3.3 Разработка рецептуры и совершенствование технологии плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами

Микропартикулят сывороточных белков и диетическую соль предложено использовать в рецептуре плавленого сыра.

В качестве контроля был выбран плавленый сыр, вырабатываемый по традиционной рецептуре представленной таблице 25.

Недостатками представленного продукта являются:

• высокая энергетическая ценность;

• низкая биологическая ценность;

• высокая себестоимость.

С целью снижения калорийности, улучшения сбалансированности по аминокислотному составу, снижения себестоимости продукта нами предложена замена жиросодержащего компонента - масло коровье (содержание сухого вещества 84%, жира 82,5%) в рецептуре контрольного образца микропартикулятом сывороточных белков и использованием диетической соли вместо поваренной (Таблица 25).

Таблица 25 - Рецептура традиционного плавленого сыра

Сырье	Расход сырья (в кг на 1 т)
Сыр с содержанием сухого вещества 40%	725,3
Масло коровье с содержанием сухого вещества 84%, жира 82,5%	167,9
Соль поваренная	10,0
Натрий фосфорнокислый двузамещенный с содержанием сухого вещества 39%	45,9
Вода питьевая	70,9
Всего	1020,0
Выход	1000,0

При разработке рецептурно-компонентного решения плавленого сыра в качестве основных ингредиентов использовали: сыр с содержанием сухого вещества 40%, молоко коровье обезжиренное сухое с содержанием сухого вещества 93%, соль диетическая, вода питьевая.

С целью лучшего плавления продукта применяли соль-плавитель натрий фосфорнокислый двузамещенный с содержанием сухого вещества 39%, который получил широкое распространение в молочном производстве [37, 38].

Обоснование дозировки МП проводили с учетом нескольких факторов:

-органолептические показатели;

-физико-химические показатели;

-основные реологические.

Содержание МП в рецептурной смеси варьировали от 14 до 20 %. Как показали результаты исследований, внесение микропартикулята улучшает органолептические показатели. Влияние массовой доли микропартикулята на органолептические показатели продукта представлены в таблице 26.

Таблица 26 - Органолептические показатели традиционного плавленого сыра и плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами

Наиме-нование показате-ля	Традицион-ный плавленый сыр	Значение показателя для плавленого сыра с содержанием МП
		14 %	16%	18%	20%
1	2	3	4	5	6
Внеш- ний вид	Поверхность сыра чистая, ровная, не подсохшая, не плесневе-лая	Поверхность сыра чистая, ровная, не подсохшая, не плесневелая	Поверхность сыра чистая, ровная, не подсохшая, не плесневелая	Поверхность сыра чистая, ровная, не подсохшая, не плесневелая	Поверхность сыра чистая, ровная, не подсохшая, не плесневелая
Вкус и запах	Чистый, сырный	Чистый, сырный	Чистый, сырный, выраженный приятный молочный аромат	Чистый, сырный	Cырный кисловатый
Консис-тенция	Пластичная, нежная, мажущаяся, однородная по всей массе сыра.	Пластичная, нежная, мажущаяся, однородная по всей массе сыра.	Пластичная, нежная, мажущаяся, однородная по всей массе сыра.	Пластичная, нежная, мажущаяся, однородная по всей массе сыра.	Крошливая консистенция
Цвет теста	От белого до светло-желтого, равномерный по всей массе сыра.	От белого до светло-желтого, равномерный по всей массе сыра.	От белого до светло-желтого, равномерный по всей массе сыра.	От белого до светло-желтого, равномерный по всей массе сыра.	От белого до светло-желтого, равномерный по всей массе сыра.
Продолжение таблицы 26									Продолжение таблицы 26
1	2	3	5	4	6
Вид на разрезе	Отсутствие рисунка, допускается наличие небольшого количества воздушных пустот	Отсутствие рисунка, допускается наличие небольшого количества воздушных пустот	Отсутствие рисунка, допускается наличие небольшого количества воздушных пустот	Отсутствие рисунка, допускается наличие небольшого количества воздушных пустот	Отсутствие рисунка, допускается наличие небольшого количества воздушных пустот

Исследование физико – химческих показателей образцов с различным содержанием микропартикулята показало, что все образцы соответствуют ГОСТ Р 52685-2006 «Сыры плавленые. Общие технологические условия», за исключением показателя массовой доли жира (Табл. 26). Он был снижен на 13,2% и составил 16,8%, в сравнении с массовой долей жира традиционного продукта (Табл. 27).

Таблица 27 - Физико-химические показатели традиционного плавленого сыра и плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами

Наименование показателя	Традицион-ный плавленый сыр	Значение показателя для плавленого сыра с содержанием МП
		14 %	16%	18%	20%
Массовая доля жира в сухом веществе, %	30,0	14,7	16,8	18,3	20,1
Массовая доля влаги, %,	53,5	62,6	61,2	60,3	59,4
Массовая доля соли, %, не более	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Исследовано влияние массовой доли микропартикулята на основные реологические показатели плавленого сыра. Для этого применяли метод изучения кинетики установления стационарного течения [28].

Реологические показатели представлены на рисунках 21, 22, 23, 24.

Рисунок 21 – Зависимость напряжения сдвига от времени прилагаемой нагрузки плавленых сыров (градиент скорости сдвига 0,5 с^-1)

Рисунок 22 – Зависимость напряжения сдвига от времени прилагаемой нагрузки плавленых сыров (градиент скорости сдвига 2,7 с^-1)

Рисунок 23 – Зависимость напряжения сдвига от времени прилагаемой нагрузки плавленых сыров (градиент скорости сдвига 13,5 с^-1)

Рисунок 24 – Зависимость эффективной вязкости плавленого сыра от градиента скорости сдвига

Установлено,  что наилучшими качественными показателями, наиболее близкими к контрольному образцу, характеризуется образец плавленого сыра с массовой долей микропартикулята 16 %. Плавленый сыр с содержанием МП 14 % характеризуется излишне жидкой консистенцией, предельное напряжение сдвига для него составляет 757,3 Па*с. Увеличение МД МП приводит к увеличению значений эффективной вязкости и предельного напряжения сдвига в сыре. При МД МП 20 % сыр характеризуется излишне вязкой консистенцией, что подтверждают значения предельного напряжения сдвига и эффективной вязкости – 2964,5 Па*с.

Эффективная вязкость продукта с МП (16%) составила 2700,5 Па*с, что наиболее приближено к значению традиционного продукта – 2501,8 Па*с, при градиенте скорости сдвига 0,5 с^-1 .

Оптимизация рецептуры плавленого сыра

Данные о совместном влиянии различных рецептурных ингредиентов на показатели качества продукта легли в основу оптимизации рецептуры, проведенной с помощью методов математического моделирования.

При проектировании рецептуры основная задача заключалась в определении такого соотношения ингредиентов, которое обеспечивало бы не только высокие органолептические характеристики продукта и заданные физико-химические и структурно-механические показатели, отвечающие требованиям к данной ассортиментной группе продуктов, но и минимизацию энергетической ценности. Одним из перспективных путей ее решения является использование симплекс-метода.

Для построения модели оптимизации плавленого сыра были приняты следующие обозначения:

х₁ – масса микропарикулята сывороточных белков в продукте, кг;

х₂ – масса молока обезжиренного сухого в продукте, кг;

х₃ – масса сыра в продукте, кг;

х₄ – масса диетической соли в продукте, кг;

х₅ – масса воды, кг;

х₆ – масса натрия фосфорнокислого двузамещенного в продукте, кг;

Принимая, что М – масса продукта, которую необходимо изготовить, кг, уравнение материального баланса имеет вид (7):

(7)

В качестве критерия оптимизации была выбрана энергетическая ценность готового продукта как одна из характеристик, регламентируемых при производстве диетических продуктов питания. Целевая функция для оптимизации состава плавленого сыра, исходя из условия минимума энергетической ценности, имела вид:

(8)

где х=(х₁, х₂,...,х₆) – вектор неизвестных искомых;

е_i – энергетическая ценность i-го составляющего продукта, ккал/кг.

В ходе расчета установили ряд ограничительных условий. Оперируя массовыми долями Х_i=x_i/М, кг/кг, из уравнения (7) получили (9):

(9)

В ходе эксперимента установлено, что при содержании в рецептуре менее 14% МП продукт приобретал недостаточно плотную консистенцию, плохо удерживал форму, тогда как внесение в продукт более 20% МП приводило к излишне вязкой консистенции и кислому привкусу и запаху. На основании этих данных получали уравнение (10):

0,14 ≤ Х₁ ≤ 0,20. (10)

В ходе исследования качественных показателей модельных композиций установлено, что наилучшим качеством обладал продукт при массовой доле молока обезжиренного сухого 2 – 3 %. На основании этих данных получили уравнение (11):

0,02 ≤ Х₂ ≤ 0,03. (11)

Установлено, что наилучшим качеством характеризовался продукт при массовой доле сыра 70 – 73 %. В результате получили уравнение (12):

0,70 ≤ Х₃ ≤ 0,73. (12)

Для получения привлекательного для потребителей продукта и снижения калорийности целесообразно использовать до 1 % диетической соли, поэтому получали уравнение (13):

0,001 ≤ Х₄ ≤ 0,01. (13)

Для получения плавленого сыра с заданной консистенцией необходимо использовать 2 – 5 % натрия фосфорнокислого двузамещенного. Следовательно получаем уравнение (14):

0,02 ≤ Х₅ ≤ 0,05. (14)

Для получения заданной структуры продукта массовая доля сухих веществ в нем должна быть не менее 35 %, в результате чего получали уравнение (15):

0,14Х₁+0,035Х₂+0,71Х₃+0,01Х₄+0,04Х₅≥ 0,35. (15)

Принимая во внимание ограничение по реалогическим показателям, вязкость продукта должна составлять 2700,5 Па*с при градиенте скорости сдвига 0,5 с^-1, что соответствует содержанию МП 14-20 %.

0,14 ≤ Х₁ ≤ 0,20. (16)

Окончательный вид математической формулировки задачи оптимизации представлен полученными выше уравнениями и неравенствами.

Полученная задача классифицировалась как задача линейного программирования в силу того, что целевая функция и система ограничений представляли собой линейные функции. Решение данной задачи проведено симплекс-методом по стандартной программе в среде EXEL.

Таким образом, получена рецептура плавленого сыра с заменой высокожирного комопнента микропартикулятом сывороточных белков и поваренной соли на диетическую. Оптимальная рецептура плавленого сыра представлена в таблице 28.

Таблица 28 - Рецептура плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами

Сырье	Массовая доля , %	Расход сырья (в кг на 1 т)
Сыр «Адыгейский»	71	725,3
Молоко коровье	3	28,9
Натрий фосфорнокислый двузамещенный	4	45,9
Микропартикулят сывороточных белков	16	159,0
Соль диетическая	1	10,0
Вода питьевая	5	50,9
Всего	100	1020,0
Выход	100	1000,0

Технологический процесс

Аппаратурно-технологическая схема производства плавленого сыра представлена в приложении А. Экспликация технологического оборудования представлена в приложении Б.

Технологический процесс производства состоит из следующих операций:

• приемка и подготовка сырья и наполнителей;

• предварительная обработка сырья;

• дробление сырья;

• подбор и приготовление солей-плавителей;

• составление сырной смеси;

• плавление и гомогенизация;

• фасовка;

• упаковка;

• маркировка;

• охлаждение;

• хранение.

Основное сырье и вкусовые наполнители принимают по количеству и качеству, установленному ОТК (лабораторией) предприятия. Все сырье и материалы должны быть доброкачественными, безопасными и отвечать требованиям стандартов, технических условий и СанПиН 2.3.2.1078-01.

Для обеспечения устойчивости сырной массы при плавлении добавляют соли-плавители, которые подбирают применительно к исходному сырью (вид сыра, степень зрелости, активная кислотность). Соли-плавители применяют в виде водных растворов.

При использовании растворов солей - плавителей в расчетах смеси необходимо учитывать воду, вносимую с ними.

Плавление подготовленной сырной массы производят в универсальном гомогенизирующем модуле. Закладку сырья в него производят согласно рассчитанным рецептурам в следующем порядке: на дно аппарата наливают пастеризованную горячую воду, помещают микропартикулят сывороточных белков, сухое молоко, соль-плавитель. Затем при включенном диспергаторе по достижении температуры смеси 68­_­­±2°С загружают сыр для плавления и другие ингредиенты согласно рецептуре. Плавление сырной массы осуществляют при температуре 83±2°С.

Под воздействием гомогенизатора происходит измельчение, плавление и гомогенизация сырной массы. В процессе плавления под воздействием температуры обеспечивается пастеризация (83±2°С) с выдержкой (5±1) минуты и дезодорация сырной смеси.

Готовность сырной массы определяют по температуре и состоянию массы. Она должна быть однородной, текучей и свободно стекать с мешалки и шпателя.

Расплавленную сырную массу в горячем состоянии направляют на расфасовочно-упаковочный автомат. Сыр фасуют: в алюминиевую кашированную фольгу в форме секторов и брусков массой нетто 30; 62,5; 100г, концы которой должны перекрывать друг друга; в стаканчики и коробочки из полистирола и других материалов, массой нетто от 100 до 250г, в пленку типа «повиден» или другие полимерные пленки в форме батончиков массой нетто 50-200 г, а также блоки массой до 10 кг.

Расфасованный плавленый сыр сразу подвергают охлаждению в специальных помещениях на стеллажах или тележках при температуре воздуха от 6°С до минус 4°С, в охладителях тоннельного или ленточного типа. Длительность охлаждения зависит от способа охлаждения и находится в пределах от 30 минут до 12-16 часов. Температура плавленого сыра, выпускаемого с предприятия, должна быть не выше 6 °С.

Упаковку, маркировку, хранение и транспортирование производят согласно ТУ 9225-008-44065325-2011, которые представлены в приложении Е.

Предложенная нами замена жиросодержащего компонента МП не изменяет традиционных технологических операций, но вводит операции по получению МП, включающие: приемку сыворотки, пастеризацию сыворотки, охлаждение, резервирование, нагревание, мембранную обработку концентрированием – получение УФ-концентрата сывороточных белков, пастеризацию, охлаждение и резервирование, нагрев, охлаждение, диспергирование – получение МП. Подобранное технологическое оборудование размещено в цехе производства плавленого сыра. План производственного корпуса представлен в приложении В. Экспликация помещений производственного корпуса представлена в приложении Г.

3.4 Исследование состава, показателей качества и хранимоспособности плавленого сыра

По результатам подбора рецептуры и предложенной технологической схемы был выработан плавленый сыр. С целью оценки его пищевой и биологической ценности исследован состав, определены качественные показатели продукта (таблицы 29, 30, 31), установлено соответствие его теории здорового питания.

Таблица 29 - Органолептические показатели плавленого сыра

Наименование показателя	Значение показателя, балл	Характеристика показателя
Внешний вид	2	Поверхность сыра чистая, ровная, не подсохшая, не плесневелая
Вкус и запах	15	Чистый, сырный, выраженный приятный сливочный аромат
Консистенция	10	Пластичная, нежная, мажущаяся, однородная по всей массе сыра.
Цвет теста	1	От белого до светло-желтого, равномерный по всей массе сыра.
Вид на разрезе	1	Отсутствие рисунка, допускается наличие небольшого количества воздушных пустот

Акт дегустационной комиссии предсавлен в приложении Д.

Таблица 30 - Физико-химические показатели плавленого сыра

Наименование показателя	Значение показателя
Массовая доля жира в сухом веществе, %	16,8
Массовая доля влаги, %, не более	61,2
Массовая доля диетической соли, % не более	1,0
Активная кислотность, ед. рН	5,8

Таблица 31 – Состав плавленого сыра

Наименование пищевого вещества	Массовая доля ,%
	Традиционный продукт, массовая доля вещества, %	Продукт с м/п и диет. солью, массовая доля вещества, %
Белки Жиры Углеводы	14,89 26,87 3,38	16,39 17,18 3,74
Органические кислоты Минеральные вещества, в т.ч. Кальций Фосфор Калий Итого	0,45 0,047 0,032 0,013 -	0,44 0,066 0,086 0,04 -

Анализ аминокислотного состава плавленого сыра свидетельствует о хорошей сбалансированности продукта по незаменимым аминокислотам и высокой биологической ценности, значение которой составило 79,8 % (Рисунок 25).

Рисунок 25 – Биологическая ценность плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами

Пищевая ценность представлена на рисунке 26.

Рисунок 26 – Пищевая ценность традиционного плавленого сыра и плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами: 1- белки; 2- жиры; 3- углеводы; 4- органические кислоты; 5- кальций; 6- фосфор; 7- калий.

Таким образом, энергетическая ценность традиционного продукта составляет 316,3 ккал/100г, а продукта выработанного с микропартикулятом сывороточных белков и диетической солью 236,46 ккал/100г, что на 79,84 ккал/100г меньше[27]. Акт апробации представлен в приложении Ж.

Определение сроков хранения является важнейшим этапом при оценке качества продуктов. Для установления этого показателя в соответствие с требованиями СанПиН 2.3.2.1078 – 01 исследовали микробиологические и физико-химические показатели готового продукта в процессе хранения. Образцы продукта хранили при температуре (2±2)°С, через каждые 5 суток в них определяли органолептические, физико-химические и микробиологические показатели.

Изменение органолептических свойств продукта в процессе хранения оценивали визуально и сенсорометрически.

Установлено, что в процессе хранения продукт преобретает крошливую консистенцию, а так же посторонние запахи и привкусы, появляется излишне кислый вкус. Цвет продукта становится ярко-желтого цвета.

Установлено, что в процессе хранения продукт преобретает крошливую консистенцию, а так же посторонние запахи и привкусы, появляется излишне кислый вкус. Цвет продукта становится ярко-желтого цвета (Рисунок 27).

Органолептические показатели качества плавленого сыра оценивали по 30-балльной системе.

Рисунок 27 – Изменение органолептических показателей плавленого сыра в процессе хранения

Динамика изменения активной кислотности выработанного продукта представлена на рисунке 28.

Рисунок 28 – Изменение активной кислотности плавленого сыра в процессе хранения

На 70-е сутки хранения активная кислотность плавленого сыра снижается до 5,3 ед. рН .

Вместе с тем в течение хранения (70 суток) изменение органолептических свойств незначительно отражается на качестве продукта. Более длительное хранение приводит к ощутимому изменению вкуса, запаха, цвета и консистенции продукта, что позволяет сделать вывод о нецелесообразности хранения плавленого сыра более 70-ти суток.

Микробиологические показатели плавленого сыра указаны в таблице 32.

Таблица 32 - Микробиологические показатели плавленого сыра с улучшенными потребительскими свойствами

КМАФАнМ КОЕ/г, не более	Масса продукта (г), в которой не допускается		Дрожжи КОЕ/г, не более	Плесени КОЕ/г, не более
	БГКП (колиформы)	Патогенные в т.ч. сальмонеллы
5х10³	0,1	25,0	50	50

БГКП не обнаружены в 0,1 г продукта, в т.ч. сальмонеллы в 25,0 г продукта. Содержание токсичных элементов и радионуклидов в плавленом сыре не превышает допустимые уровни, установленные гигиеническими требованиями к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 в течение 60 суток хранения.

В результате исследований был установлен срок хранения плавленого сыра при температуре (2±2)°С и относительной влажности не более 85 % до 70-ти суток.