Режимы тепловой обработки обезжиренного молока устанавливают с таким расчетом, чтобы достичь максимальной бактериальной чистоты при минимальном воздействии на его физико-химические свойства, так как изменения их под действием высоких температур пастеризации могут вызвать образование плохо обрабатываемого сгустка, легко распадающегося в процессе отваривания. Особенно часто это случается при использовании обезжиренного молока с низким содержанием сухих веществ.
При нагревании в молоке денатурируются сывороточные белки и происходят глубокие нарушения внутренней структуры молекул (Алексеева И. Ю., Дьяченко П. Ф., 1965), связанные с ослаблением сил взаимодействия между белковыми цепями аминокислотных остатков. Моrr С. V. (1965) установил, что тепловая обработка молока вызывает перераспределение белковых частиц путем одновременного агрегирующего и дезагрегирующего эффекта. Вероятно, дезагрегация происходит в результате разрыва межмолекулярных водородных, гидрофобных, дисульфидных и кальциевых связей.
Агрегация обусловлена взаимодействием денатурированного β-лактоглобулина и казеиновых частиц, содержащих серу. По данным Samuelsson К. и Holm S. (США, 1964), повышение температуры приводит к денатурации сывороточных белков и разрыву термолабильных серных мостиков. По мере усиления термической обработки заметно изменяются формы и структура белковых частиц.
У частиц белка пастеризованного молока заметно начало разрыхления поверхности в соответствии с изменением внутренней структуры казеинового комплекса. Частицы объединяются в конгломераты неопределенной формы значительно больших размеров, чем мицеллы нативного казеина.
Денатурированные сывороточные белки в виде агрегатов неправильной формы окружают измененные частицы казеина и, по-видимому, частично связываются с ними (Девис Д., 1961). С повышением температуры пастеризации комплексообразование денатурированных сывороточных белков с казеином усиливается.
Характеристика белковых сгустков, получаемых при производстве домашнего сыра из обезжиренного молока, обработанного при различных режимах, приведена в табл. 7.
Таблица 7
Показатели | Температура пастеризации молока, °С | |||||||
63 | 72 | 80 | 85 | 95 | 125 | 135 | 145 | |
Выдержка при температуре пастеризации, мин | 30 | 0,3 | 10 | - | - | - | - | - |
Характеристика сгустка перед разрезанием |
|
|
|
|
|
|
|
|
рН | 4,61 | 4,68 | 4,93 | 5,07 | 5,12 | 5,02 | 5,07 | 5,07 |
кислотность сыворотки, °Т | 46,0 | 46,4 | 38,2 | 36,4 | 32,6 | 31,2 | 34,0 | 34,3 |
статическое напряжение сдвига, Н/м2 | 53,0 | 75,0 | 77,8 | 80,5 | 90,3 | 106,0 | 97,0 | 96,0 |
мгновенная упругая деформация, см | 0,0120 | 0,0110 | 0,0110 | 0,0110 | 0,094 | 0,0090 | 0,0100 | 0,096 |
эластическая деформация | 0,0132 | 0,0142 | 0,0120 | 0,0120 | 0,0110 | 0,0100 | 0,0100 | 0,0100 |
мгновенный модуль упругости, Н/м2 | 1250 | 1363 | 1364 | 1364 | 1596 | 1667 | 1500 | 1563 |
модуль эластичности, Н/м2 | 1137 | 1056 | 1250 | 1250 | 1364 | 1500 | 1500 | 1500 |
эластичность | 0,523 | 0,563 | 0,522 | 0,522 | 0,539 | 0,526 | 0,500 | 0,515 |
равновесный модуль эластичности, Н/м2 | 568 | 600 | 654 | 654 | 741 | 794 | 758 | 763 |
Режимы отваривания зерна |
|
|
|
|
|
|
| |
температура, °С | 44 | 44 | 52 | 55 | 60 | 63 | 61 | 63 |
продолжительность, мин | 40 | 40 | 85 | 110 | 120 | 120 | 140 | 140 |
Характеристика зерна |
|
|
|
|
|
|
|
|
влажность, % | 78 | 78 | 76 | 77 | 76 | 78 | 78 | 78 |
органолептическая оценка | Однородное, мясистое, упругое | Однородное, упругое | Неоднородное, мучнистое | Неоднородное, пастообразное | Неоднородное, пастообразное | Неоднородное, пастообразное, мучнистое | Неоднородное, пастообразное мучнистое | Неоднородное, пастообразное, мучнистое |
Из табл. 7 видно, что с повышением температуры пастеризации заметно увеличивается прочность сгустка. Так, при подогреве молока с 63°С до температуры 125°С прочность сгустка увеличивается примерно в два раза. Однако при дальнейшей тепловой обработке происходит частичное снижение напряжения сдвига. В то же время необходимо отметить, что эластичность сгустка с повышением температуры понижается.
Понижение эластичности сгустков при воздействии на молоко тепла еще раз подтверждает, что в белковой молекуле происходят сложные физико-химические изменения, т. е. она укрепляется вследствие взаимодействия между денатурированными сывороточными белками и казеином и одновременно ослабляются силы взаимодействия между цепями аминокислотных остатков, что приводит к дезагрегации.
Из молока, нагретого до 72°С, зерно получается глянцевитое, не творожистое, при отваривании происходит быстрое обсушивание его.
При более высоких температурах повышается хрупкость зерна и в процессе отваривания оно разваливается. Продукт получается мучнистым. Продолжительность и температура отваривания увеличиваются. Morris Н. А. и др. (1951) установили, что после тепловой обработки обезжиренного молока, при которой денатурируется более 10% сывороточных белков, получается низкокачественный сыр. Особенно тщательно нужно следить за температурой пастеризации при производстве домашнего сыра, когда применяется обезжиренное молоко с низким содержанием сухих веществ (8,5-8,7%).
В отечественной практике производства домашнего сыра молоко пастеризуют на автоматизированных пластинчатых пастеризационно-охладительных установках типа ОПЛ и ОПУ при температуре 72-74°С.
В США при выработке сыра коттедж молоко пастеризуют при 61,7-62,2°С или 71,7-72,2°С с выдержкой соответственно 30 мин и 15-17 с.
В последние годы зарубежными учеными предпринята попытка создать технологию производства сыра из обезжиренного молока, обработанного при более высоких температурных режимах. Но для этого необходимо изменять и другие технологические режимы. Emmons D. В. и др. (1960) использовали обезжиренное молоко, нагретое до 79,4°С и выдержанное в течение 30 мин. Показатели рН сгустка во время разрезки были 5,1-5,2; титруемая кислотность сыворотки 36-37°Т. Время сквашивания сокращалось на 1 ч.
Для свертывания молока они добавляли кроме закваски сычужный фермент в 20-кратном количестве по сравнению с обычным методом заквашивания. Время варки было обычным. При этом зерно хорошо обсушивалось, но по консистенции получалось рыхловатым.
Durrant N. W. и др. (1961) получили по описанному методу нормальное зерно с более высоким выходом из обезжиренного молока, обогащенного сухим обезжиренным молоком до 11% сухих веществ и выдержанного при 76,7°С 30 мин. При нагревании до 82,2°С в течение 30 мин получались зерна худшего качества.
Технологический процесс, запатентованный Vokaleris (1962), включает ультравысокотемпературную обработку обезжиренного молока для сыра коттедж.