Produkcja twarogów: Automatyzacja produkcji sera twarogowego

Sery białe twarogowe należą do grupy produktów nabiałowych, które cieszą się bardzo dużą popularnością wśród zróżnicowanej grupy klientów, ze względu na swoje właściwości odżywcze i stosunkowo niską kaloryczność w porównaniu z pozostałymi grupami tradycyjnie dostępnych na rynku produktów spożywczych. Taka atrakcyjność produktu wynika ze stosunkowo niskiej ceny i bogatego asortymentu. Sery twarogowe są lekkostrawne, niskokaloryczne, o białej barwie i grudkowatej bądź kremowej konsystencji, która zależy od zawartości tłuszczu w mleku przerobowym. Sery te stanowią bogate źródło łatwo przyswajalnych składników odżywczych, witamin (głównie z grupy B), pełnowartościowego białka. W 100 g produktu znajduje się zazwyczaj od 50 do 100 mg wapnia. Obecnie podejmowany jest szereg badań dotyczących wzbogacenia sera twarogowego w wapń, który w trakcie procesu produkcyjnego w znacznej ilości przechodzi do serwatki. Dążenia te są w pełni uzasadnione ze względu na to, że twaróg, a także serki twarogowe są niemalże flagowymi produktami w skali całego kraju, a zainteresowanie nimi wzrasta wraz z rosnącą popularnością diet odchudzających i świadomością konsekwencji zdrowotnych złego odżywiania wśród konsumentów.

Proponowane są różne rozwiązania. Należy pamiętać, że bardzo ważnym zagadnieniem wzbogacania żywności w wapń jest dobór odpowiedniego związku jako nośnika wapnia, uwzględniając przy tym bioprzyswajalność oraz wymogi technologiczne, bezpieczeństwo stosowania, a także pożądaną rozpuszczalność, stabilność chemiczną i cieplną wraz z zachowaniem cech sensorycznych produktu. Zmieniony stosunek zawartości wapnia względem fosforu oraz białka w serach twarogowych, w zestawieniu z mlekiem z którego powstają sery, wynika ze specyfiki produkcji tych serów. Według danych literaturowych zawartość wapnia w serach twarogowych jest przeciętnie od 6 do 10 razy mniejsza niż w serach podpuszczkowych dojrzewających. Aby doprowadzić do koagulacji białka zaprawia się mleko kulturami starterowymi, które zawierają szczepy bakterii mlekowych. Te z kolei produkują kwas mlekowy zakwaszający środowisko. Wzrost kwasowości mleka przyczynia się z kolei do przekształcania wapnia z formy koloidalnej w rozpuszczalne związki. Wraz z obniżeniem kwasowości czynnej do poziomu pH o wartości około 4,6 odpowiadającemu punktowi izoelektrycznemu kazeiny dochodzi do krzepnięcia mleka. Wraz z tym zjawiskiem dochodzi do jednoczesnego uwolnienia części jonów wapnia, które biorą udział w tworzeniu tzw. substruktury miceli bezpośrednio do fazy wodnej. Produktem ubocznym otrzymywanym po przeprowadzeniu obróbki skrzepu jest serwatka oddzielana od masy twarogowej. Z serwatką właśnie tracone jest około 80% początkowej ilości wapnia, którego zawartość stwierdzono w mleku przeznaczonym do przerobu.

Tradycyjna produkcja serów twarogowych składa się ogólnie z dziewięciu etapów: przygotowania surowca, zaprawiania i koagulacji, obróbki skrzepu, separacji masy twarogowej i serwatki, formowania z prasowaniem, porcjowania, chłodzenia, pakowania. Standardowo mleko surowcowe jest normalizowane pod względem zawartości tłuszczu, pasteryzacja przebiega zazwyczaj w temperaturze 80-85°C w czasie 15 sekund, a następnie w celu koagulacji surowiec ochładza się do temperatury zaszczepienia kulturami startowymi, które zawierają bakterie mlekowe. Koagulacja może być przeprowadzana w dwojaki sposób długotrwały lub krótkotrwały. Koagulacja metodą długotrwałą zakłada zaszczepienie mleka o temperaturze 20-28°C i pozostawienie surowca w tych warunkach do uzyskania skrzepu, co trwa zazwyczaj od 12 do 16 godzin. W przypadku metody krótkotrwałej temperatura zaprawienia surowca jest większa o około 15°C i mieści się w przedziale 32-35°C, również ilość stosowanych kultur starterowych ulega zwiększeniu, z kolei zaś skróceniu ulega czas ukwaszania, w tym przypadku wynoszący od 6 do 8 godzin. Stosowanie metody krótkotrwałej powoduje zwiększenie zawartości wapnia w produkcie końcowym. Dojrzały skrzep, to taki, którego kwasowość miareczkowa mieści się w przedziale 30-34°SH (co odpowiada wartości pH ok 4,6). Jednolita konsystencja przypomina delikatną galaretę bez szczelin, pęknięć i bez wydzielania serwatki. Taki skrzep podlega obróbce. Obróbka polega na krojeniu go na prostopadłościenne kawałki oraz delikatne mieszanie. Całość jest następnie podgrzewana, do około 2 godzin i osiągnięcia kwasowości do 30°SH w celu osuszenia ziaren masy twarogowej. Następnie wykorzystuje się tkaniny filtracyjne bądź formy stosowane do ociekania, po czym gotowy produkt ulega prasowaniu, porcjowaniu i pakowaniu w opakowania jednostkowe.

W metodzie tradycyjnej produkcji twarogu kwasowego w produkcie końcowym pozostaje około 20% początkowej zawartości wapnia, która znajdowała się w surowcu. Istnieje kilka metod zwiększania zawartości wapnia w serach białych, do jednej z nich należy modyfikacja procesu produkcyjnego i stosowanej technologii, w tym parametrów pasteryzacji, jak również stosowanie preparatów wzbogacających produkt o wapń, jednak „suplementacja” produktu wapniem nie osiągnie takiego poziomu jaki jest obecny w mleku czy też w fermentowanych napojach spożywczych.

Jak zatem wygląda pełna automatyzacja produkcji i jakiego rodzaju udogodnienia są dostępne na rynku? Niezależnie od badań nad najdogodniejszą korekcją parametrów technologicznych czy też dodatków, popularność produktu nie spada. Automatyczna linia do produkcji twarogu składa się z takich elementów jak: sekcje pasteryzacji, homogenizacji i sterylizacji mleka, które odpowiadają za przygotowanie surowca – mleka o jak najlepszych parametrach przerobowych. Higieniczne konstruowanie zaworów procesowych, napędów obrotowych z materiałów takich jak stal umożliwia zachowanie czystości mikrobiologicznej procesu przerobu mleka, a także kontrolować przepływ mediów (jak np. woda chłodząca, para) w różnych układach przewodów. Zazwyczaj w skład linii do produkcji świeżych serów wchodzą takie urządzenia jak: kotły procesowe (koagulacyjne), prasy, urządzenia formujące, taśmowe oddzielacze serwatki, pompy mielące, nakładarki tac, obrotniki multiform, opróżniarki, myjnie w systemie CIP, formy, automatycznego systemu transportu multiform. W nowoczesne kotły koagulacyjne wbudowane są odpowiednio wyprofilowane mieszadła z regulacją obrotów z możliwością kontroli nad zachodzącym w zbiorniku procesem z panelów operacyjnych sterowania automatycznego. Właściwie dobrany kształt i parametry mechaniczne mieszadeł w kotłach przyczyniają się do polepszenia właściwości, jakości i ogólnych parametrów końcowych produktu wynikowego minimalizując chociażby straty białka, a także tłuszczu w serach twarogowych. Czujniki temperatury umiejętnie rozmieszczane w kotłach pozwalają na wielopunktowe odczyty, uwiarygadniając tym samym stan procesu technologicznego w danej chwili. Pozwala to na ścisłą kontrolę parametrów procesowych i szybką reakcję na ewentualne, niepożądane zmiany. Dzięki płaszczom grzewczym i systemom ochładzania masy serowej osiągane są zadane, właściwe dla danego etapu produkcji twarogu wartości temperatury.

Ze względu na niepodlegające dyskusji wymogi higieniczne produkcji żywności, na rynku proponowane są rozwiązania mycia zbiorników z wykorzystaniem zautomatyzowanego systemu CIP (z ang. cleaning in place). Systemy do oczyszczania poprodukcyjnego urządzeń wykorzystują kwaśne i zasadowe środki myjące oraz wodę płuczącą osiągając pozytywne efekty. W przypadku kolumnowych urządzeń prasująco-formujących ich głównym zadaniem jest wstępne nadanie kształtu masie twarogowej; poprzez zaprasowanie, oddzielenie serwatki na taśmowych oddzielaczach. Takie przygotowanie masy umożliwia przejście do kolejnego etapu jakim jest porcjowanie, umieszczanie produktu w multiformach, z zachowaniem standardu masy każdej porcji twarogu, która będzie stanowić produkt w opakowaniu jednostkowym trafiającym do klienta. Oferta rynkowa multiform jest różnorodna. Możliwe jest skorzystanie z gotowych projektów wzorów form na ser biały lub indywidualizacja projektu z uwzględnieniem określonych wymagań klienta. Określa się nie tylko kształt produktu końcowego, ale także masę jednostkową produktu – wpływa to chociażby na głębokość formy. Jeśli chodzi o prasy, to wchodzą one w skład tzw. systemu końcowego prasowania. Prasowanie końcowe następuje bezpośrednio po urządzeniach prasująco-formujących. Jego zadaniem jest prasowanie każdej porcji twarogu przy przyłożeniu równomiernej siły nacisku (przyrostu ciśnienia), której wartość podlega kontroli i trwa przez ściśle określony, podlegający regulacji czas działania tej siły na produkt. W wyniku tych czynności nadawany jest ostateczny kształt produktu w multiformach, odprowadzany jest również odciek w postaci serwatki. Gotowy produkt w zautomatyzowanej produkcji jest następnie bezpośrednio transportowany z linii produkcyjnej z wykorzystaniem transporterów taśmowych (podajników) do pakowaczki. Chłodzenie sera białego realizowane jest w specjalnie skonstruowanym tunelu chłodniczym.

Obecne rozwiązania automatycznej produkcji sera twarogowego są wciąż udoskonalane tak, aby osiągnąć wysoką wydajność produkcji w jak najkrótszym czasie, przy zachowaniu jak najlepszych parametrów jakościowych i składu produktu końcowego.