Производство сыра

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1.Основная часть…………………………………………………………………..4

1.1 Цели и задачи эксперимента…………………………………………………4

1.2 Априорная информация………………………………………………………4

1.2.1 Технология производства  сыра…………………………………………….4

1.2.2 Требования к качеству сыра………………………………………………10

1.3 Выбор параметра оптимизации……………………………………………..13

1.4 Выбор факторов эксперимента………………………………………..……14

1.5 Выбор математической  модели эксперимента…………………………….14

1.6 Построение области  факторного пространства и области  эксперимента..15

1.7 Технология проведения  эксперимента……………………………………..18

1.8 Результаты эксперимента…………………………………………………...19

2 Обработка результатов  эксперимента………………………………………..21

2.1 Определение ошибки  повторных опытов по критерию  Стьюдента……...21

2.2 Оценка дисперсии……………………………………………………………23

Введение

     Молочным продуктам, учитывая их биологическую ценность, отводится первостепенная роль в организации правильного питания населения. Среди молочных продуктов сыр занимает особое место. Это концентрированный, легкоусвояемый белковый продукт, обладающий хорошими органолептическими свойствами. Пищевая ценность сыра обусловлена высокой концентрацией в нем белков, жиров, незаменимых аминокислот, солей кальция и фосфора, необходимых для нормального развития организма человека[1].

     Имеются данные, позволяющие считать, что получение молока, а следовательно, и его простейшая переработка на сыр были известны человеку 6.5-5 тысячелетий до н.э. С тех пор, с каждым истекшим столетием сыры получали всё больше распространение, рассматривались как один из ценнейших продуктов питания и проникали во все новые районы и уголки земного шара.

     Сыр представляет собой концентрированную форму двух главных компонентов молока – жира и казеина (сложного белка), но получить его можно лишь при обязательном участии бактерий и поваренной соли. Вариации этих составляющих, а также конкретные условия производства позволяют изготавливать различные сорта сыров. Однако молоко должно быть биологически полноценным, содержать витамины, микроэлементы, полипептиды, аминокислоты. В нем не могут присутствовать антибиотики, лейкоциты, антитела.[3]

     Целью данной  курсовой является исследовать  продолжительность посолки сыра  под влиянием температуры и  концентрации рассола.

1. Основная часть.
1. Цели и задачи эксперимента.

     Обеспечение экономически выгодных условий для производства и переработки молока, своевременное информирование людей о ситуации в молочной отрасли, стимулирование повышения качества и эффективности производства в молочной отрасли России, представительство и защита интересов простого населения в государственных и муниципальных органах власти, общественных и международных организациях.[6]

     Целью осуществления мероприятий по регулированию рынка молока является увеличение продуктивности и поголовья коров, стабилизация и обеспечение дальнейшего роста производства молока и молочной продукции до уровня максимального обеспечения потребностей регионального рынка за счет собственного производства, сокращение ввоза молочной продукции из других регионов России, ближнего и дальнего зарубежья, создание условий для повышения эффективности функционирования регионального молочно-продуктового комплекса и поддержания доходности производителей молока и молочной продукции.[2]

2. Априорная информация

1.2.1 Технология производства  сыра

В общем виде процесс производства сычужных сыров можно представить  следующей схемой:

• подготовка молока к переработке;
• свертывание молока;
• обработка сгустка и сырного зерна;
• формование и прессование сыра;
• посолка сыра;
• созревание сыра;
• подготовка сыра к реализации (фасование, маркировка, упаковка и транспортировка);
• хранение.[7]

    Подготовка молока

    На сыродельном заводе цистерну с надписью «Молоко», которая только что прибыла, в первую очередь встречает лаборант, он отбирает пробы молока для определения его вкуса и запаха, консистенции, температуры, кислотности, чистоты, жирности и т.д. Периодически на сыродельном заводе определяют так же степень бактериальной обеспеченности молока, состав находящейся в ней микрофлоры, способность его свёртываться сычужным ферментом.

    Бывает так, то из молока, казалось бы, нормального по основным показателям, трудно, а иногда не возможно выработать хороший сыр, если в нём много вредных микроорганизмов или оно плохо свёртывается сычужным ферментом.

    Для выработки стандартного по химическому составу сыра, молоко нормализуют по содержанию жира, предварительно смешав с 15-20% зрелого молока для улучшения качества сыра. Созревание части молока проводят при температуре 8-17 ˚C,до нарастания кислотности на 1 ˚Т.Затем молоко пастеризуют при температуре 71-74 ˚C с выдержкой 20-25˚С, и охлаждают до температуры заквашивания. Этим создаются условия для дальнейшей нормальной жизнедеятельности полезной микрофлоры - молочнокислых бактерий. «Сыр-это повзрослевшее молоко» - писал в 1937году англичанин Эдвард Бьюнард в своей книге «Наслаждения Эпикура». Автор в данном случае допускает определенную поэтическую вольность, а более точно, сыр образуется из плотных частиц, которые появляются в молоке по мере его созревания. Это созревание быстрое, о чем свидетельствует скорость, с которой прокисает свежее молоко. Сыроварение – это способ контролирования и изменения процесса с целью получения продукта, способного к созреванию вместо простого гниения.[5]

    Свертывание молока

    В сыродельную ванну,  наполненную молоком вносят закваску - это приятный напиток, в меру  густой, с чистым кисломолочным  вкусом и ароматом, напоминающий  сметану, «начиненный» молочнокислыми  бактериями.

В закваске количество молочнокислых  бактерий достигает сотен миллионов  в одном мл. Попав в благоприятную  среду (теплое молоко), бактерии начинают главный процесс сыродельного производства - молочнокислое брожение.

Следующим этапом является внесение в молоко сычужного фермента. В  сыродельной ванне 5тонн молока, а  вносят лишь около 100 грамм сычужного  фермента в растворе. Одна часть  фермента на 50000 частей молока, через 5-10минут  всё молоко начинает быстро загустевать. И вскоре образуется нежный сгусток, постепенно уплотняющийся. Это происходит разделение молока на мягкие кусочки  творога и жидкую сыворотку. Если примерно через 30-40минут ввести в  него шпатель (специальную металлическую  пластину), он в этом месте как  бы раскалывается, обнажая ровные фарфоровидные  края и прозрачную зеленоватую сыворотку, которая состоит из различных  протеинов, сахара, минералов и воды.

Проще говоря, створаживание - это  процесс, при котором происходит размножение присутствующих в сыром  молоке определённых бактерий; это  так называемые молочнокислые бактерии, способные без посторонней помощи сгущать казеин (главный молочный белок). Но при пастеризации молока (быстрое нагревание до 70˚) убиваются  не только вредные бактерии, но и  полезные. Бактериальная культура, добавляемая для створаживания  молока, называется «стартёр». Но кроме  стартёра, чтобы помочь процессу сырообразования, добавляется ещё один ингредиент. Это сычуг-экстракт, получаемый из желудка  молочных телят и применяющийся  в виде янтарно окрашенной жидкости или в обезвоженной форме (порошок или таблетки). Помимо ускорения процесса отделения творожной массы от сыворотки, сычуг делает казеин нерастворимым, что способствует получению более твёрдой творожистой массы.[5]

Получение сыра

Итак, сычужный фермент начал свою работу. Полученный сгусток дробят, и образуется так называемое сырное зерно-белковые частицы размером 3-6мм. Плавающее в сыворотке сырное зерно нагревают, это очень ответственная  операция, так как цель её - создать  условия для развития определённых видов микроорганизмов. Температура  нагревания лежит и в основе производственной классификации сыров. Особенностями  выработки крупных сыров является применение высокой температуры  нагревания (54-58˚С).

 Сыр принимает форму

Массу отделяют от сыворотки, методом  помещения её в специальный пористый контейнер. Подают в сыроизготовитель, а из него по трубопроводу сырное зерно  поступает в быстровращающийся  аппарат, который подаёт его в  формы.

Второй способ: уплотнённую сырную массу нарезают кусками (от толщины  нарезанных кусков определяется сортность  сыра) и помещают в формы, которые  в зависимости от вида сыра могут  быть цилиндром (высоким небольшого диаметра или низким большего диаметра) и.т.д.

Во время прессования продолжается процесс уплотнения и удаляется  оставшаяся сыворотка. Но не вся, влажность  сырной массы должна быть оптимальной. Резкое отклонение от установленного содержания влаги (даже 2-3%) может привести к изменению хода биохимических  процессов, и сыр будет не типичным, да и качество его ухудшится.

Для прессования на сыродельных  заводах применяются пневматические прессы, работающие под действием  сжатого воздуха. В пресс помещают несколько десятков цилиндров или брусков сыра. Проходит 12-18 часов, когда прессуются крупные сыры и процесс этот заканчивается. Сыр приобретает форму, которую он имеет в готовом виде, гладкую и ровную поверхность. Однако это ещё не сыр в полном смысле слова - цвет его белый, вкус - пустой, масса грубая резинистая. Но уже в это время в нём начинается новая фаза превращений - преобразование сырной массы в сыр.Во время прессования нужно следить за температурой сырной массы и воздуха в помещении. Температура на 1-2˚ выше и результат может быть другой, так и за давлением нужен строгий контроль.

 Соль - помощь полезной микрофлоре  и вкусу

Из прессовального отделения сыр  выходит со своеобразной метрикой: в его поверхность впрессованы  цифры, показывающие день его рождения, т.е. дату выработки и ёе номер.

Как почти каждый пищевой продукт, сыр солят. Для этого на современных  заводах его укладывают на полки  специальных контейнеров, которые  с помощью механизмов опускают в  солильные бассейны. В солильном  отделении несколько рядов бетонных бассейнов, в которых циркулирует  рассол определённой концентрации и  температуры. В нём сыр находится  несколько дней, при этом вкус его  становится не только острее, но и богаче, улучшается консистенция. Раствор соли положительно действует на микробиологические процессы - они продолжают развиваться  в нужном направлении, попавшая в  сырную массу вредная микрофлора подавляется.

Соль очень медленно проникает  в толщу сыра, и лишь через несколько  дней после того, как его вынут  из бассейна, соль достигнет центра головки, равномерно распределяясь  по всей массе. На некоторых заводах  солят не головки сыра, а сырное зерно, что позволяет обойтись без  солильных помещений. Таким образом, посолка, так или иначе, способствует процессу созревания сыра, созданию его  вкусового букета.

Вскоре после посолки сыр  поступает в сырохранилище, здесь  его на долгое время оставляют  в покое.[4]

 Созревание сыра

Cырохранилище, где созревает сыр, - святая святых сыродельного  завода. Здесь есть камеры - холодильные  и тёплые. В них аккуратно уложенные  на полки стеллажей головки,  цилиндры, бруски сыра. На стойках  стеллажей - термометры и психрометры,  температура воздуха поддерживается  с точностью до 1-2˚С, влажностью  до 2-3%.

В камерах сырохранилища под  действием сычужного фермента и  ферментов микрофлоры продолжается и практически завершается процесс  созревания сыра, который начался  ещё в сыродельной ванне.

Характер созревания примерно одинаков, но для каждого вида сыра он имеет  свои особенности, которые определяют, в частности, и продолжительность  этого процесса. Твёрдые сычужные сыры, например Швейцарский, Советский, Костромской и т.д., созревают  до 180 дней. Причина, конечно, не в разном объёме и массе этих видов сыра, а в тех же микроорганизмах.

Несколько месяцев, пока сыр находится  на полках стеллажей, о нём не перестают  заботиться. Сыр периодически переворачивают, чтобы не нарушилась его форма, лучше  была корка, равномерно распределилась соль; моют, когда обнаружат на нём  плесень; иногда переносят в другое отделение хранилища, где иные температурные  условия.

Созревание сыра – это процесс, во время которого сыр приобретает  желтоватый цвет, специфический, характерный  для каждого его вида вкус, более  или менее нежную консистенцию и  так называемый рисунок - глазки круглой, овальной или другой формы, корка  сыра становится плотной и в то же время эластичной. Например, в  Швейцарском сыре объём пустот может  достигать до 20% всего объёма. А  некоторые сыры покрывают парафиновой  смесью, это означает, что близится конец его созревания на заводе.[1]

Проверка сыра производится специальным  молоточком, сыр должен издавать мягкий, чистый, отчётливый и однотонный во всех местах звук. Но любые способы  определения качество сыра не заменит  органолиптическая проба. Для этого  на заводах имеется специальное  приспособление - щуп (никелированная или из нержавеющей стали трубка). Её вводят в головку сыра, проворачивают  и вынимают цилиндрик ароматно пахнущего  сыра. По этой пробе оценивают рисунок, цвет, консистенцию, вкус и запах  продукта.

Вот сыр готов. Его упаковывают  в ящики и отправляют на базу или  в холодильник, где хранят при  температуре 2-6˚С и влажностью воздуха 85-87%. Отсюда он поступает в магазины.[3]

1.2.2 Требования к качеству  сыра

Твердые сыры в зависимости от органолептических  показателей делят на высший и  первый сорт. Органолептическим методом  качество сыров определяют по 100-балльной системе. Все сыры высшего сорта  должны иметь общую оценку 87-100 баллов. Важным показателем является вкус и  запах - общая оценка не менее 37 баллов. Общая оценка для сыров первого  сорта 75-86 баллов, в том числе вкус и запах не менее 34 баллов. Сыры высшего  сорта должны иметь правильную форму; корка тонкая, ровная, чистая и упругая, без морщин. У парафинированных сыров  слой парафина целый, ненарушенный. Вкус и запах должны быть чистыми, свойственными  данному виду, без посторонних  привкусов и запахов. В первом сорте допускается слабовыраженный  кормовой и кислый привкус. Консистенция теста должна быть эластичной, однородной по всей массе. В первом сорте допускается  крошливая, рыхлая, твердая, ремнистая (при хорошем вкусе и запахе). Цвет теста от белого до слабо-желтого, однородный по всему тесту. В первом сорте допускается неоднородный цвет.[9]

Не допускаются в продажу  сыры имеющие пороки.

ПОРОКИ СЫРОВ. Пороки сыров могут  возникнуть в результате нарушений  технологии производства, низкого качества молока, условий хранения готовой  продукции и нарушения условий  перевозки. К порокам сыров относят: пороки вкуса и запаха; консистенции, рисунка и цвета; внешнего вида (корки  и формы). При определении качества сыров органолептическим методом  важное значение имеет вкус и запах.

ПОРОКИ ВКУСА И ЗАПАХА. Невыраженный вкус сыра. Причинами этого могут  быть выдержка сыра в хранилищах с  недостаточной влажностью, созревание при пониженной температуре, молодой  возраст сыра. Пустой вкус как правило  у сыров, которые подвергались замораживанию. Кормовой вкус — в результате вскармливания  животных силосом и при поедании полыни, дикого лука и т. д. Кислый вкус – появляется при использовании  молока с повышенной кислотностью, а также при повышенном содержании влаги в сыре (45% и выше) и в  следствии других причин, которые  стимулируют молочно-кислое брожение. Творожестый вкус проявляется резко  выраженным кислотным вкусом и крошливостью. Безвкусный сыр – получается в  результате незначительного образования  растворимых продуктов в процессе созревания. Салистый привкус –  образуется в процессе созревания сыра при развитии окислительных процессов. Горький вкус - созревание сыра проходило  при низкой температуре и может  передаваться от кормов. Прогорклый плесневелый  привкус появляется обычно у мягких сыров в результате накопления продуктов  расщепления жира. Гнилостный, тухлый запах - пороки бактериального происхождения. Аммиачный вкус и запах развивается  в сыре со слабой и легко ослизняющейся  коркой при высоких температурах созревания и высокой относительной  влажности воздуха. Пороком считается  резко выраженный запах аммиака. Нетипичный для данного вида сыра вкус и запах образуется в результате нарушения технологического процесса.[7]

ПОРОКИ КОНСИСТЕНЦИИ РИСУНКА И  ЦВЕТА. Твердая ремнистая консистенция — результат сильного дробления  зерна, очень высокой температуры  нагревания, сильного набухания белков. Слепой сыр — это сыр без  глазков или с мелким или редким рисунком. Этот порок образуется в  результате недостаточного газообразования  при неблагоприятных условиях развития бактерий. Отрицательно действует на газообразование большое количество соли, избыточная кислотность свежего  сыра и низкая температура подвалов. Сыр без рисунка получается при  переработке пастеризованного молока, в которое не внесли бактериальную  закваску. Редкий и мелкий рисунок  образуется в результате переработки  молока с повышенной кислотностью и  созревание сыра с более низкой температурой, чем положено. Рваный рисунок образуется в результате сильного газообразования  или разрыва перегородок между  близко расположенными крупными глазками. Крошливая консистенция образуется в результате повышенной кислотности  сырной массы. Мажущееся тесто - это  следствие небрежной обработки  зерна (зерно образуется неоднородное, мелкое). Неравномерный цвет - неравномерное  распределение соли или краски в  сырном тесте.

ПОРОКИ ВНЕШНЕГО ВИДА (формы и  корки). Порок формы сыра возникает  в результате деформации. Причиной этого может быть редкое переворачивание  нежных сыров (односторонняя осадка), хранение сыра на неровных полках (вмятина); хранение сортов высокой влажности  в теплых сырохранилищах (расплывшаяся форма). Деформированные сыры к продаже  не допускаются. Слабая ослизненная, белая  корка образуется у сыров с  повышенным содержанием молочной кислоты. Деформированные сыры к продаже  не допускаются.

ТРЕЩИНЫ НА КОРКЕ. Причиной является слишком быстрое высыхание поверхностного слоя в сухих сырохранилищах; сильное  газообразование.[3]

Качество сыров во многом также  зависит от используемого сырья  – молока, которое должно иметь  плотность не ниже 1.027г/см³, кислотность – 16-18^оТ, содержание кальция – 125мг, хорошо свертываться под действием сычужного фермента, образовывать плотный сгусток с хорошим отделением сыворотки, быть благоприятной средой для развития молочных бактерий.

Качество сыра зависит от его  посолки. Поваренная соль придает сыру определенный вкус, регулирует микробиологические и биохимические процессы при  его созревании, способствует образованию  корки продукта, влияет на консистенцию, рисунок и выход. Для посолки  применяют рассол с концентрацией  соли 13-18 % для рассольных и мягких сыров и 22-24 % - для твердых сыров. Сыры солят при температуре 8-10 °С в течение нескольких суток.

Не допускаются сыры с посторонними примесями в тесте, потерявшие форму, пораженными подкорковую плесенью и другими.

Содержание остаточных количеств  пестицидов, тяжелых металлов и мышьяка  не должно превышать нормативов, утвержденных Минздравом.

Бактерии группы кишечных палочных не допускаются.[2]

1.3 Выбор параметра оптимизации

     Фактором оптимизации  называется измеряемая переменная  величина, принимающая в определенный  момент времени определенное  значение. Факторы соответствуют  способам воздействия на объект  исследования.

     В эксперименте мы  будем выявлять влияние температуры  и концентрации рассола на  продолжительность посолки сыра ,на мой взгляд именно эти  факторы влияют на вкусовые свойства сыра.[4]

1.4 Выбор факторов эксперимента

Фактором оптимизации называется измеряемая переменная величина, принимающая  в определенный момент времени определенное значение. Факторы соответствуют  способам воздействия на объект исследования.[1]

  В эксперименте мы будем  выявлять взаимосвязь между   температурой и концентрацией рассола сыра, потому что именно эти два фактора на мой взгляд, могут в большей мере повлиять на улучшение вкусовых качеств тветдого сычужного сыра.

1.5 Выбор математической  модели эксперимента

Выбрать математическую модель эксперимента – это значит:  определить вид функции отклика, установить математическое уравнение, которое описывало бы влияние выбранных факторов на результат эксперимента, даже если механизм воздействия факторов не установлен.[3]

В данной курсовой работе рекомендуется  использовать полином первой степени  типа:

;

где и - значения факторов;

- фиктивный коэффициент регрессии;

- коэффициент регрессии фактора  ;

- коэффициент регрессии фактора  ;

- коэффициент регрессии взаимодействия  факторов  и .

В результате эксперимента устанавливаются  численные значения коэффициентов  полинома. Если все коэффициенты значимы  и математическая модель адекватна, то полученное уравнение используется для расчетов значений факторов эксперимента, при которых результат эксперимента удовлетворяет требованиям и задачам эксперимента.

1.6 Построение области  факторного пространства и области  эксперимента.

Область факторного пространства строится на основе анализа априорной  информации по истинным значениям факторов, влияющих на параметр оптимизации.

у – вкусовые свойства сычужного сыра, балл;

        - температура рассола; °С;

         - концентрация рассола, ч.

Построим область факторного пространства и область эксперимента.

Нулевая точка имеет координаты  =(19; 10).

Найдем координаты точек:

Интервал варьирования факторов эксперимента:

Истинные значения факторов в точке эксперимента кодируем по следующей формуле:

где максимальное или минимальное значение фактора;

       - наилучшее значение фактора («нулевая точка»);

        I – интервал варьирования факторов.

Составляем матрицу эксперимента, в которой указаны кодированные и истинные значения факторов:

Таблица 1 – Матрица кодированных и истинных значений  эксперимента

Проверка матрицы эксперимента

• Симметричность

Алгебраическая сумма  элементов вектор-столбцов каждого  фактора равна 0:

Условие выполняется.

• Условие нормировки

Сумма квадратов элементов  каждого столбца равна числу  опытов:

Условие выполняется.

• Ортогональность

Условие выполняется

• Рототабельность – это точность предсказаний параметра оптимизации одинакова на равных расстояниях от центра  и не зависит от направления.

Данное условие выполняется.

1.7 Технология проведения  эксперимента

В данном исследовании мы будем  проводить 4 эксперимента по взаимосвязи  выбранных факторов. Проводя эксперимент  №1,  мы выбираем значение температуры рассола 9°С и значение концентрации соли в рассоле 18,5%; в эксперименте №2 — температура 11°С и концентрация соли 18,5%; в эксперименте №3— температура 9°С и концентрация соли 19,5%; и в эксперименте №4— температура 11°С и концентрация соли 19,5. Затем с помощью математических расчетов  выявим, какой из проведенных экспериментов является наиболее оптимальным.