Физико-химические и биологические процессы, происходящие при свёртывании молока и образовании сгустка

Факторы, влияющие на свёртываемость молока

Наиболее высокая свёртываемость молока сычужным ферментом происходит при температуре 40-42 ºС. На практике эта температура не применяется, так при производстве твёрдых сычужных сыровиспользуется закваска мезофильных лактококков, а для них эта температура не благоприятна; при температуре 25 ºС и ниже сычужное свёртывание резко падает, сгусток имеет рыхлую непрозрачную структуру, а при температуре 8 ºС и ниже сычужное свёртывание вообще не происходит. Однако за рубежом иногда используют следующий способ сычужного свёртывания молока: молоко длительное время выдерживают при низких температурах с внесённым сычужным ферментом, а затем его подогревают, в этом случае сгусток образуется очень быстро. При низких температурах происходит ферментативная стадия, а вторая – коллодно-химическая начинается лишь при подогреве, но происходит мгновенно. Если температуру повысить свыше 40 ºС, то при 50 ºС начинается инактивация фермента, а при 60-65 ºС он полностью инактивируется. Продолжительность процесса сычужного свёртывания составляет для твёрдых сычужных сыров 25-40 минут. Для мягких – 4-6 часов. Для домашнего сыра – до 12 часов.

Кислотность молока. Повышение кислотности повышает сычужное свёртывание, так как при рН ниже 6 наряду с ферментативным, происходит и кислотное свёртывание казеина.

Концентрация хлористого кальция. Чем больше ионов кальция, тем быстрее идёт свёртывание, но излишнее количество вызывает появление в сыре горечи, т.е. рекомендуемая доза от 10 до 40 г хлористого кальция на 100 кг молока, но обычно используют от 20 до 30г. Если из молока полностью удалить ионы кальция (добавить синильную кислоту), то сычужное свёртывание вообще не произойдёт.

Количество сычужного фермента. Установлено, что его количество обратно пропорционально продолжительности свёртывания, т.е. масса фермента умноженная на продолжительность свёртывания m_r·r=const, т.е. чем меньше фермента, тем больше продолжительность свёртывания.

Если получают твёрдые сычужные сыры, то кислотность в процессе свёртывания практически не увеличивается. При производстве мягких сыров кислотность повышается, рН падает до 4,6-5; титруемая кислотность повышается до 65-80 ºТ, сначала сгусток аккуратно разрезают стараясь не допустить его дробления, а затем после выдержки его дробят с получением сырных зёрен одинаковых размеров от 0,6 до 0,8 мм. Далее ведут вымешивание сгустка.

Для ускорения обезвоживания сырного зерна проводят второе нагревание. Цель процесса обработки сырного зерна – удаление из него избытка сыворотки, чтобы оставить лишь такое количество, которое необходимо для дальнейшего течения биохимических процессов и получение сыра определённого вида, вкуса, качества.

Регулируя содержание влаги, регулируют микробиологические процессы, которые будут протекать в ходе дальнейшего созревания сыра. Чем больше удалить сыворотки из зерна, тем менее интенсивно будут протекать микробиологические процессы, так как в сыворотке содержится питание для м/о.

Одновременно с обезвоживанием при обработке сырного зерна продолжаются процессы молочнокислого брожения, т.е. накапливается молочная кислота, которая снижает гидрофильные свойства белков, так как подводит их к изоэлектрической точке. При этом теряется большое количество влаги, для ускорения обезвоживания сырного зерна и повышение его клейкости, а также в целях активизации развития различных м/о проводят второе нагревание. Его температура зависит от вида сыра. 36-42 ºС используется для выработки твёрдых сыров с низкой температурой второго нагревания (голландский, императорский, пошехонский). 50-58 ºС используется для твёрдых сыров с высокой температурой второго нагревания (Советский, Швейцарсикий, Арапов, Элитный сыр – крупные глазки).

Второе нагревание проводят за счёт пуска пара в паровую рубашку сырной ванны или горячей стерильной воды; воду добавляют непосредственно в ванну. Во избежание заваривания и комкования сырного зерна, второе нагревании проводят медленнее от 1 до 2 ºС в минуту при интенсивном вымешивании. Продолжительность второго нагревания 15-20 минут; после достижения температуры вымешивание продолжают – для твёрдых сыров с низкой температурой второго нагревания 30 минут. При этом продолжается выделение из сычужного зерна влаги (сыворотки). Готовность сырного зерна определяется его физическим состоянием, т.е. параметрами: сухость, прочность, клейкость. Для этого берут сырные зёрна из ванны и сжимают в руке, при этом они слипаются в комок, и его растирают между ладонями, если он рассыпается на отдельные зёрна, то зерно готово. Ход микробиологического контролируется при обработке зерна по кислотности, выделяющейся сыворотки. Кислотность определяют после постановки сырного зерна перед вторым нагреванием, после него и в конце обработки сырного зерна.

При варке сыров с низкой температурой второго нагревания оптимальным считается повышение кислотности с момента разрезки сгустка до конца обработки сгустка на 1-2ºС. После разрезки кислотность сгустка 12-13 ºТ, в конце обработки 14-15 ºТ. После разрезки сразу определяют кислотность, далее в процессе обработки она повышается, если кислотность повышается более сильно, то необходимо регулировать ход молочнокислого брожения (его необходимо замедлить). Для этого перед вторым нагреванием удаляют 30% выделившейся сыворотки и добавляют пастеризованную воду (на каждый лишний 1 ºТ добавляют от 1 до 5% пастеризованной воды). Всего можно добавить 25% пастеризованной воды.

При производстве сыра сусанинский добавляют больше закваски молочнокислых бактерий. При образовании сгустка добавляют до 120% воды.

В ходе обработки сырного зерна добавляют поваренную соль, в виде 20% раствора. Иногда добавляют сухую соль «Экстра», но это нежелательно, так как соль губительно действует на молочнокислые м/о. Количество соли составляет от 0,3-0,5% к массе перерабатываемого молока. Это позволяет в последующем сократить на 1 сутки посол. В конце 2-го нагрева сливают ещё 30% сыворотки и проводят формирование сырной массы.

Способы формирования зерна – из пласта; наливом; насыпью.

Из пласта – сырное зерно с оставшейся сывороткой сливают в формовочные аппараты, у которых имеется подвижное днище из пластин. Формование необходимо проводить под слоем сыворотки, чтобы в сыре не было воздушных пустот. Далее пластины накидывают сверху и выдерживают под давлением 0,5МПа не более 30 минут. При этом способе продолжается молочнокислое брожение, образуется молочная кислота, возрастает количество м/о и происходит дальнейшее обезвоживание сырной массы. Аппарат имеет режущее устройство, которое можно настроить на определённый шаг, для разрезания сыра на отдельные головки, которые укладывают на стол.

Наливом – готовое сырное зерно вместе с сывороткой сливают через специальные воронки непосредственно в форму (головки); иногда сыры прессуют, а для мягких сыров – самопрессование.

Насыпью – готовое сырное зерно после удаления 60-65% сыворотки поступает на отделитель сыворотки. Он представляет собой перфорированный вращающийся барабан, в который сливается сырное зерно. Сыворотка выделяется через перфорацию и откачивается насосом, а зерно поступает в форму. Таким способом формуют, например, сыр «Российский». В этом случае формируются глазки неправильной формы из-за неправильного захвата воздуха.