Produkcja twarogów: Produkcja twarogów – nowe możliwości i stare zagrożenia

Sery twarogowe zaliczane są do najstarszych biotechnologicznych produktów żywnościowych, ale stale udoskonalanej grupy przetworów mleczarskich. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów tego typu produktów, różniących się parametrami i etapami procesu technologicznego, obecnością dodatków i finalną zawartością tłuszczu. Różnorodność smaków i dodatków, przystępna forma opakowania oraz wygoda użycia sprawiają, że produkty te cieszą się rosnącą popularnością wśród konsumentów, a kojarzą się bardzo pozytywnie – z tradycją, naturalnością i zdrowiem.

To bardzo liczna i zróżnicowana grupa produktów. W grupie serów twarogowych kwasowych wyróżnia się krajankę i twaróg formowany. W zależności od zawartości tłuszczu w suchej masie każdy ich rodzaj jest dzielony na twaróg pełnotłusty, tłusty, półtłusty lub chudy. Twarogi kwasowo-podpuszczkowe (zwane serkami lub twarożkami) dzielą się na sery otrzymane metodą tradycyjną, z zastosowaniem metody wirówkowej lub procesów membranowych. W zależności od wariantu przerobu ziarna twarogowego uzyskuje się różne rodzaje serków: formowane, homogenizowane, niehomogenizowane, ziarniste, termizowane, kremowe.

Grupa serów twarogowych obejmuje ponadto twarogi kwasowe i kwasowo-podpuszczkowe otrzymane ze wszystkich białek mleka. Sery te produkuje się metodą tzw. serwitową, z zastosowaniem tradycyjnego sposobu obróbki skrzepu oraz z wykorzystaniem techniki membranowej (ultrafiltracji). Każdy z nich może być produkowany z różnymi dodatkami smakowo-zapachowymi oraz ewentualnym dodatkiem substancji stabilizujących i żelujących. W zdecydowanej większości produkty te są przeznaczone do bezpośredniego spożycia. Odrębną kategorię stanowią sery twarogowe dojrzewające, otrzymywane z twarogu kwasowego rozdrobnionego, uformowanego i poddanego dojrzewaniu.

Technologia

Wyrób twarogów polega na odpowiednim skoagulowaniu białek mleka (głównie kazeiny) i obróbce wytrąconych białek mleka w postaci skrzepu. Osiągnąć to można poprzez wykorzystanie bakterii fermentacji mlekowej (metoda kwasowa) lub dodatek enzymu podpuszczki, z równoczesnym rozwojem bakterii fermentacji mlekowej (metoda kwasowo-podpuszczkowa). Główne etapy produkcji twarogu obejmują: przygotowanie mleka do przerobu, zaszczepianie mleka i koagulacja, krojenie skrzepu, synereza (wydzielanie serwatki), obróbkę ziarna, oddzielanie serwatki i wstępne formowanie, prasowanie końcowe, pakowanie, chłodzenie i magazynowanie. Przygotowanie mleka do przerobu polega na jego pasteryzacji i normalizacji zawartości tłuszczu. Szczegółowe technologie produkcji serów twarogowych różnią się między sobą: zastosowaniem różnych metod koagulacji (kwasowa, kwasowo-podpuszczkowa), długością koagulacji, rodzajem zastosowanej szczepionki, techniką formowania i porcjowania sera.

W metodzie kwasowej koagulacja białek mleka następuje w wyniku zakwaszenia mleka kwasem mlekowym, wytworzonym przez bakterie fermentacji mlekowej wprowadzone w formie kultury starterowej lub zakwasu. Koagulacja białek mleka oraz obróbka skrzepu przeprowadzana jest w kotłach koagulacyjnych przy kontrolowanej temperaturze procesu. Koagulacja jest wynikiem osiągnięcia punktu izoelektrycznego frakcji białek kazeinowych, który odpowiada wartości ok. pH 4,6 w temperaturze 20°C. Dzięki obniżonemu pH, białka agregują i tworzy się żel zamykający w sobie rozpuszczalne składniki mleka. Zdaniem Pawła Palicha, Fresh Cheese Portfolio Managera z firmy Tetra Pak wyróżniamy dwa typy koagulacji: wolną (tradycyjną i powszechnie stosowaną) i szybką (rzadko stosowaną ze względu na bardzo szybkie obniżanie pH). W metodzie wolnej do mleka podgrzanego do temperatury zaszczepiania 28-30°C dodaje się startery mezofilne bakterii fermentacji mlekowej i pozostawia w tych warunkach 10-14 godzin w celu otrzymania skrzepu. W metodzie szybkiej do mleka podgrzanego do temperatury zaszczepiania 32-36°C dodaje się starter mozofilny lub mieszankę bakterii mezofilnych i termofilnych bakterii fermentacji mlekowej. Czas koagulacji w tym przypadku wynosi 6-8 godzin.

Celem prasowania jest uzyskanie produktu o stabilnej strukturze, kształcie i określonej masie. Sery twarogowe można formować w dwóch postaciach. Pierwszą jest płaski blok przeznaczony do dzielenia na mniejsze kawałki, powszechnie znany jako krajanka. Jest to produkt tradycyjny, choć coraz rzadziej spotykany ze względy na duże różnice w masie poszczególnych kawałków sera. Drugą postacią są pojedyncze kawałki twarogu o różnym kształcie (klinek, prostokąt, cylinder) o małej masie. Ważne jest, aby produkt szybko został schłodzony do temperatury 4-6°C, zapobiegającej dalszej aktywności kwaszącej bakterii mlekowych.

Handlowe serki twarogowe otrzymywane są w wyniku mielenia lub przecierania twarogów kwasowych oraz mieszania z wodą, śmietanką, mlekiem, maślanką lub masłem. Tego typu serki doprawiane są różnego rodzaju dodatkami smakowymi (sól, przyprawy, zioła, warzywa itp.). Niekiedy stosuje się także dodatek stabilizatorów, które umożliwiają uzyskanie trwałej konsystencji produktu. Serki twarożkowe poddaje się (lub nie) termizacji i w aseptycznych warunkach pakuje w wytłoczki z tworzyw sztucznych.

Sery kwasowo-podpuszczkowe homogenizowane otrzymuje się poprzez wytrącenie kazeiny mleka kwasem mlekowym i podpuszczką, a następnie oddzielenie skrzepu kwasowo-podpuszczkowego od serwatki metodą wirówkową lub z wykorzystaniem procesów membranowych. Po rozdzieleniu od serwatki, masa jest rozcierana i poddana bardzo dokładnemu procesowi homogenizacji, któremu towarzyszy dodatek śmietanki, substancji smakowych i/lub stabilizujących. Produkt końcowy charakteryzuje się homogenną, jednolitą strukturą. Wśród dodatków smakowych dominują owoce (w formie przecierów lub aromatów), kakao, sproszkowana czekolada oraz cukier. Serki homogenizowane są zwykle pakowane w małe, jednorazowe opakowania z tworzyw sztucznych przykrywane wieczkiem lub zgrzewane folią.

Kultury starterowe

Duże znaczenie mają stosowane kultury starterowe bakterii, których dobór jest szczególnie istotny, ze względu zarówno na sam proces technologiczny, jak i na końcowy smak i zapach twarogu. W kulturach starterowych stosowanych w produkcji twarogów znajdują się mezofilne bakterie kwaszące z gatunku Lactococcus lactis (z podgatunkami Lactococcus lactis subsp. lactis i Lactococcus lactis subsp. cremoris), które nie tworzą związków aromatycznych i nie fermentują cytrynianów oraz bakterie aromatyzujące i fermentujące cytryniany – Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris i Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum. Wykorzystywane są również bakterie z gatunków kwasząco-aromatyzujących – Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis.

Rodzaj Lactococcus jest to jeden z rodzajów bakterii fermentacji mlekowej. Został utworzony przez Karla-Heinza Shleifera i współpracowników w 1985 r. Obecnie należy do niego 14 gatunków (L. chungangensis, L. formosensis, L. fujiensis, L. garvieae, L. hircilactis, L. lactis, L. laudensis, L. nasutitermitis, L. petauri, L. piscium, L. plantarum, L. raffinolactis, L. reticulitermitis oraz L. taiwanensis). Wcześniej większość gatunków była zaliczana do rodzajów Streptococcus i Lactobacillus. Szereg zalet wykazywanych przez bakterie z rodzaju Lactococcus sprawił, że znalazły one powszechne zastosowanie w przemyśle mleczarskim. Jedną z nich jest szybkie przeprowadzanie procesu fermentacji mlekowej (gatunki homofermentatywne), w wyniku której laktoza znajdująca się w mleku zostaje przekształcona do kwasu mlekowego. Cecha ta jest wykorzystywana przy produkcji serów i mlecznych napojów fermentowanych. Inną bardzo ważną cechą, jaką wykazują te bakterie jest wytwarzanie związków aromatycznych (gatunki heterofermentatywne) takich jak: diacetyl, acetoina i aldehyd octowy, które nadają właściwe cechy smakowo zapachowe produktom mleczarskim. Oprócz tego heterofermentatywne Lactococcus wykazują zdolność do fermentacji cytrynianów. Wytwarzają ditlenek węgla odpowiedzialny za utrzymanie skrzepu twarogowego w kotle koagulacyjnym na powierzchni serwatki podczas mechanicznej obróbki.

Rodzaj Leuconostoc są to również bakterie mlekowe, które dzięki zdolności do fermentowania cytrynianów przyczyniają się do tworzenia lotnych substancji składających się na aromat większości fermentowanych produktów mleczarskich tj. sery, śmietana lub zsiadłe mleko. Obecnie do rodzaju Leuconostoc należy 25 gatunków i 8 podgatunków, ale tylko nieliczne znajdują zastosowanie w produkcji twarogów. Użyteczną zaletą bakterii Leuconostoc jest zdolność do szybkiego usuwania nadmiaru aldehydu octowego wytwarzanego przez bakterie mlekowe (jego nadmiar może być odbierany przez konsumentów jako zbyt ostry, a czasami przyczynia się również do powstania wady określanej jako zapach trawiasty). To pozwala wykorzystywać te bakterie w celu modyfikowania aromatu produktu fermentowanego w kierunku bardziej pożądanym przez konsumentów.

Wybrane szczepy z rodzajów Lactococcus lub Leuconostoc, stosowane w mleczarstwie, wytwarzają bakteriocyny lub wykazują oporność na infekcje bakteriofagami, a także wykazują także właściwości prozdrowotne (potencjalnie probiotyczne).

Najbardziej znaną bakteriocyną bakterii z rodzaju Lactococcus jest nizyna. Nizynotwórcze szczepy Lactococcus lactis są już stosowane w mleczarskiej praktyce przemysłowej, bowiem znacznie ułatwiają proces technologiczny wytwarzania fermentowanych produktów mleczarskich (ponieważ nizyna łatwo ulega rozpadowi w układzie pokarmowym człowieka, uważa się ją za bezpieczną w stosowaniu). Także niektóre szczepy z rodzaju Leuconostoc znane są z wytwarzania składników działających hamująco lub niszcząco na patogeny i mikroflorę zanieczyszczającą. Według obecnej wiedzy, większość bakteriocyn wytwarzanych przez Leuconostoc wykazuje główną aktywność przeciw Listeria monocytogenes, ważnemu patogenowi stwierdzanemu w żywności.

Aktywność przeciwdrobnoustrojowa bakterii z rodzajów Lactococcus lub Leuconostoc nie ogranicza się tylko do wytwarzania bakteriocyn. Ale wiąże się również z obniżaniem wartości pH i wytwarzaniem kwasów organicznych (kwasy octowy, mlekowy), CO2 i H2O2, czy innych substancji przeciwdrobnoustrojowych. Bakterie mlekowe o takich właściwościach są wykorzystywane biotechnologicznie oraz oferowane przemysłowi mleczarskiemu w postaci kultur ochronnych, hamujących rozwój w produkcie końcowym nie tylko mikroflory patogennej, ale także zanieczyszczającej – szczególnie skuteczne wobec bakterii Gram-ujemnych, przetrwalnikujących, pleśni i drożdży – w tym w produktach tj. twarogi, serki homogenizowane, serek wiejski. Bakterie mlekowe o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych mogą również być składowymi kultur starterowych i pełnić dwojaką funkcję w czasie produkcji twarogów i ich późniejszej dystrybucji.

Często badane i stwierdzane u wielu bakterii fermentacji mlekowej, stosowanych w mleczarstwie, są właściwości prozdrowotne, pozwalające kwalifikować niektóre ich szczepy do potencjalnych probiotyków. W przypadku bakterii z rodzaju Lactococcus wykazano m.in. że mają zdolność do produkcji niektórych witamin z grupy B lub wit. K, łagodzą nietolerancję laktozy i obniżają niektóre reakcje alergiczne na białka mleka. Wspomagają także przyswajanie składników odżywczych, są zdolne do regulacji składu mikroflory układu pokarmowego człowieka, mogą również redukować poziom cholesterolu we krwi.

Marcin Kuprewicz

Dyrektor Działu Mleczarskiego w firmie Chr. Hansen Poland

Od wielu lat Chr. Hansen pracuje nad rozwiązaniami mikrobiolo­gicznymi dedykowanymi poszczególnym grupom produktów spożywczych.

Rozwój nauki i wieloletnie doświadczenie pozwoliły nam wytyczyć nowe standardy w dziedzinie mikro­biologicznej ochrony żywności, zwanej obecnie bio­protekcją. Produkty mleczarskie są tradycyjnie w cen­trum zainteresowania naszej firmy. Naszym klientom oferujemy drugą generację kultur ochronnych FreshQ – 9 nowych kultur, które skutecznie powstrzymują rozwój pleśni i drożdży w produktach fermentowa­nych a jednocześnie nie wpływają na ich organolep­tykę. W odpowiedzi na zapotrzebowanie polskich klientów, mamy w swojej ofercie także kulturę dedykowaną specjalnie twarogowi. FreshQ Tvorog 1, która wyjątkowo dobrze hamuje wzrost drożdży, zapewniając świeżość i świetny smak do samego końca terminu przydatności.

Inne dodatki bioochronne

Opracowuje się również inne rozwiązania umożliwiające wydłużenie trwałości twarogów z zachowaniem „czystej etykiety”, bez uszczerbku dla jakości i składu produktu końcowego, a także bezpieczeństwa konsumenta. Do takich rozwiązań zalicza się biopreparaty zawierające bakteriocyny bakterii mlekowych lub preparaty enzymów mleka (głównie laktoperoksydazy, laktoferyny lub lizozymu) wykazujących właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Preparaty takie są przeznaczone do każdego rodzaju żywności (w tym fermentowanej) o pH

Biopreparaty bakteriocyny bakterii mlekowych są zwykle oferowane w postaci sproszkowanej i otrzymuje się je w efekcie procesu fermentacji mleka lub serwatki, przy użyciu wyselekcjonowanych szczepów bakterii kwasu mlekowego wykazujących zdolność do wytwarzania substancji przeciwdrobnoustrojowych. Stosowanie takich preparatów pozwala na przedłużenie trwałości twarogów, poprzez zahamowanie wzrostu niektórych bakterii Gram-ujemnych, w tym psychrotrofowych, a także pleśni i drożdży.

W przypadku preparatów zawierających enzymy mleka, wykazujących właściwości przeciwdrobnoustrojowe, w pierwszej kolejności należy wymienić preparaty laktoperoksydazy, składowej naturalnego systemu enzymatycznego aktywnego przeciwbakteryjnie w mleku surowym. Aktywność laktoperoksydazy, zależna od obecności nadtlenku wodoru i tiocyjanianu, których niewielkie ilości w mleku surowym zapewniają laktoperoksydazie działanie antybakteryjne (laktoperoksydaza katalizuje reakcje utleniania tiocyjanianów, w obecności nadtlenku wodoru, z wytworzeniem nietrwałych związków, które hamują metabolizm wielu mikroorganizmów). Ten system jest aktywny wobec bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich (przy czym bardziej wrażliwe są bakterie Gram-ujemne, w tym E. coli, Salmonella, Pseudomonas). Takie preparaty znajdują już przemysłowe zastosowane w produkcji wielu serów, w których zapobiegają rozwojowi bakterii Gram-dodatnich, Gram-ujemnych, drożdży i pleśni, a jednocześnie zapobiegają nadmiernej aktywności kultur starterowych stabilizując kwasowość końcowego produktu.

Pakowanie twarogów

Większość zakładów mleczarskich produkuje twarogi najczęściej pakowane w opakowania funkcjonalne, typu otwórz-zamknij. Opakowania te zwiększają trwałość produktu, bowiem umożliwiają modyfikację atmosfery w momencie pakowania (ditlenek węgla, azot, tlen i ich mieszaniny) lub pakowanie próżniowe. W obecnych czasach funkcja opakowania twarogów nie kończy się tylko na ochronie produktu przed ewentualnymi uszkodzeniami, czy usprawnieniu procesu magazynowania i dystrybucji. Opakowania twarogów istotnie przyczyniają się do tworzenia nowego, nowoczesnego wizerunku tych tradycyjnych produktów. Dzięki odpowiednio dobranemu systemowi pakowania większość współcześnie produkowanych twarogów zachowuje dłuższą trwałość, świeżość, charakterystyczny czysty smak i zapach, a także odpowiednią wilgotność.