Исследование реологических свойств сыров и разработка инструментального метода контроля их консистенции

В современных условиях производственные процессы должны быть организованы так, чтобы обеспечить максимально высокий уровень качества продуктов. Повышение интереса к сыродельной промышленности, а также влияние большой сезонности всегда влекло за собой появление новых видов сыров и модернизацию существующих технологий. Производство становится более механизированным, однако зачастую без учета структурно-механических свойств продуктов, что в ряде случаев не позволяет получить оптимальные конечные результаты. Важнейшие структурно-механические свойства продуктов необходимо учитывать при проектировании технологического оборудования, а также при оценке качества продуктов.

Структурно-механические свойства сыра могут характеризоваться следующими показателями: эффективной и пластической вязкостью, модулем упругости, предельным напряжением сдвига, периодом релаксации, прочностью, пластичностью, а также в комплекс реологических свойств пищевых продуктов входит адгезия, которая сопутствует ряду технологических процессов.

В различной литературе можно встретить разные по величине реологические характеристики, так как не всегда соблюдались инвариантные условия, применялись различные методы их определения и приборы. Физико-химические свойства продуктов разнообразны и зависят от многих технологических факторов: температуры, влажности, продолжительности и интенсивности механического, а также теплового воздействия, способа и срока хранения, способа транспортирования и многих других причин.

Следовательно, обеспечить одинаковые условия практически не возможно, для уменьшения разногласия в сведениях о реологических характеристиках необходимо указывать, каким методом, при каких параметрах и на каких приборах получены те или иные данные.

Исследователи, занимающиеся реологией различных систем, большое внимание уделяют изучению структурно-механических свойств, как важнейшим для практических целей, а также результаты реологических исследований дают важную информацию о структурных особенностях различных высокомолекулярных соединений.

Отсутствие данных по структурно-механическим свойствам многих видов сыров, многообразие их разновидностей и различия физико-химических характеристик (содержание влаги, жира, хлористого натрия, значения активной кислотности, твердости, упруго-эластических свойств) предопределяют экспериментальный путь установления связи между качеством готовой продукции и его структурно-механическими показателями.

На практике существует необходимость коррекции технологических параметров приготовления сыра (в рамках, ограниченных технологической инструкцией) с целью стабилизации структурно-механических свойств, определяющих органолептическую оценку консистенции. Разработка таких рекомендаций основана на изучении факторов, влияющих на консистенцию, и внесение необходимых корректив на основе установления закономерностей ее формирования. Применение инструментальных методов, в дополнение к органолептиче-ским, позволяет получить константы, по которым можно судить о качестве и структурно-механических свойствах тех или иных продуктов.

На качество и структурно механические свойства сыра в значительной степени оказывает решающее влияние такие процессы, как прессование, посол-ка и способ созревания.

Процессы прессования, посолки и созревания сыров всегда находились в поле зрения многих исследователей. Теоретические и практические основы этих важных технологических операций были заложены в работах Кука Г. А., Граникова Д. А., Мачихина Ю. А., Диланяна З. Х., Крашенинина П. Ф., Табачникова В. П., Остроумова Л. А., Илюшкина B.C., Майорова А. А. и других, что позволило значительно сократить продолжительность выработке сыров, разработать технологии получения высококачественных продуктов, создать комплекс машин и аппаратов для реализации процессов.

В настоящее время прессование сыров на большинстве предприятий проводится по традиционной технологии с применением большого количества ручного труда. Так, этот процесс для некоторых видов сыров длится от 5 до 7 часов, в том числе прессование ведется в тканевых салфетках от 4 до 6 часов с несколькими перепрессовками. При таких способах весьма весомыми являются потери сырной массы, порядка 0.4%.

Поэтому дальнейшее совершенствование процесса прессования сыров является актуальной проблемой сыроделия.

Исследование влияния технологических факторов на формирование структуры сырной массы позволит вносить коррективы в технологический процесс и, в конечном итоге, получать продукт со стабильно высокими показателями консистенции.

В работе исследовали твердый сыр с низкой температурой второго нагревания, формуемый из пласта с массовой долей жира в сыре 50%.

Первая часть работы посвящена исследованию реологических показателей сырной массы после пресса, после посолки, на стадии созревания. В этой части описываются результаты исследования, применения различного дренажного материала, частичной посолки сыра в зерне с досаливанием в рассоле или полной посолки в рассоле, созревание сыра покрытого полимерным материалом типа SOP-W/5 или упакованного в вакуум-упаковочныю пленку.

Во второй части представлены результаты исследований реологических показателей твердого сыра с низкой температурой второго нагревания в зависимости от технологических факторов. Получены математические зависимости и графические изображения, описывающие рассматриваемые взаимосвязи.

Для постоянного и наиболее точного контроля изменяющихся величин, снятия показателей, а также установления зависимостей, произвели подключение экспериментального оборудования к персональному компьютеру. Все данные и результаты исследования, а также построение зависимостей выполнялось на ЭВМ с использованием прикладных математических программ.

Экспериментальная часть работы по выработке сыров с низкой температурой второго нагревания выполнена на площадях ООО «Экспериментальный сыродельный завод», а исследования проведены в лабораториях Сибирского Научно-Исследовательского Института Сыроделия (СибНИИС) г. Барнаула.

Основные положения и результаты исследований представлены в 11 публикациях.

Содержание работы изложено на 117 страницах, включая 17 рисунков и 16 таблиц. В работе использованы материалы 112 источников специальной литературы по профилю рассматриваемой проблемы.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

выводы.

1. Изучены физико-химические показатели сырной массы (после пресса, посолки, во время созревания — через 20 и 45 суток). Параметры исследуемого продукта соответствовали сыру Голландскому брусковому.

2. Установлено, что дренажный материал оказывает существенное влияние на реологические характеристики сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 7,36 мм) и плотности (сжатие образца 1,76 мм) обладает образец сыра отпрессованного с применением дренажного материала «серпянка», лучшими показателями упругости (величина релаксации 0,86 мм) — корковый слой сыра, отпрессованного с применением перфорированного дренажного материалаво внутреннем — образец сыра, отпрессованного с применением тканевого дренажного материала (проникновение индентора 8,87 мм, сжатие образца 1,63 мм, величина релаксации 0,79 мм).

3. Установлено, что способ посолки приводит к значительному изменению реологических показателей сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 3,50 мм), плотности (сжатие образца 0,76 мм) и упругости (величина релаксации 0,55 мм) обладает корковый слой сыра, прошедшего частичную посолку в зерне с досаливанием в рассолево внутреннем — образец сыра, прошедшего полную посолку в рассоле (проникновение индентора 5,80 мм, сжатие образца 1,08 мм, величина релаксации 0,67 мм).

4. Установлено, что способ созревания оказывает весомое влияние на реологические свойства сырной массы. В корковом слое, наиболее высокими показателями твердости (проникновение индентора 3,01 мм) и плотности (сжатие образца 0,70 мм) обладает корковый слой сыра, созревание которого проходило по классической схеме с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, лучшими показателями упругости (величина релаксации 0,45 мм) — корковый слой сыра, созревающего в полимерной пленке под вакуумом «cryovac». Во внутреннем слое сыра наивысшими показателями твердости (проникновение индентора 6,70 мм), плотности (сжатие образца 0,82 мм) обладает образец, созревающий с применением полимерно-парафинового сплава SOP-W/5, наиболее высокие показатели упругости (величина релаксации 0,55 мм) были у сыра созревающего в полимерной пленке «cryovac», под вакуумом.

5. Исследована динамика изменения реологических показателей сырной массы в ходе технологического процесса. Получены уравнения регрессии, описывающие эти изменения.

6. Проведено моделирование «жевательного» процесса, позволившее совместить различные реологические характеристики продукта с учетом особенностей его производства на различных стадиях технологического процесса. Предложен критерий оценки консистенции сырной массы, получивший название «коэффициент текстуры». На основе проведенных дегустаций составлена таблица соответствия коэффициента текстуры, бальной (органо-лептической) оценке консистенции сырной массы.

7. На основании проведенных исследований разработаны методики «Инструментальная оценка консистенции твердых сыров» и «Прогнозирование качества (консистенции) сыра на различных стадиях производства», которые прошли апробацию на ЭСЗ СибНИИС, г. Барнаула.