенсивность синерезиса представляет интерес с точки зрения управления процессом образования и дальнейшего сжатия структуры геля, что, в свою очередь, оказывает влияние на консистенцию сырного продукта и содержание в нем влаги. Зависимость интенсивности синерезиса от температуры пастеризации, дозы закваски, температуры свертывания выражается следующими уравнениями регрессии. Для молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом: У11 = 70,33 - 1,09×Х1+ 2,12×Х2 + 0,21×Х3 + 0,0049×Х12. Для молочно-растительных смесей с кедровой мукой обезжиренной: У12 = 80,27 - 1,34×Х1 + 4,08×Х2 + 0,22×Х3 + 0,0066×Х12 - - 0,50×Х22. При повышении температуры пастеризации молочно-растительных смесей от 70 до 90 °С выделение сыворотки из сгустков снижалось (рис. 1 и 2). Снижение способности сгустка к синерезису объясняется тем, что повышение температуры тепловой обработки молочно-растительной смеси приводит к усилению денатурации сывороточных белков молока, которые обладают большими гидратационными свойствами, чем казеин. Рис. 1. Зависимость интенсивности синерезиса (У11) для молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом от температуры пастеризации (Х1), дозы закваски (Х2) и температуры свертывания (Х3) Рис. 2. Зависимость интенсивности синерезиса (У12) для молочно-растительных смесей с кедровой мукой обезжиренной от температуры пастеризации (Х1), дозы закваски (Х2) и температуры свертывания (Х3) Максимальное выделение сыворотки (32,5 % с кедровым жмыхом; 34,2 % с кедровой мукой обезжиренной) наблюдалось из сгустков, полученных из пастеризованных при температуре 70 °С молочно-растительных смесей с внесением 3,0 % бактериальной закваски, скоагулированных при 40 °С. При повышении температуры пастеризации до 80 °С интенсивность выделения сыворотки из сгустков снизилась до 29,5 % (с кедровым жмыхом) и 32,3 % (с кедровой мукой обезжиренной). При температуре 90 °С выделение сгустком сыворотки снизилось до 26,4 и 29,3 % с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной соответственно. Таким образом, с повышением температуры пастеризации количество сыворотки, выделенной из сгустков с растительными добавками (с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной), снижается, что в целом согласуется с литературными данными [2, 3]. Самая низкая синеретическая способность сгустков отмечена при использовании дозы закваски 1 %. Так, объем выделившейся сыворотки из сгустков, полученных из молочно-растительных смесей, пастеризованных при температуре 70 °С, был равен 26,2 % (с кедровым жмыхом) и 30,2 % (с кедровой мукой), при температуре 80 °С - 22,6 и 27,0 %, при температуре 90 °С - 20,1 и 24,7 % с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной соответственно (температура свертывания во всех случаях 30 °С). Анализ рис. 1 и 2 указывает на то, что интенсивность синерезиса зависит от дозы бактериальной закваски. С увеличением дозы закваски независимо от температуры пастеризации синерезис увеличивается. Объясняется это тем, что с повышением кислотности происходит нарастание концентрации молочной кислоты в сгустке, что приводит к повышению синерезиса. Максимальное отделение сыворотки наблюдалось из сгустков, полученных из пастеризованных при температуре 70 °С и скоагулированных при 40 °С молочно-растительных смесей: при дозе бактериальной закваски 1,0 % объем выделившейся сыворотки составил 28,3 и 31,2 %; при внесении 2,0 % закваски - 30,4 и 33,7 %; 3,0 % закваски - 32,5 и 35,3 % соответственно с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной. При температуре пастеризации 80 °С, при дозе бактериальной закваски 1,0 % объем выделившейся сыворотки был равен 24,7 % (27,7 %), при дозе закваски 2 % - 26,7 % (30,3 %), при дозе 3 % - 28,9 % (31,8 %) (температура коагуляции 40 °С) с кедровым жмыхом (кедровой мукой обезжиренной) соответственно. Минимальное отделение сыворотки наблюдалось из сгустков, полученных из пастеризованных при температуре 90 °С молочно-растительных смесей: при дозе бактериальной закваски 1 % - 22,2 % (25,5 %), 2 % - 24,3 % (28,1 %), 3 % - 26,4 % (29,7 %) с кедровым жмыхом (кедровой мукой обезжиренной). На интенсивность синерезиса определенное влияние оказывает температура свертывания. При повышении температуры свертывания от 30 до 40 °С независимо от температуры пастеризации и дозы закваски синерезис сгустков возрастает. Так, при температуре свертывания 70 °С и дозе бактериальной закваски 3 % количество выделившейся сыворотки при температуре свертывания 30 °С составило 30,4 % (с кедровым жмыхом) и 33,1 % (с кедровой мукой обезжиренной), при 35 °С - 31,5 % (с кедровым жмыхом) и 34,2 % (с кедровой мукой обезжиренной), при 40 °С - 32,5 % (с кедровым жмыхом) и 35,3 % (с кедровой мукой обезжиренной). Минимальное выделение сыворотки отмечено при температуре пастеризации 90 °С, дозе закваски 1 % и температуре свертывания 30 °С - 20,1 % (с кедровым жмыхом) и 23,3 % (с кедровой мукой обезжиренной). Выход сырного продукта зависит от степени использования составных частей молока, главным образом белка и жира. О степени использования сухих веществ косвенно судили по содержанию сухих веществ в сыворотке. Зависимость степени перехода сухих веществ в сыворотку от температуры пастеризации, дозы закваски, температуры свертывания выражается следующим уравнением регрессии. Для молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом: У21 = 6,91 + 1,98×Х1 + 9,67×Х2 - 2,15×Х3 - - 0,12×Х1Х2 - 0,012×Х12 + 0,031×Х32. Для молочно-растительных смесей с кедровой мукой обезжиренной: У22 = 89,09 + 0,0019×Х1 + 4,3×Х2 - 2,22×Х3 - - 0,079×Х1Х2 + 0,65×Х22 + 0,032×Х32. Анализируя полученную математическую зависимость и графики (рис. 3 и 4), необходимо отметить, что повышение температуры пастеризации молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной с 70 до 90 °С не оказывает существенного влияния на степень перехода сухих веществ в сгусток. Уменьшение содержания сухих веществ в сыворотке объясняется денатурацией сывороточных белков, которые переходят в сгусток. Рис. 3. Зависимость степени перехода сухих веществ в сыворотку (У21) для молочно-растительных смесей с кедровым жмыхом от температуры пастеризации (Х1), дозы закваски (Х2) и температуры свертывания (Х3) Минимальные потери сухих веществ отмечены при обработке сгустков, полученных из пастеризованных при температуре 90 °С молочно-растительных смесей, скоагулированых при температуре 35 °С и дозе закваски 3,0 %. Степень перехода сухих веществ в сыворотку в этом варианте составила 46,2 и 47,9 % соответственно из сгустков с кедровым жмыхом и из сгустков с кедровой мукой обезжиренной. Рис. 4. Зависимость степени перехода сухих веществ в сыворотку (У22) для молочно-растительных смесей с кедровой мукой обезжиренной от температуры пастеризации (Х1), дозы закваски (Х2) и температуры свертывания (Х3) Из сгустков, полученных из пастеризованных при температуре 80 и 70 °С и скоагулированных при названных выше параметрах молочно-растительных смесей, степень перехода сухих веществ в сыворотку составила 50,5 и 50,2 %; 52,4 и 52,6 % соответственно из сгустков с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной. Таким образом, за счет повышения температуры пастеризации улучшается степень использования белков молока. Влияние дозы бактериальной закваски на использование сухих веществ молока показано на рис. 3 и 4. По мере увеличения дозы закваски степень перехода сухих веществ в сыворотку увеличилась. При внесении 1 % закваски минимальное значение составило 48,6 % при обработке сгустков с кедровым жмыхом, полученных из пастеризованного молока при температуре 90 °С и скоагулированного при температуре 35 °С; при 2 % - 47,4 %; при 3 % - 46,2 %. При обработке сгустков с кедровой мукой обезжиренной - 48,3; 47,4 и 47,9 % соответственно. Максимальное значение перехода сухих веществ в сыворотку наблюдалось при температуре пастеризации 70 °С, температуре свертывания 30 °С и составило: при 1 % закваски - 50,7 % (50,6 %); 2,0 % - 51,9 % (51,3 %); 3,0 % - 52,4 % (52,6 %) с кедровым жмыхом (с кедровой мукой обезжиренной). При обработке сгустка, полученного из молочно-растительной смеси, скоагулированной при температуре от 30 до 35 °С, степень перехода сухих веществ в сыворотку снижалась, что видно на графиках рис. 3 и 4. В сыворотке из сгустков с кедровым жмыхом, полученных при температуре свертывания 30 °С, степень перехода сухих веществ равнялась 50,0 % (с кедровым жмыхом) и 49,8 % (с кедровой мукой обезжиренной), при температуре 40 °С - 50,8 % (с кедровым жмыхом) и 50,6 % (с кедровой мукой обезжиренной), при температуре свертывания 35 °С - 48,6 % (с кедровым жмыхом) и 49,2 % (с кедровой мукой обезжиренной), при этом параметры температуры пастеризации и доза закваски были неизменны: 70 °С и 1,0 %. Выводы Выделение сыворотки из молочно-растительных сгустков с кедровым жмыхом и кедровой мукой обезжиренной и переход сухих веществ в сгусток является результатом взаимодействия всех трех факторов: температуры пастеризации молочно-растительной смеси, дозы закваски и температуры свертывания. Максимальное выделение сыворотки из сгустков достигается из пастеризованных при температуре 70 °С молочно-растительных смесей (с кедровым жмыхом и с кедровой мукой обезжиренной) при внесении 3,0 % бактериальной закваски, скоагулированных при температуре 40 °С. Максимальная степень перехода сухих веществ в сгусток достигается при соблюдении следующих технологических режимов: температура пастеризации (85±2) °С, доза закваски (1,25±0,25) %, температура свертывания (33±2) °С.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т. 3: Сыры / В.В. Кузнецов, Г.Г Шиллер; под общ. ред. Г.Г. Шиллера. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 512 с.
2. Захарова, Л.М. Научно-практические аспекты производства функциональных продуктов из молока и злаков / Л.М. Захарова. - Кемерово, 2005. - 195 с.
3. Юрченко, Н.А. Биотехнологические основы производства комбинированных сыров / Н.А. Юрченко. - Новосибирск: ИПЦ «Юпитер», 2006. - 180 с.
4. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования эксперимента / Ю.П. Грачев, Ю.М. Плаксин. - М.: ДеЛи, 2005. - 296 с.