Технологическая линия производства сыра

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Сыр – мягкая, прочная или связанная полутвердая отформованная масса, образованная в результате ферментативного свертывания молока, выделения сырной массы с последующей ее обработкой и созреванием.

Сыр – один из самых биологически полноценных продуктов питания, считающимся идеальным концентратом молока. В зависимости от вида сыров массовая доля сухих веществ в них может составлять 45…65 %, белков – 15…30 %, жиров – 9…32 %. Сыры имеют высокую энергетическую ценность – 2500…3900 ккал/кг.

Пищевая ценность сыра обусловлена высокой концентрацией в нем молочных белков и жира, наличием необходимых человеческому организму свободных аминокислот (в том числе, незаменимых), жирных и других органических кислот, витаминов, микроэлементов и минеральных веществ, особенно солей кальция и фосфора.

Многочисленный ассортимент сыров разделяют по видам микроорганизмов, участвующих в образовании сыра, технологическим режимам производства, текстурным признакам и содержанию жира.

Сыры делят на кисломолочные и сычужные. Кисломолочные сыры типа адыгейского вырабатывают при помощи заквасок, состоящих из кисломолочных бактерий, с образованием мягкой или слегка плотной консистенции продукта. Сычужные сыры производят при участии свертывающих молоко сычужных ферментов.

По технологическим режимам производства различают сычужные, сычужно-кислотные, рассольные сычужные, а также плавленые и переработанные сыры. Большинство сыров вырабатывают с применением низкой температуры второго нагревания (38…42 °С), меньше с высокой – (50…60 °С).

Некоторые сыры используют на пищевые цели после длительного созревания (не менее 2 мес.), а другие, например кисломолочные и отдельные виды мягких сыров, в свежем виде.

По текстурным признакам производят следующие виды сычужных сыров:

– твердые сыры (российский, швейцарский, костромской, голландский и др.);

– мягкие сыры (смоленский, любительский, рокфор, брынза и др.);

– плавленые колбасные, пастообразные и другие сыры (колбасный копченный, «Дружба», «Янтарь» и др.).

В зависимости от вида сыры выпускаются различной формы (брусок, цилиндр, диск), размеров и массы (от 0,8…1,5 кг до 50…100 кг). Поверхность сыра может быть в виде прочной сухой корки, покрытой парафиново-полимерными сплавами, или со слабой коркой либо без корки – это сыры созревающие в полимерных пленках.

Качество изготовленных сыров оценивают по следующим характеристикам:

– физико-химические показатели (массовые доли влаги, жира, поваренной соли; активная кислотность и др.);

– органолептические показатели (вкус и запах, консистенция, рисунок на разрезе, цвет теста и внешний вид);

– форма, геометрические размеры и масса головок или брусов сыра.

Исходным сырьем для производства сыра может быть только молоко, отвечающее особым требованиям сыропригодности – довольно широкому и комплексному понятию. Сыропригодность характеризуется нормальным физико-химическим составом с незначительным микробиологическим обсеменением свежего молока, полученного от здоровых животных в условиях правильного кормления коров и строгого соблюдения санитарно-гигиенических и ветеринарных правил при его получении, транспортировании и хранении.

Для подготовки (созревания) молока к выработке сыра применяют бактериальные закваски и препараты, а для свертывания молока – растворы сычужных ферментов. В состав микрофлоры бактериальных заквасок и препаратов включают молочнокислые бактерии в виде специально подобранных и подготовленных комбинаций.

Молочнокислые бактерии выполняют в сыре следующие функции:

– преобразуют основные компоненты молока (лактозу, белки, жир) в соединения, обуславливающие вкусовые и ароматические свойства сыра, его питательную и биологическую ценность;

– активизируют действие молокосвертывающих ферментов, стимулируют формирование структуры и эффективность обезвоживания сычужного сгустка;

– принимают участие в формировании  рисунка сыра и его консистенции;

– создают неблагоприятные условия для развития посторонней микрофлоры.

Для свертывания молока в сыроделии применяют молокосвертывающие ферменты животного происхождения: сычужный фермент и пепсин, а также ферментные препараты на их основе. Сычужный фермент получают из желудков (сычугов) молочных телят, ягнят и козлят. Он представляет собой смесь ферментов химозина (реннина) и пепсина.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Предприятия сыродельной промышленности размещаются в регионах, климатические условия которых, породы и рацион кормления животных позволяют получать молоко, отвечающее требованиям сыропригодности. Технологические линии по производству сыра обычно имеют производительности, рассчитанные на переработку 25, 50 или 100 тонн молока в смену.

Технология сыра основана на концентрации сухих веществ молока, физико-химических и биологических превращениях в молоке и сырной массе, протекающих под действием ферментных систем молока, молокосвертывающегося препарата и ферментов продуцируемых микроорганизмами молока и бактериальных заквасок.

Свежевыдоенное (парное) молоко содержит бактерицидные вещества (например, лактенин), перешедшие из крови. Они сохраняются в молоке определенное время, тормозят и подавляют развитие молочнокислых бактерий и другой микрофлоры. Поэтому при производстве сыра выполняют подготовку молока – созревания. Сущность созревания молока заключается в выдержке его при пониженной температуре для активизации (размножения) полезной молочной микрофлоры. Это создает благоприятные условия для развития микрофлоры заквасок, ускоряет свертывание молока под воздействием сычужного фермента, ускоряет технологический процесс производства и созревания сыра, а также повышает его качество.

Концентрация сухих веществ молока (белков и жира) в сыре зависит от уровня обезвоживания сгустка в процессе образования свежей сырной массы – сырного зерна. В сгустке содержится 87…89 % влаги и интенсивность ее выделения зависит от кислотности сгустка и температуры сырной массы.

Для достижения влажности свежей сырной массы 50…60 % при выработке мягких сыров основным фактором эффективного выделения сыворотки из сгустка является его кислотность. Из-за нее белковые частицы слабее удерживают влагу, и сыворотка легче выделяется из сырных зерен.

Плотная консистенция твердых сычужных сыров обусловлена сравнительно высоким содержанием сычужных веществ. Поэтому для получения твердых сыров необходима свежая сырная масса, содержащая 38…47 %. Такое значительное обезвоживание сырной массы обеспечивается не только повышением кислотности сгустка, но и тепловой обработкой продукта. Для этого кроме нагревания молочной смеси при свертывании (первое нагревание) производят второе нагревание сырной массы после предварительного выделения сыворотки из сгустка.

При производстве твердых сычужных сыров применяется два уровня температур второго нагревания сырной массы: низкая температура, соответствующая 38…42 °С, т.е. выше температуры свертывания молока на 6…8 °С, и высокая температура – 50…60 °С. Величины температур до которых нагреваются молочная смесь и сырная масса, существенно влияют на состав и количество микрофлоры сырной массы, ферментативную активность микроорганизмов и другие факторы, влияющие на процесс созревания сыра.

Сыр как готовый продукт приобретает присущие ему физико-химический состав и органолептические свойства в результате изменения составных частей свежей сырной массы в процессе ее созревания.

Сыр приобретает наряду с общим сырным вкусом и запахом специфические для каждого вида сыра привкусы и аромат, соответствующий рисунок среза (глазки), нежную эластичную консистенцию.

При созревании сыров в результате биохимических реакций происходит выделение газов (углекислый газ, водород, аммиак и др.). Эти газы, накапливаясь в пустотах между спрессованными сырными зернами, раздвигают массу, в результате чего образуется рисунок сыра – глазки.

Стадии технологического процесса. Производство сыра можно разделить на следующие стадии и основные операции:

– приемка молока, сортирование по качеству и измерение количества принятого молока;

– очистка от механических примесей, охлаждение и резервирование молока;

– сепарирование, нормализация, пастеризация и созревание молока;

– подготовка молока к свертыванию;

– свертывание молока;

– обработка сгустка и сырного зерна;

– формование сыра;

– самопрессование и прессование сыра;

– посолка сыра;

– созревание сыра;

– сортирование, маркирование и упаковывание сыра.

Характеристика комплексов оборудования. Линия производства твердого сычужного сыра начинается с комплекса оборудования для подготовки сырого молока к переработке, включающего самовсасывающие насосы, счетчики-расходомеры, фильтры, воздухоотделители, охладительную установку и резервуары для хранения молока. Далее по ходу технологического процесса предусмотрен комплекс оборудования для получения нормализованного пастеризованного молока, содержащей насосы, сепаратор-сливкоотделитель или сепаратор-нормализатор, дозаторы компонентов молочной смеси, пластинчатую пастеризационно-охладительную установку, резервуары для нормализации, созревания и хранения молока.

Следующий комплекс оборудования предназначен для получения сырной массы и обработки сырного зерна, в состав которого входят сыродельная ванна с дозаторами компонентов и препаратов, устройствами для разрезания сгустка, вымешивания и нагревания сырного зерна, а также насос сырного зерна.

Ведущим является комплекс оборудования для образования сыра, который содержит формовочные аппараты, прессы, маркировочное устройство, контейнеры для посолки и созревания сыра, машины для мойки и обсушки сыра, а также оборудование для транспортирования и хранения сыра при обработке и созревании.

В завершающий комплекс входит оборудование для нанесения на сыр защитного покрытия: парафинеры, машины для упаковывания сыра в полимерные пленки и в торговую тару, а также оборудование для транспортирования и хранения сыра при созревании на межзаводских сырохранилищах, базах и холодильниках.

Машинно-аппаратурная схема линии производства твердых брусков сыров типа голландского показана на рис. 4.9.

Устройство и принцип действия линии. После проверки качества сыропригодное молоко перекачивают самовсасывающим насосом 1 через фильтр 2 и счетчик-расходомер 3 в резервуар для хранения молока 4. Для выработки сыра молоко из резервуара 4 насосом 5 направляют в пластинчатый теплообменник 6 и нагревают до температуры 35…45 °С. Далее молоко поступает через сепаратор-молокоочиститель 7 и пластинчатый охладитель 8 в резервуар 9 для созревания при температуре 8…12 °С в течение 10…14 часов.

Нормализация и пастеризация молока выполняется в потоке. Для этого созревшее молока из резервуара 9 нагнетается насосами 5 через уравнительный бачок 10 в секцию рекуперации пастеризационно-охладительной установки 12 и нагревают до температуры 40…45 °С. Далее молоко поступает в сепаратор-нормализатор 11, в котором непрерывная нормализация молока совмещена с очисткой его от механических примесей. В сепараторе 11 молоко разделяется на две фракции: нормализованное молоко и сливки. Нормализованное молоко возвращается в другую секцию установки 12 для пастеризации при температуре 70…72 °С с выдержкой продолжительностью 20..25 с и последующим охлаждением до температуры свертывания 30…34 °С. Одновременно с пастеризацией молоко подвергают вакуумной обработке в дезодораторах для удаления из него мелкодисперсной газовой фазы и летучих веществ, обусловливающих посторонние запахи и привкусы сыра.

В тех случаях, когда на предприятие поступает молоко с повышенной бактериальной обсемененностью, его сначала нормализуют и пастеризуют, а затем направляют на созревание. Нормализованное и пастеризованное молоко через счетчик-расходомер 3 загружают в сыродельную ванну 13. Для подготовки молока к свертыванию в него дозируют хлористый кальций, калий или натрий азотнокислотный и бактериальные закваски и препараты. Внесение в молоко хлористого кальция необходимо из-за потерь солей кальция в молоке при пастеризации, так как часть солей при нагревании переходит из растворимого в нерастворимое состояние. Это сопровождается ухудшением сычужной свертываемости молока и условий обезвоживания сгустка. Калий или натрий азотнокислый применяют для подавления развития вредной газообразующей микрофлоры: бактерий группы кишечных палочек и маслянокислых бактерий.

Раствор хлористого кальция дозируют из расчета 10…40 г безводной соли на 100 кг молока, а бактериальную закваску молочнокислых бактерий в количестве 0,5…1,0 %. Молочная смесь перед свертыванием должна иметь титруемую кислотность не более 20 °Т.

Свертывание молочной смеси осуществляют раствором сычужного молокосвертывающего препарата, который допускается смешивать с биопрепаратом (гидролизатом) для ускорения созревания сыра.

Количество молокосвертывающего препарата должно обеспечить свертывание молочной смеси за 25…35 мин при температуре 30…34 °С. После дозирования препарата смесь тщательно перемешивают в течение 5…7 мин и оставляют в покое до образования сгустка. Готовность сычужного сгустка оценивают по продолжительности свертывания и плотности сгустка. При разрезании готового сгустка получается ровный раскол и выделяется прозрачная зеленая сыворотка.

Обработку сгустка и получение из него сырного зерна проводят с целью его обезвоживания, а также регулирования интенсивности и уровня молочнокислого процесса. Для этого последовательно осуществляют следующие операции: разрезку сгустка и постановку сырного зерна, вымешивание зерна, второе нагревание и вымешивание после него. Разрезку сгустка и постановку сырного зерна производят механическими ножами-мешалками, скорость движения которых регулируется для получения зерна требуемых размеров при максимально возможной однородности и минимальном образовании сырной пыли. Готовый сгусток разрезают в течение 15…25 мин до размеров зерна от 3…5 до 7…9 мм, в зависимости от вида сыра. Во время постановки 30…40 % сыворотки удаляют.

После постановки зерно вымешивают до достижения округлой формы, повышения плотности и упругости. Перед вторым нагреванием, если это требуется, дополнительно удаляют еще 15…25 % сыворотки. Кроме того, в случае излишне высокого уровня активной кислотности в начале второго нагревания сыворотку разбавляют (до 5…15 %) пастеризованной питьевой водой.

При производстве сыров с низкой температурой второго нагревания (голландский, российский) сырное зерно нагревают до 38…42 °С в течение 10…20 мин. Когда вырабатывают сыры с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский), то нагревают от 52…55 °С до 55…58 °С в зависимости от вида сыра. Нагревание проводят в течение от 10…15 мин до 20…30 мин, повышая температуру не более, чем на 1 °С в минуту, при интенсивном перемешивании, не допуская комкования сырного зерна.

Для улучшения консистенции сразу же после второго нагревания проводят частичную посолку сырной массы в зерне, для чего в смесь зерна с сывороткой вносят раствор хлорида натрия из расчета 200…300 г на 100 кг молока. После второго нагревания сырную массу вымешивают до тех пор, пока зерно не приобретает достаточную упругость. Сыродельная ванна 13 и другие машины снабжены сборниками отделения сыворотки, которую насосом 5 перекачивают на переработку. Обработанное сырное зерно подают на формование двумя способами: наливом или насыпью.

При формовании сыра из пласта (голландский, российский) сырное зерно вместе с остатками сыворотки перекачивают наливом из сыродельной ванны 13 насосом 14 в формовочный аппарат 15. В нем пласт подпресовывается в течение 15…25 мин при давлении 1,0…2,0 кПа, затем разрезается на бруски, соответствующие размерам форм. Бруски сырной массы помещают в подготовленные формы, расположенные на тележках для самопрессования 17. Сначала бруски выдерживают 10…20 мин, затем их вынимают из форм, переворачивают, снова закладывают в формы, маркируют, накрывают крышками и оставляют до конца выдержки еще на 10…30 мин для завершения процесса самопрессования.

При формовании сыра насыпью (российский, углический) сырное зерно освобождают от сыворотки в отделителе 16, а затем насыпают в подготовленные формы, которые размещают на тележке для самопрессования 17. Сырную массу в формах слегка уплотняют, после этого масса самопрессуется в формах в течение 20…50 мин с одноразовым переворачиванием, а затем сыры маркируют и подают на прессование.

Прессование сыра проводят с целью уплотнения сырной массы, удаления остатков свободной (межзерновой) сыворотки и образования замкнутого и прочного поверхностного слоя. Сначала осуществляют прессование под действием собственного веса – самопрессование, при котором сырную массу выдерживают без нагрузки в металлических формах, состоящих из перфорированного корпуса с дном или без него.

На второй стадии сыр прессуют под внешним воздействием в прессах 18. Режим прессования зависит от вида сыра. В частности, при выработке голландского сыра прессование проводится в течение 1,5…2,5 ч при постоянно возрастающем давлении от 10 до 50 кПа. При необходимости через 30…60 мин сыр перепрессовывают. Отпрессованный сыр должен иметь рН от 5,5 до 5,8. Оптимальная массовая доля влаги в сыре после прессования 43…45 %.

После взвешивания на весах 19 подъемником контейнеры с сыром 20 направляются в посолочный этажер 21 для обработки в рассоле с концентрацией хлорида натрия 20 % при температуре 8…12 °С в течение 2,5…3,5 сут. Рассол насосом циркулирует через охладитель.

Вынутые из рассола бруски обсушивают в течение 2…3 сут при температуре 8…12 °С и относительной влажности воздуха 90…95 %, после чего сыр электропогрузчиком направляется на созревание на передвижные стеллажи 22. Первые 13…15 сут сыр созревает при температуре 10…12 °С и относительной влажности воздуха 85…90 %, затем до одного месяца при 14…16 °С, а в дальнейшем до конца созревания его выдерживают при температуре 12…14 °С и относительной влажности 75…85 %. В комплект оборудования для ухода за сыром в период созревания входят машины для мойки 23 и сушки 24 сыра, а также устройства для транспортирования сыра. Сыры моют при появлении плесени и слизи теплой водой (30…40 °С) не реже чем через 10…12 сут, после этого их подсушивают в машине 24 и вновь размещают на чистых, сухих полках.

Во время созревания сыры необходимо периодически переворачивать (в целях предупреждения деформации головки и подопревания корки), первые три недели через каждые 2 или 3 дня, в дальнейшем по мере необходимости.

В возрасте от 20 до 25 суток, после образования на сырах достаточно прочной корки, сыры моют и обсушивают в машинах 23 и 24, а затем парафинируют в парафинере 25.

С целью сокращения затрат труда по уходу, а также снижения усушки за период созревания сыр на 10…14 сутки упаковывают в пакеты из полимерной пленки при помощи вакуумупаковочной машины 26. Кроме того, могут применять двухслойное комбинированное покрытия: нанесение латексного покрытия на сыр в машине 27, а затем обсушивание в машине 24 и нанесение второго слоя в парафинере 25.

После созревания сыры сортируют по качеству, обертывают в бумагу или пергамент и упаковывают в картонную или деревянную транспортную тару (ящики).