Produkcja serów topionych: Pracujemy z serem topionym
Według definicji opracowanej przez FAO/WHO (General Standard No. A-8) ser topiony jest otrzymywany przez mielenie, mieszanie, topienie i emulgowanie (z pomocą ogrzewania i dodatków emulgujących) jednego lub więcej rodzajów sera, z lub bez składników mleka, z lub bez dodatku innych surowców spożywczych. Najczęściej są to wyroby produkowane na drodze stopienia rozdrobnionych kawałków serów różnego rodzaju, o różnym stopniu dojrzałości, w obecności odpowiednich soli emulgujących i innych komponentów, w temperaturze 80-95°C (niekiedy 70-98°C, 150°C) i zmieszania mechanicznego. Po podgrzaniu i zmieszaniu ser topiony tworzy jednolitą, gładką teksturę, która jest łatwa do krojenia, roztapiania i smarowania.
Przypuszczalnie historia produkcji serów topionych rozpoczyna się szwajcarskim fondue serowym, niemieckim kochkäse, francuskim cancoillotte i walijskim rarebit. Kochkäse i cancoillotte były robione na bazie skoagulowanego kwaśnego mleka lub mleka odtłuszczonego, zaś fondue otrzymywano z sera szwajcarskiego, który jest serem podpuszczkowym. Do kochkäse dodawano sodę, do cancoillotte używano jaj, zaś do przygotowania fondue używano wina i/lub piwa. Pierwszy komercyjny ser topiony został opracowany przez Waltera Gerbera i Fritza Stettlera w Szwajcarii w 1911 r. Początkowo technologia miała służyć poprawieniu trwałości sera wysyłanego do ciepłych stref klimatycznych. Polegała na podgrzaniu rozdrobnionego sera emmentaler z dodatkiem cytrynianu sodu w celu uzyskania jednorodnego produktu, który po schłodzeniu ulegał zestaleniu.
Mniej więcej w tym samym czasie James Lewis Kraft w Stanach Zjednoczonych Ameryki (USA) niezależnie opracował proces mieszania i podgrzewania tradycyjnych serów podpuszczkowych. Pierwszy patent, który został wydany J.L. Kraftowi w 1916 r., opisuje topienie kawałków sera cheddar i mieszanie ich podczas podgrzewania w celu utworzenia jednorodnego, ciepłego sera, który był następnie pakowany w szklane słoiki lub puszki. Ta technologia nie uwzględniała dodawania soli emulgujących i/lub innych składników podczas przetwarzania. Zastosowanie soli emulgujących (fosforanu sodu) zostało opisane później – po raz pierwszy w 1921 r. w patencie wydanym George’owi Herbertowi Garstinowi z Phoenix Cheese Company. W innym patencie, wydanym dla firmy Kraft w 1921 r., opisano pakowanie bloków sera topionego o wadze 2,27 kg, co było znaczącym przełomem w dystrybucji tych wyrobów. Uważa się, że bloki o wadze niemal 2,3 kg były powodem prawie dwukrotnego wzrostu konsumpcji serów topionych w USA w tym okresie. Później wydano jeszcze kilka innych patentów, które opisywały metody i urządzenia do przetwarzania i pakowania. W 1927 r. Wheeler & Scott uzyskali patent, w którym opisali urządzenie do gotowania w pozycji leżącej, które zapewniało szybkie i równomierne podgrzewanie sera topionego podczas produkcji. Sprzęt ten później przekształcił się w kocioł z płaszczem, a w 1935 r. Norman Kraft uzyskał patent na urządzenie do gotowania w pozycji leżącej, które umożliwiało podgrzewanie sera poprzez bezpośredni wtrysk pary do produktu. Takie rozwiązanie powodowało jednak dodanie wilgoci, co wymagało dodatkowego monitorowania w celu zapewnienia, że ser nie przekroczył dopuszczalnych limitów fazy wodnej. Z biegiem lat kolejne ulepszenia dotyczyły konstrukcji kotłów w celu lepszego i bardziej równomiernego podgrzewania lub procesu mieszania w celu bardziej równomiernego mieszania składników i lepszej ich emulgacji. Ulepszenia skutkowały bardziej jednolitą jakością produktu. W tym czasie nastąpił również postęp w produkcji serów topionych plasterkowanych i innych wygodnych form. W latach 40. i wczesnych latach 50. ubiegłego stulecia opracowano techniki i urządzenia do ciągłego formowania plastrów sera topionego. W 1940 r. Norman Kraft złożył patent, wydany w 1944 r., opisujący produkcję plasterkowanego sera topionego. W tym procesie gorący ser topiony przenoszony był na dwa chłodzone walce bębnowe. Powstały w ten sposób cienki arkusz sera topionego przenoszono na przenośnik, gdzie był cięty na wstęgi, a następnie cięty poprzecznie w celu utworzenia plastrów sera przetworzonego. Plastry sera były elastyczne i miały błyszczące, gładkie powierzchnie. Proces zapobiegał sklejaniu się plastrów, jak również zapewniał właściwy smak świeżo wyprodukowanego sera. Do lat 50. XX wieku opracowano jeszcze kilka innych technologii. Najważniejszą było wynalezienie indywidualnie pakowanych plastrów sera topionego. W 1974 r. preparaty EMC (serów modyfikowanych enzymatycznie) zostały zatwierdzone przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) jako składnik opcjonalny w produkcji serów topionych. EMC zapewniały określone smaki, intensywność i jednorodność smaku, a jednocześnie redukowały koszty związane zapasami surowców, którymi były sery podpuszczkowe dojrzewające.
Istnieją dwa rodzaje serów topionych: (a) sery topione blokowe o zwartej konsystencji, wysokiej kwasowości i stosunkowo niskiej wilgotności (ok. 44-46% wody) oraz (b) sery topione do smarowania o miękkiej konsystencji, niskiej kwasowości i wysokiej wilgotności (52-60% wody). Produkty na bazie sera topionego obejmują również sery topione w plastrach (46-50% wody), pasty do smarowania, sosy i dipy (56-65% wody). Ser topiony zawiera zazwyczaj 30% lub 45% tłuszczu w przeliczeniu na suchą masę, chociaż produkowane są również odmiany o niższej lub wyższej zawartości tłuszczu. Skład pod wieloma względami zależy od zawartości wody i surowców użytych do produkcji. Zgodnie z dawną polską normą jakościową (PN-A-86233) rozróżnia się trzy rodzaje serów topionych: (a) kremowe: 27% tłuszczu, maksimum 55% wody i 3% NaCl (60% tłuszczu w suchej masie); (b) tłuste: 16% tłuszczu, maksimum 60% wody i 3% NaCl (40% tłuszczu w s.m.) oraz (c) półtłuste: 7% tłuszczu, do 65% wody i 3% NaCl (20% tłuszczu w s.m.).
Głównymi składnikami recepturowymi serów topionych są sery (podpuszczkowe i/lub kwasowe), masło, odtłuszczone mleko w proszku, serwatka w proszku, sole emulgujące (fosforany lub cytryniany) oraz woda. Do mieszanki recepturowej można także dodawać różne aromaty. Wszystkie składniki recepturowe, w tym sole emulgujące, są poddawane obróbce cieplnej. Innowacyjne technologie produkcji współczesnych serów topionych sprawiają, że mogą one charakteryzować się niską zawartością tłuszczu lub chlorku sodu i zawierać różne dodatki smakowe, takie jak zioła, ryby, owoce morza czy mięso.
Stosowane sery podpuszczkowe dojrzewające mogą różnić się stopniem dojrzałości, który determinuje zarówno ostrość smaku produktu, jak i jego konsystencję (twardość i/lub smarowność). Głównym białkiem serów podpuszczkowych jest parakazeinian fosforanu wapnia. Białko to z natury jest nierozpuszczalne z powodu wiązań międzycząsteczkowych, w których pośredniczy wapń i/lub fosforan wapnia. Dlatego stosuje się podgrzewanie sera do wysokiej temperatury (np. 90°C) oraz dodatek soli emulgujących, takich jak ortofosforan i/lub cytrynian sodu. Sole emulgujące (sole słabych kwasów i silnych zasad) zmieniają pH mieszanki poddawanej topieniu (np. ~5,7 do 6,0 w porównaniu z <5,5 w surowcu) i pośredniczą w uwalnianiu większości wapnia i fosforanów z białka (~70% całości) oraz umieszczaniu w ich miejscu kationu sodu lub potasu. Pod wpływem soli emulgujących oraz energii cieplnej następuje hydratacja białek i nie dochodzi do rozwarstwienia się składników masy przeznaczonej do topienia. Powstały parakazeinian sodu/potasu jest głównym stabilizatorem serów topionych, wiążącym wolną wodę i emulgującym tłuszcz uwolniony podczas przetwarzania surowca. Stopień uwodnienia parakazeinianu i rozkład wielkości zemulgowanych kropelek tłuszczu są głównymi wyznacznikami reologii i funkcjonalności otrzymanych serów topionych. Z tego powodu jednym z kluczowych parametrów produkcji serów topionych jest dobór odpowiedniej soli emulgującej, dostosowanej do wymagań, które ma spełniać produkt finalny. Szeroki wybór topników najwyższej jakości zapewnia firma ICL Polska dzięki liniom Joha i Solva, mających zastosowanie we wszystkich rodzajach serów topionych.
Inne składniki surowcowe na bazie kazeiny i tłuszczu mlecznego (np. sery kwasowe, mleko w proszku odtłuszczone, serwatka w proszku, koncentrat białek serwatkowych, koprecypitaty białek mleka, białka kazeinowe, bryndza owcza, pozostałości sera topionego z poprzedniego topienia, składniki tłuszczowe, takie jak śmietanka lub bezwodny tłuszcz mleczny), stosowane jako recepturowe uzupełnienie dla serów podpuszczkowych dojrzewających, również przyczyniają się do tworzenia i stabilizacji cech reologicznych serów topionych. Ich stosowanie musi jednak pociągać za sobą modyfikację dodawanych soli emulgujących, surowce te bowiem charakteryzują się odmienną zawartością wody i inną wartością pH niż sery podpuszczkowe, a zatem prowadzą do innego związania wody i mają inne zdolności do emulgowania mieszanki przeznaczonej do topienia. Innymi dodatkami recepturowymi mogą być:
- sól kuchenna, barwniki (np. kurkumina, luteina, likopen, karoteny, ekstrakt z papryki, annato),
- hydrokoloidy (skrobia, pektyny, guma kasja),
- dodatki smakowo-zapachowe dopuszczone do stosowania do żywności,
- surowce i produkty spożywcze: szynka, ryby, grzyby, warzywa itp.
Jako sole emulgujące (czyli topniki) dopuszczone do stosowania są: kwas cytrynowy i cytryniany sodu, o-fosforany sodu, pirofosforany sodu i potasu, trójfosforany sodu i potasu, polifosforany sodu i potasu. Dokładny przepis i proces mogą się różnić w zależności od producenta i konkretnego rodzaju produkowanego sera topionego. Niektórzy producenci mogą również stosować inne dopuszczone dodatki, aby poprawić teksturę lub trwałość sera.
Wszystkie stosowane składniki muszą cechować się odpowiednią jakością mikrobiologiczną. Ponadto sery kierowane do przetwórstwa na sery topione powinny mieć taką samą jakość, jak te przeznaczone do bezpośredniego spożycia. Dopuszcza się jedynie niektóre wyjątki co do jakości: sery z wadami powierzchni, barwy, tekstury, wielkości i kształtu, a także sery o ograniczonym okresie przydatności do spożycia, pod warunkiem, że są wolne od niepożądanych zapachów. Istnieje bowiem zasada, że wysokiej jakości sery topione można wyprodukować tylko z wysokiej jakości surowców.