Термин «стандартизация» или «нормализация» молока применительно к процессу выработки сыров в первую очередь связан с обеспечением соотношения жир–белок в нормализованной смеси. Данное соотношение специфично для каждого вида сыра и в конечном итоге определяет его характеристики как готового продукта. Нормализация может быть достигнута частичным удалением жировой фракции (сепарированием) либо увеличением доли белковой фракции молока. С точки зрения выхода готовой продукции второй способ является более предпочтительным, поскольку позволяет не только увеличить количество «целевого» сырья, идущего на производство сыра, но и при необходимости скорректировать его сыропригодность. Это становится особенно актуальным при использовании предприятием сборного молока-сырья, поступающего от многих сдатчиков. «Выравнивание» содержания белковой фракции, в частности казеина, повышает содержание кальция и фосфора, следовательно, ускоряется сычужное свертывание, возрастает способность сгустка к синерезису, снижается количество образующейся при обработке сгустка сырной пыли, уменьшаются потери жира и белка, т.е. улучшаются физикохимические показатели молока, переработка которого вызывает технологические трудности.

В качестве дополнительных источников белка может использоваться целый ряд ингредиентов  — от обезжиренного молока до высокобелковых концентратов, полученных путем ультрафильтрации либо микрофильтрации обезжиренного молока: концентраты молочного белка, концентраты мицеллярного казеина. Причем при использовании сухого обезжиренного молока рекомендуется применять продукт, подвергшийся щадящим режимам тепловой обработки (Low Heat), с наименьшей степенью денатурации сывороточных белков [1]. Концентрат мицеллярного казеина особенно интересен при выработке твердых сыров с длительным сроком созревания. Считается, что низкое содержание сывороточных белков в данном случае предотвратит замедление формирования сенсорных характеристик при созревании сыров [1]. Использование других белковых ингредиентов из молочного сырья — концентратов и микропартикулятов сывороточных белков и казеинатов, в большей степени связано с производством плавленых сыров или так называемых творожных сыров.

Перспективными способами стандартизации сырья по белку являются процессы мембранной фильтрации, в частности ультрафильтрации молока. При ультрафильтрации про[1]исходит концентрирование сырья за счет удержания высокомолекулярных компонентов (жировая фракция, казеин и сывороточные белки), при этом формируется концентрированная фракция (ретентат). Низкомолекулярные компоненты образуют разбавленную фракцию — пермеат. Отношение объема сырья к объему концентрированной фракции называют объемным фактором концентрирования (ФК). Этот показатель является одним из параметров, характеризующих процесс УФ в целом.

Современные ультрафильтрационные установки позволяют работать как с цельным, так и с обезжиренным сырьем. При обработке обезжиренного молока полученный УФ-концентрат при необходимости стандартизируется также по содержанию жира. Условно в использовании УФ-молока для стандартизации белка в сыроделии выделяют три направления, отличающиеся применяемыми факторами концентрирования, конечным содержанием сухих веществ и белка в концентрате [2]:

I — получение УФ-концентратов (ретентатов) с низким содержанием сухих веществ (Low-Concentration Retentates);

II  — получение УФ-концентратов (ретентатов) с промежуточным содержанием сухих веществ (MediumConcentration Retentates);

III — получение УФ-концентратов, сухие вещества и соотношение компонентов которых соответствуют этим значениям в готовом сыре, т.е. фактически УФ-концентраты являются жидкими полуфабрикатами готового продукта (Liquid Precheese) [2].

УФ-концентраты в каждом из трех вариантов (см. рисунок) имеют разную массовую долю сухих веществ, разную степень концентрирования белковой фракции и, соответственно, физикохимические свойства (вязкость, буферная емкость и др.), что обусловливает их использование при производстве определенных групп сыров, а также потребность модификации традиционного сыродельного оборудования или использования специфического оборудования для их переработки.

Например, характерной особенностью УФ-концентратов варианта III является высокое содержание сухих веществ и белка, включая сывороточные белки, за счет использования ФК 5 — 7, что позволяет максимально увеличивать выход сыра [3]. Этот метод, известный как «MMV» (Maubois, Mocquot и Vassal — по имени разработчиков), был запатентован в 1969 г. и уникален тем, что практически не требует традиционного оборудования для производства сыра. Сегодня на его основе реализованы технологии сыров, которые имеют относительно низкое содержание сухих веществ и не требуют строгого контроля pH. В частности, мягких сыров без созревания. В этом случае ультрафильтрация проводится с ФК, позволяющим получить УФ-концентрат нормализованного молока, с необходимым соотношением жир–белок (см. рисунок) и массовой долей сухих веществ готового сыра. Затем в УФ-концентрат вносятся молокосвертывающий фермент, заквасочные культуры и продукт направляется на фасовку. Формирование структуры и вкусовых характеристик продукта происходит в упаковке, практически полностью исключая образование сыворотки [4].

Схема использования УФ для стандартизации молока-сырья по белку: СВ – массовая доля сухих веществ, ОБ – массовая доля общего белка, Ж – массовая доля жира

Для варианта II (см. рисунок) характерно использование ФК от 2 до 6. Из полученных УФ-концентратов изготавливается множество сортов сыра — от мягких до твердых [1]. Повышение коэффициента концентрирования позволяет значительно уменьшить количество отделяемой сыворотки, но приводит к изменению соотношения «белок:жир:лактоза:минеральные вещества» в целом. Связанных ионов становится больше, соответственно меняются скорость формирования сычужного сгустка и его реологические характеристики. Поэтому для того, чтобы добиться правильного созревания сыра, требуются корректировка режимов обработки сгустка и установка специального оборудования, способного разрезать и обрабатывать более плотный сгусток.

Вариант I предусматривает ультрафильтрацию, как правило, обезжиренного молока с использованием ФК до 2 (см. рисунок). В настоящее время это, вероятно, наиболее широко распространенный способ использования ультрафильтрации в сыроделии, для которого термин «стандартизация по содержанию белка» наиболее употребим, поскольку основной целью УФ-обработки в данном случае являются стабилизация содержания белка в сырье, сглаживание сезонных колебаний состава молока и т.д. Содержание белка в УФ-концентратах в данном случае может быть повышено до 5 %, а их дальнейшая обработка проводится с использованием традиционного сыродельного оборудования, что позволяет легко интегрировать УФ-установки в существующие линии производства сыров.

Стоимость дополнительного оборудования уравновешивается наличием стандартизированного по белку сырья, что делает более эффективным использование сыродельного оборудования, сокращает потери белка и позволяет увеличивать объемы выработки продукции в целом.

Для того, чтобы внедрение этапа ультрафильтрационной обработки было экономически выгодным при выборе варианта использования ультрафильтрации, для стандартизации молока-сырья по содержанию белка следует учитывать следующие факторы:

вид вырабатываемых сыров, который будет определять состав и свойства концентрируемой фракции, а следовательно, тип необходимого фильтрационного оборудования и мембран;

необходимость установки нового или модернизация существующего оборудования для производства сыра, в зависимости от варианта УФ-обработки сырья;

организация параллельной переработки побочного продукта — пермеата, получаемого в ходе ультрафильтрации молока-сырья, а также молочной сыворотки.

Основываясь на собственном опыте, компания ООО «ДМП» предлагает современные решения по мембранной обработке молочного сырья, позволяющие максимально эффективно организовать производство различных видов сыров, а также высокомаржинальных продуктов из белково-углеводного сырья.

Список литературы

 1. Johnson, ME. A 100-Year Review: Cheese production and quality / ME Johnson // J Dairy Sci. 2017. Dec;100(12):9952-9965. DOI: 10.3168/jds.2017-12979. PMID: 29153182.

2. Mistry, Vikram. CHEESE: Membrane Processing in Cheese Manufacture. 2020. DOI: 10.1016/ B978-0-12-818766-1.00092-1.

3. Kumar, P. Perspective of membrane technology in dairy industry: a review / P. Kumar // Asian-Australas J Anim Sci. 2013. Sep;26(9):1347-58. DOI: 10.5713/ ajas.2013.13082. PMID: 25049918; PMCID: PMC4093403.

4. Золоторёва, М.С. Интенсификация технологии сыров и творога с применением мембранных процессов / М.С.Золоторёва [и др.] // Сыроделие и маслоделие. 2016. № 3. С. 35-36