Использование магнитной обработки молочного сырья при производстве сычужных сыров

Современный этап развития сельскохозяйственного производства, и экономики России сопровождается нехваткой высококачественного сырья на предприятиях молочной промышленности. Это особенно актуально для предприятий осуществляющих производство сыра и предъявляющих высокие требования к составу молока, его технологическим и экологическим показателям. [1–3] Из-за отсутствия надлежащего контроля качества кормов и условий получения молока, сырье, поступающее на переработку требует более жесткой тепловой обработки, что снижает сычужную свертываемость и, следовательно, сыропригодность молока. [4–5] Вышеизложенное ставит на повестку дня изыскание простых и экономически доступных способов улучшения сыропригодности молока, хорошо вписывающихся в общепринятые технологии производства сычужных сыров.

Молоко содержит в ионной (заряженной) форме соли, заряженные мицеллы белка и жировые шарики, оболочки которых также имеют заряд. Все это окружено диполями воды. Очевидно, что все составные части молока в той или иной степени чувствительны к электромагнитным воздействиям. Известно, что электромагнитное поле способно индуцировать в суспензирова-ных частицах молока дипольные заряды, что приводит к взаимному притяжению частиц. Причем для частиц каждою вида существует свой оптимальный диапазон частот, в приделах которою эффект возникает при минимальной напряженности поля. Значительную роль в воздействии магнитного поля играет вода. Предполагается, что под действием магнитного поля в молекулах воды происходят орто-пара-переходы. Необходимая для этого энергия очень мала (в сотни раз меньше энергии водородной связи). Возникновение в водных растворах зон с параллельной ориентацией спинов может приводить к выталкиванию из таких областей растворенных веществ. [6]. Применительно к молоку, это приведет к изменению солевого равновесия

Принято считать, что белковые молекулы в водном растворе способствуют организации молекул воды в стабильные структуры, вокруг неполярных групп белковых молекул образуются так называемые гидротактоиды. Вместе с тем, имеются экспериментальные указания на то, что вода участвует в образовании специфической структуры характерной для макромолекул, то есть, играет существенную роль в стабилизации структуры белков [7]. По этому, воздействие на диполи и микрокристаллы воды должно отражаться на состоянии гидратных оболочек и свойствах белка. Обработка молока магнитным полем уже была успешно использована для улучшения качества и интенсификации процесса производства кисломолочных продуктов и творога [8–10].

Вышеизложенное позволяет предполагать, что поставленная задача может быть успешно решена путем магнитной обработки нормализованной молочной смеси перед внесением сычужного фермента.

Цель работы: исследование влияния магнитной обработки нормализованной молочной смеси на эффективность производства из неё сычужных сыров

Материалы и методы

Исследования выполнялись на кафедре «Продуктов питания и пищевой биотехнологии» ФБГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» и на ООО «Маслосыркомбинат Тюкалинский»

Объектами исследования являлись нормализованная молочная смесь, сычужные сгустки, сыворотка и готовый сыр «Голландский лилипут» выработанный по ТУ 9225–001–000435139–2005, из молока прошедшего обработку магнитным полем (опыт) и молока без обработки (контроль). При проведении работы использовались стандартные методы исследований, предусмотренные нормативными документами. Количество водорастворимого азота в сыре определяли методом Кьельдаля – Ганнинга.

Для повышения точности и объективности результатов время сычужного свертывания контролировали оригинальным капиллярным методом, сущность которого в следующем: после внесения фермента в молочную смесь погружали капилляр и подавали через него воздух. Количество подаваемого в капилляр воздуха устанавливали из расчета выхода из капилляра 10–15 воздушных пузырьков в минуту. Давление в капилляре в момент выхода пузырька контролировалось соединенным с ним микроманометром. Об окончании процесса коагуляции и начале синерезиса судили по резкому, в 2–2,5 раза, повышению давления в капилляре.

Сыр считали достигшим необходимого уровня зрелости при повышении в нем количества водорастворимого азота на 23–24 % от начального содержания белкового азота.

В ходе эксперимента технологические режимы получения опытных и контрольных сыров (температура, количество сычужного фермента и др.) были идентичны за исключением магнитной обработки опытной нормализованной смеси на экспериментальной установке. Опытную смесь пропускали через постоянное магнитное поле перпендикулярно силовым линиям. Скорость движения обрабатываемого продукта лежала в пределах 1,0–1,5 м/с, напряженность магнитного поля варьировали от 50 до 350 кА/м. В ходе работы контролировали продолжительность сычужного свертывания, физико-химические показатели сгустка, подсырной сыворотки и готового сыра, динамику созревания.

За начало отсчета (ноль на графике) принято время получения сгустка из контрольной смеси. Анализ полученных данных показал, что рост напряженности магнитного поля от 50 до 300 кА/м приводит к достоверному сокращению

Напряженность магнитного поля, кА/м Magnetic fild strenght, kA/m

Рисунок 1. Зависимость времени сычужного свертывания от напряженности магнитного поля

Figure 1. Dependence of rennet coagulation time on magnetic field strength

Наилучший результат наблюдается при обработке молочной смеси магнитным полем напряженностью 250–300 кА/м, при данном режиме время сычужной коагуляции сократилось на 19–20 %. Полученные сгустки имели плотную консистенцию, интенсивнее выделяли сыворотку. Дальнейший рост напряженности магнитного поля существенного результата не давал. Белковые молекулы диамагнитны, поэтому воздействие магнитных полей на их поляризованные боковые цени способно вызвать разрыв водородных связей, изменение зоны гидратации и др. Все это способствует денатурации и коагуляции белка [10].

Сыворотка выделившаяся при получении сырного зерна из смеси прошедшей магнитную обработку содержала меньше белка и жира (рисунок 2). Очевидно, что более прочная белковая сетка сгустка на этапе синерезиса более эффективно удерживает белок и жировые шарики. Не исключен дополнительный переход в сгусток сывороточных белков, но это предположение требует дополнительных исследований

Рисунок 2. Зависимость состава сыворотки от напряженности магнитного поля

Figure 2. Dependence of serum composition on magnetic field strength

Исследования показали, что после электромагнитной обработки молочной смеси процесс созревания полученного из нее сыра протекал интенсивнее. Обработка молочной смеси при оптимальном режиме 250–300 кА/м сократила срок созревания сыра в среднем на 20 % (рисунок 3). Это, в частности, может быть результатом изменения свойств содержащейся в сыре влаги как среды развития заквасочной микрофлоры.

Напряженность магнитного поля, кА/м

Magnetic field strength, kA/m

Рисунок 3. Зависимость сокращения срока созревания сыра от напряженности магнитного поля Figure 3. Dependence of the reduction in the ripening period of cheese on the magnetic field strength

Большая подвижность молекул воды, возможно, облегчает транспорт питательных веществ в микробную клетку и удаление из нее продуктов жизнедеятельности. В том числе это ведет к повышению активности ферментных систем микроорганизмов, что в свою очередь интенсифицирует процесс ферментации.

В опытных сырах в сравнении с контролем отмечалось более интенсивное накопление продуктов распада белка, сыры получили более высокую органолептическую оценку

В таблице 1 приведены показатели качества контрольного сыра и сыра из молока прошедшего магнитную обработку при оптимальной напряженности 250 кА/м.

Таблица 1.

Показатели контрольных и опытных сыров

Table 1.

Indicators of control and experimental cheeses

Показатели качества сыра Cheese quality indicators	Сыр | Cheese
	Контрольный | Control	Опытный | Ехреrimеntаl
рН	5,16	5,22
Органолептическая оценка, баллы Organoleptic assessment, points в том числе: | including:	83	94
вкус и запах | taste and smell	38	44
консистенция |consistency	22	24
рисунок |pattern	8	10
цвет теста |dough color	5	5
внешний вид| appearance	10	10

Как следует из приведенных данных сыр, полученный из смеси прошедшей обработку магнитным полем получил более высокую оценку за вкус, рисунок и консистенцию, показатели качества, оцениваемые потребителем, прежде всего. Опытные сыры более привлекательны для потребителя и могут быть реализованы за более высокую цену.

Заключение

Изучены закономерности влияния магнитной обработки на эффективность производства сычужных сыров. Установлено, что наиболее оптимальной является обработка полем напряженностью 250–300 кА/м Обоснована целесообразность магнитной обработки нормализованной молочной смеси.

Электромагнитная обработка молочной смеси способствует повышению экономических показателей производства в результате сокращения продолжительности сычужного свертывания молока и созревания сыра, снижения отхода в сыворотку жира и белка, повышения качества готового продукта.