XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Технология приготовления сыра

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Полехов Р.О. 1

---

1МАОУ СОШ № 25 г. Балаково

Зимина Л.В. 1

---

1МАОУ СОШ № 25 г.Балаково

Работа в формате PDF

1.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Сыр – один из полезных и вкусных продуктов, пришедший к нам из древности. Его богатый, сложный вкус и широкая вариативность сделали сыр любимым продуктом питания во всем мире.

Истоки сыроделия уходят корнями вглубь тысячелетий. Сыр был обнаружен случайно, когда молоко свернулось и разделилось на творог и сыворотку. Сыроделие позволили древним людям сохранить питательные вещества и сделать молоко более долговечным.

В своей основе сыроделие опирается на базовую химию. Молоко содержит два ключевых белка: казеин и сыворотку. Для приготовления сыра в молоко добавляют ферменты, которые свертывают казеиновые белки. После свертывания белки казеина объединяются и выпадают из молока в виде твердого творога. Оставшаяся жидкость – это сыворотка, которая содержит воду, лактозу и другие молочные сахара.

Проект по приготовлению сыра в домашних условиях актуален благодаря сочетанию пользы, экономии и творческого аспекта. Промышленные производства сыра не всегда гарантируют высокое качество, так как часто используют порошковые ингредиенты и искусственные добавки. Домашнее сыроварение позволяет получить натуральный продукт, контролировать ингредиенты и экспериментировать со вкусами. В данном проекте мы экспериментируем с добавлением двух разных ферментов и выбираем лучший из них.

Цель работы: изучение технологии приготовления сыра и приготовление сыра в домашних условиях с помощью разных ферментов.

Задачи:

1. Используя различные источники, изучит состав сырья и технологию приготовления сыра.

2. Изготовить сыр с применением животных и растительных ферментов.

3. Произвести сравнительный анализ полученных образцов.

4. Обобщить результаты и сделать выводы.

Гипотеза работы: из молока, закваски и разных ферментов можно получить сыр разных сортов в домашних условиях.

Методы исследования: анализ,сравнение, эксперимент, обобщение.

Предмет исследования: химические процессы при изготовлении сыра.

Объект исследования: полученный в домашних условиях сыр.

В данном исследовании задачи были сформулированы научным руководителем работы, который оказывал консультативное содействие и осуществлял проверку результатов в процессе выполнения работы. Автору работы принадлежат аналитические результаты, разработка методов исследования, алгоритм проведения эксперимента и интерпретация результатов.

Тема сыроварения достаточно изучена, технология отработана, но всех секретов никто не выдает. Их приходится выбирать по крупицам из источников,

сопоставлять, подстраивать под свои реалии и экспериментировать.

По вопросу влияния ферментов на приготовление сыра в домашних условиях были рассмотрены статьи в журналах «Юный ученый» №2 за 2019 г. и «Старт в науке» № 2-1 за 2019г. Так же использовалась литература под авторством Гудкова А. В. и Жука К.В.

Глава 1. Теоретические основы приготовления сыров

1.1. Состав сыра

Настоящий сыр состоит из натурального молока, молочной закваски и сычужного фермента. Допускается присутствие соли, хлорида кальция и натурального красителя.

Выбор молока.

Для сыра используют коровье, овечье или козье молоко, которое должно быть свежим, с достаточной жирностью (2,5-4% и выше). Важно, чтобы молоко было сыропригодным, т. е. без антибиотиков и патогенных бактерий. Для домашних сыров отлисно подходит свежее фермерское молоко, потому что в нем больше белка (Таблица 1). Количество белка является важнейшим условием получения молочного сгустка для получения сыра, Если в молоке количество белка составляет меньше 3%, то оно не пригодно для сыроварения. Белок играет главную роль в формировании каркасной структуры сыра и удерживаетвнутри него воду и жир. Чем больше белка, тем лучше качество сыра [3].  

Таблица 1

Состав цельного и нормализованного молоко

В домашних условиях проще всего провести быструю пастеризацию. Молоко быстро нагревают до 70℃, затем резко охлаждают до 38℃, помещая в лёд. При такой пастеризации устраняется 99% всей микрофлоры сырого молока, но некоторые виды бактерий, переживших пастерилизацию, находятся в состоянии теплового шока и большщй опасности не представляют.

Хлористый кальций. Для производства сыра используют 8-10% раствор хлористого кальция. Внесение в сухом виде не допускается, т.к. это может привести к неравномерному распределению соли в молочной смеси и появлению пороков сыра. В промышленном производстве используют пищевой хлорид кальция (Е509), в домашнем можно использовать аптечный хлорид кальция в ампулах. Он так же восполняет баланс ионов кальция в молоке, обеспечивая более быстрое свертывание молока, формирование плотного сгустка и равномерный выход сыра.

Закваска – главный ингредиент в составе сыра. Закваски влияют на все этапы изготовления сыра и, благодаря им, сыр получает способность к созреванию. Закваска не совсем корректное название, под которым следует понимать молочнокислые бактерии, штаммы молочнокислых бактерий.

Молочнокислые бактерии осуществляют превращение молока в сыр. Они метаболизируют лактозу, белки и жиры, преобразуя их в соеденения, которые формируют уникальный вкус и аромат сыра. Кроме вкуса, молочнокислые бактерии влияют на физические свойства сыра: мягкость, твердость, эластичность. Это происходит потому, что они активизируют ферменты, отвечающие за свёртываемость молока, из-за чего ускоряется синерезис – процесс, связанный с отделением сыворотки от гелеобразной массы

Все закваскиделятся на два вида: термофильные и мезофильные.

Термофильные закваски состоят из таких штаммов бактерий как, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp.bulbaricus и Lactobacillus helveticus. Они отлично работают после 30°С и могут использоваться одновременно с мезофильными заквасками.

Мезофильные закваски – используются при приготовлении большой части сортов сыра. Основные штаммы бактерий, из которых делают мезофильные закваски – Lactococcus lactis ssp. Lactis и Lactococcus lactis ssp.cremoris. Их используют во всех рецептах, в которых молоко нагревают до температуры 25-30°С [2].

Ферменты. Для получения вкусного сыра необходимо не только качественное молоко и закваска, но и правильно подобранные ферменты. Ферменты делятся на три группы:

• животного происхождения;

• микробиальные (микробиологические) ферменты;

• растительные ферменты.

Ферменты животного происхождения – это сычужные ферменты. Сычужный фермент вырабатывается четвертым отделом желудка – сычугом, за что и получил своё название. В состав сычужного фермента входят два коагулята – химозин и пепсин. Их соотношение варьируется в зависимости от возраста животных и их питания. Для сыродельной промышленности используются ферментные препараты с установленным соотношением химозина ми пепсина, как правило, это 96% и 4% соответственно [5].

Микробиальные ферменты. Животный сычужный фермент часто заменяют растительным продуктом из-за этичности производства. Ферменты растительного происхождения – микробиальные пепсины. Это вещества, которые продуцируют разные виды дрожжей, плесени и грибов. Самым популярным микробиальным ренином(пепсином) является препарат Мейто производства Японии. Он применяется для приготовления как твердых, так и мягких и рассольных сывор, таких как брынза, сулугуни, моцарелла и других сыров.

Растительные ферменты. Этот вид ферментов получают из сока и семян некоторых растений (крапива, артишок,инжир).

В отличиие от сычужных ферментов, которые расщепляют только казеин, растительные ферменты расщепляют и другие молочные белки. В сырах, созревших более 6 месяцев, они могут вызывать легкую горечь.

Современные производители утверждают, что между сычужным ферментом и микробиальным нет никакой разницы. Мы проверим это опытным путем.

1.2. Технология приготовления сыра

1. Выбор молока.

Самый вкусный сыр получается из фермерского молока потому, что оно натуральное, свежее, богато белком и кальцием.

2. Пастеризация молока.

В домашних условиях проще всего провести быструю пастеризацию. Молоко быстро нагревают до 70℃, затем резко охлаждают до 38℃, помещая в лёд. При такой пастеризации устраняется 99% всей микрофлоры сырого молока, но некоторые виды бактерий, переживших пастерилизацию, находятся в состоянии теплового шока и большщй опасности не представляют.

3. Внесение закваски, фермента и хлорида кальция.

Внесение закваски – важный этап в приготовлении сыра и вноссмть её надо правильно. С целью ускорения развития и более интенсивного размножения микроорганизмов, содержащихся в закваске, рекомендуется перед внесением заквасок прямого внесения проводить их педварительную активизацию.

4. Коагуляция.

Процесс превращения молока в сгусток называется коагуляцией. Во время коагуляции, под воздействием сычужного фермента. Происходит необратимое изменение молока и переход его из жидкого состояния в твердое. В процесс коагуляции нельзя перемешивать молоко.

5. Нарезка сырного зерна.

Образовавшийся сгусток нарезают накубики со стороной 1,5-2 см, затем массу медленно мешают 10-15 миннут, чтобы сыворотка полностью отделилась.

После размешивания получаем «калье» - смесь сыворотки и сырного зерна.

6. Формирование сырной головки

Сырное зерно перекладывают в форму для самопрессования. При этом сыворотка сольётся, а сырное зерно останется в форме. Каждые полчаса сыр переворачивают. Он булет оседать, уплотняться и набирать нужную кислотность.

7. Аффинаж.

Аффинаж – процесс созревания сыра. Во время аффинажа необходимо следить за температурой и влажностью, вовремя переворачивать головки.В процессе созревания сыра происходит развитие вкуса и текстуры за счёт старения, бактерий и плесени [4].  

1.3. Химия приготовления сыра

Химия играет ключевую роль в приготовлении сыра, поскольку сыроварение основано на сложных физико-химических и биохимических процессах, управляемых добавлением ферментов, кислот и бактерий для преобразования молока в сыр. Эти процессы включают свертывание белков (казеина), их расщепление и дальнейшее созревание, в результате чего формируется уникальный вкус, аромат и текстура продукта.

При приготовлении сыра не используется одна универсальная формула, так как это сложный биохимический процесс, включающий в себя несколько стадий. Первая стадия включает весь процесс обработки молока и сгустка, включая формирование и посолку сыра, вторая стадия – созревание сыра.

Основные химические реакции происходят с белками(казеином) и молочным сахаром(лактозой), которые изменяются под действием ферментов и бактерий.

Химические реакции при приготовлении сыра:

1. Ферментация лактозы. На начальном этапе молочнокислые бактерии, содержащиеся в закваске, превращают лактозу (молочный сахар) в молочную кислоту. Эта реакция понижает рН молока, что имеет решающее значение для дальнейшего свертывания белка.

Формула ферментации лактозы:

2. Коагуляция (свертывание) казеина.

После того, как уровень pH снизился, добавляют сычужный фермент (содержащий химозин и пепсин). Фермент расщепляет каппа-казеин — белок, который стабилизирует казеиновые мицеллы в молоке.

• Химозин расщепляет каппа-казеин, отделяя гликомакропептид.

• В результате мицеллы казеина теряют свою стабильность и начинают слипаться, образуя сгусток (сырный гель).

• Если коагуляция происходит только за счет молочной кислоты (как в случае с творогом или некоторыми мягкими сырами), мицеллы казеина теряют свой заряд и коагулируют, когда pH достигает изоэлектрической точки (около 4.6). 

3. Изменения в процессе созревания.

• Липолиз (расщепление жиров): Ферменты липазы, выделяемые бактериями и плесенью, расщепляют молочный жир. Это приводит к образованию жирных кислот, которые формируют острый вкус и аромат многих сыров, например, сыров с плесенью.

• Протеолиз (расщепление белков): Ферменты пептидазы и протеазы расщепляют казеин на более мелкие пептиды и аминокислоты. Этот процесс влияет на консистенцию, текстуру и вкус сыра.

• Образование летучих соединений: Различные микроорганизмы (бактерии и плесень) могут образовывать летучие вещества (альдегиды, сложные эфиры), которые придают сыру характерный аромат [1].  

Глава 2. Приготовление и практическое исследование сыра

2.1. Материалы и оборудование для приготовления сыра

Начинающим сыроделамлучше начинать с приготовления Имеретинского сыра. Имеретинский сыр – это молодой сыр, с минимальным периодом созревания, буквально в несколько дней или недель. Его особенности включают в себя необычный мягкий вкус, нежную текстуру с отсутствием выраженной пряности и острой пикантности, присущей зрелым разновидностям продукта.

В качестве сырья мы использовали цельное фермерское молоко.

Для свертывания молока мы использовали мезо-термофильную закваску, сычужный фермент, фермент пепсин, хлористый кальций и поваренную соль (Приложение 1).

В качестве оборудования были использованы:

• кастрюля из нержавеющей стали объемом на 3,5 л для нагревания молока;

• электронный погружной термометр, чтобы соблюсти технологию производства необходимо контролировать температурный режим и молока, и сыворотки;

• нож длинный для нарезания сырного зерна;

• ложка с длинной ручкой для перемешивания молока;

• половник для вливания сыворотки в молоко и шумовка;

• мерная ложка;

• марля для настилания формы;

• форма для формирования сыра (пищевой контейнер 0,8 л с проделанными отверстиями);

• груз (пищевой контейнер 0,8л с водой).

2.2. Технология приготовления сыра в домашних условиях

Шаг 1. Выливаем молоко в кастрюлю и нагреваем до 75°С, температуру замеряем термометром для жидкости. Затем резко охлаждаем до 38°С.

Шаг 2. Добавляем в молоко закваску, через 30 минут ферменты и хлористый кальций. Кастрюлю накрываем и оставляем на 3 часа (Приложение 2).

Шаг 3. Образовавшийся сгусток нарезаем ножом на квадраты со стороной 2-3 см и мешаем длинной ложкой 10-15 мин (Приложение 3).

Шаг 4. Перекладываем смесь в дуршлаг для отделенмя сыворотки. На данном этапе добавляем соль для вкуса и несколько раз переворачиваем.

Шаг 5. Получившуюся сырную головку помещаем в самодельную форму для самопрессования. В качестве пресса берем литровую банку с водой (Приложение 4).

Шаг 6. Убираем готовый сыр в холодильник для созревания.

2.3. Анализ и сравнение полученных продуктов

Получились довольно плотные упругие сырные головки в виде низкого цилиндра с закругленными гранями, белого цвета (Приложение 5). Сыр очень нежный на вкус, слабосоленый.

Чтобы сравнить два полученных образца, нами была проведена оценка органолептических показателей сыра. Органолептические показатели сыра – это его внешние и сенсорные характеристики, оцениваемые с помощью зрения, осязания, обоняния и вкуса. К ним относятся: внешний вид, консистенция (пластичность, эластичность), рисунок (наличие и форма глазков), а также вкус, запах, цвет.

Таблица 2

Оценка качества проб сыров по органолептическим показателям.

Для оценки органолептических показателей мы использовали профильный метод с 5-ти бальной шкалой оценки: 5 – высокое качество; 4 – очень хорошее; 3 – хорошее; 2 – удовлетворительное; 1 – весьма неудачное; 0 – показатель не определяется.

Полученные результаты исследования были переведены нами в численное выражение для составления профилей (Таблица 3). Профили представляют собой лепестковые диаграммы, где радиальные линии – шкалы со значением 0 в центре и 5 у концов, а количество линий равно числу исследуемых параметров. На линиях мы откладывали отрезки, соответствующие оценкам изучаемых параметров. Соединив полученные точки, получили профиль органолептических показателей качеств полученных образцов сыра (Рис. 1)

Таблица 3

Балловые оценки за органолептические показатели качества сыра.

Рис 1. Диаграмма профилей органолептических показателей полученных образцов сыра.

Таблица 4

Оценка экономической выгоды.

На приготовление сыра в домашних условиях было затрачено около пяти часов активного времени и 513 руб. на покупку сырья. Для будущих экспериментов была составлена технологическая схема приготовления Имеретинского сыра (Таблица 5).

Результаты эксперимента:

-составили технологическую карту приготовления Имеретинского сыра;

-получили две плотные упругие сырные головки в виде низкого цилиндра с закругленными гранями;

- с растительным ферментом Meito сгусток формировался быстрее, а значит и выход сыра больше;

- при использовании сычужного фермента сырное зерно получилось более красивое и легче вымешивалось;

- при оценке органолептических показателей сыр № 2 набрал больше баллов;

-выход продукта составил 14,3% в первом случае и 17,6 % во втором случае;

-себестоимость 100 г домашнего сыра составила 65 рублей за 100 грамм и 51 рублей соответственно.

Таблица 5

Технологическая схема производства Имеретинского сыра.

Заключение

В работе были изучены основные этапы приготовления сыра, к ним относятся: подготовка молока, свертывание молока ферментами, обработка сгустка (резка и вымешивание), формование, прессование, соление и созревание. Для получения сыра использовались два разных фермента: сычужный говяжий фермент и растительный пепсин Meito. По традиционной технологии было приготовлено две головки сыра:

Сыр № 1. Приготовлен c применением говяжьего сычужного фермента.

Сыр № 2. В качестве фермента использовали пепсин Meito. Это высокоэффективный натуральный фермент, который не содержит животных и химических компонентов.

В результате проделанной работы можно сделать вывод, что цель работы: приготовление сыра в домашних условиях c разными ферментами и сравнение их органолептических свойств выполнена. При исследовании органолептических показателей выявили, что сыр, приготовленный с применением микробиального фермента, практически ничем не отличается от сыра, приготовленного с применением животного фермента.

Тем, кто делает сыр, выгоднее использовать микробиальный фермент. При его использовании получается мягкий вкусный сыр, но его надо употребить в пищу в течении трех-пяти дней. Он так же подходит для диетического питания и тем, для кого важен этический момент происхождения фермента.

Результаты исследования будут полезны:

- фермерам и тем, у кого есть излишки цельного молока. Зная, какой фермент взять для приготовления сыра, можно увеличить свою прибыль.

- сыроварам-любителям. Тем, кто увлекается сыроделием, приходится собирать информацию по крупицам, ведь секретов никто не выдает.

В перспективе мы планируем продолжить работу по изготовлению разных сортов сыра, изменяя внесение хлористого кальция и повышая температуру нагрева молока.

Список использованной литературы

1. Гудков А. В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты. Москва: ДеЛи принт, 2004, 804 с.

2. Жук К. В. Домашний сыр. Москва: Эксмо, 2025, 96 с.

3. Кудрявцев О.А. ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ МЕТОДОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ФАЛЬСИФИКАЦИЙ // Старт в науке. 2020. № 4.; URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=1918  дата обращения: 09.10.2025).

4. Самоходкин, М. К. Исследовательская работа «Секреты сыроварения» / М. К. Самоходкин, С. А. Харченко. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2019. — № 2 (22). — С. 46-51. — URL: https://moluch.ru/young/archive/22/1373 (дата обращения 14.10.2025).

5. Сычужный фермент и для чего он нужен. URL: https://www.zdoroveevo.ru/blog/sychuzhnyy-ferment-dlya-syra-chto-eto/ (дата обращения 14.10.2025)

Приложение 1

Подготовка к эксперименту.

Рис. 1. Сырьё для приготовления сыра.

Рис. 2. Оборудование.

Приложение 2

Приготовление сыра в домашних условиях.

Рис. 3. Пастеризация молока

Рис. 4. Внесение закваски, фермента и хлорида кальция

Рис. 5. Коагуляция

Приложение 3

Приготовление сыра в домашних условиях.

Рис. 6. Нарезка сырного зерна.

Рис. 7. Сырное зерно.

Приложение 4

Фотоотчет эксперимента.

Рис.8. Формирование сырной головки.

Приложение 5

Фотоотчет эксперимента.

Рис. 9. Сравнение полученных сыров