Elaboració del formatge madurat

ELABORACIÓ DE FORMATGE MADURAT

OBJECTIUS

Preparar la llet de formatgeria.
Elaborar un formatge de pasta premsada i explicar les fases de fabricació.
Explicar els fenòmens bioquímics de la maduració del formatge.

1. INTRODUCCIÓ

Aquesta pràctica consisteix en l'elaboració d'un formatge de pasta premsada a partir de llet de vaca per la seva posterior maduració. La seqüència del procés és la següent:

1. Recepció i control de qualitat de la llet 9. Repòs
2. Pasteurització en pasteuritzador de plaques 10. Separació del sèrum
3. Temperat de la llet en el tanc de quallar 11. Premsat lleu
4. Addició de ferments i de CaCl2 12. Emmotllat
5. Addició de quall 13. Premsat
6. Coagulació i tallat de la quallada 14. Desmotllat
7. Reescalfament de la quallada tallada en agitació 15. Salament en salmorra
8. Refredat 16. Afinat

2. CONTROL DE QUALITAT DE LA LLET

En el moment en que es rep la llet, s'agafa una mostra homogènia per analitzar i es realitzen anàlisis físico-químiques (extracte sec, densitat, greix, proteïna, pH i acidesa Dòrnic) i microbiològiques segons normativa.

3. PASTEURITZACIÓ

Encara que en diverses varietats de formatges s’usa llet crua, a nivell d’indústria s’aplica un tractament tèrmic de 72ºC i 15 s, o condicions de temperatura i temps equivalents a aquest tractament. Segons la varietat de formatge es pot aplicar unes condicions de pasteurització més fortes (pasteuritzacions altes) amb l’objectiu de desnaturalitzar proteïna del sèrum (especialment la b-lactoglobulina) que queda retinguda al formatge mitjançant enllaç amb la k-caseïna. Aquests formatges tenen un comportament reològic diferent als altres degut a la introducció de la proteïna del sèrum i són formatges que retenen més quantitat d’aigua, cosa favorable en el cas dels formatges frescos. A continuació es condueix la llet al tanc on s'atempera fins que arriba a temperatura de coagulació. Es mesura la quantitat de litres de llet que ha arribat al tanc mitjançant el comptador electrònic per dosificar en conseqüència els additius a afegir.

4. ADDICIÓ DE FERMENTS

En el nostre formatge s’afegeix un 2% de ferments mesòfils (Lactococcus lactis subp. lactis i Lactococcus lactis subp. cremoris) a la llet i s’agita per aconseguir una correcta homogeneització a tot el tanc. Els ferments que fem servir els anomenem ferments industrials, i s’obtenen a partir dels anomenats ferments mare. El ferment mare es prepara afegint, en condicions d'esterilitat, 0,4 g de microorganismes liofilitzats per litre de llet (llet en pols reconstituïda al 10% i pasteuritzada). A continuació s'incuba a 37º C durant 18 h. Els ferments industrials s'elaboren inoculant un 20% de ferment mare a llet reconstituïda i pasteuritzada i incubant a 37º C durant 18 h. Tant el ferment mare com l'industrial han de complir uns requeriments de pH i acidesa Dòrnic després de la incubació que depenen dels m.o. constituents i que vénen indicats pel fabricant (pH al voltant de 4,5). Si aquests no es compleixen, han de ser rebutjats ja que indica que l'activitat de transformar el medi que han desenvolupat no és la correcta. De no ésser així donarien lloc a productes amb fermentacions descontrolades i amb característiques organolèptiques no desitjades. Els m.o. que s’usen en la fabricació de formatge són bacteris làctics, que produeixen quantitats importants d’àcid làctic al metabolitzar els hidrats de carboni de la llet, principalment la lactosa. Poden ser homofermentadors (com és el cas del nostre ferment), si produeixen exclusivament àcid làctic a partir de la lactosa, o bé heterofermentadors, si, a més, produeixen anhídrid carbònic, etanol i àcid acètic. El ferment té dos objectius principals i són (1) l’acidificació del medi per regular el creixement d’altres m.o. i (2) participar activament en els processos bioquímics de l’afinat.

5. ADDICIÓ DE CaCl2

L'addició de CaCl2 es realitza per compensar les pèrdues de calci soluble que es produeixen durant la pasteurització i per afavorir la coagulació de la llet ja que l'addició de calci exogen causa la migració de calci de la fase soluble a la fase micel·lar. Això afavoreix la complexació de les micel·les de caseïna i finalment la coagulació. També s’utilitza per compensar el fet de que les llet han estat refrigerades. S'afegeix CaCl2 (35%, p/v) al 0,01% (10 mL per 100 L de llet). En diverses èpoques de l’any (hivern) també s’hi afegeix lisozima, enzim amb activitat antimicrobiana, per prevenir l’inflament tardà dels formatges. Dosi: 15 mL/100 L de llet. Aquest producte evita el creixement i desenvolupament de Clostridium tyrobutiricum, m.o. que dóna una fermentació anormal de la lactosa produint grans quantitats d’àcid butíric i d’hidrogen.

6. ADDICIÓ DEL QUALL

Un cop la llet ha assolit la temperatura de 31º C s'afegeixen l’enzim coagulant que en el nostre cas és quall a una dosi de 0,025% (25 mL per 100 L de llet) amb una activitat teòrica de l’1:10.000 (520 mg de quimosina activa/L). Agitem el contingut del tanc i prenem l'hora en la qual comença el procés de coagulació. L’extracte coagulant o quall que utilitzem és un extracte de vedell lactant, producte d’origen animal, que conté dos enzims actius: la quimosina, que n’és la fracció majoritaria (80%), i la pepsina (20%). La quimosina inicia la coagulació hidrolitzant la k-caseïna i causant la desestabilització de les micel·les (fase enzimàtica de la coagulació). Les micel·les transformades estableixen enllaços entre elles i es forma un gel proteic (enduriment o fase no enzimàtica de la coagulació), que engloba la fase aquosa i els glòbuls de greix, gel que anomenem quallada.

7. TALLAT DE LA QUALLADA

La determinació del moment òptim per tallar la quallada es fa a partir d’una sèrie de proves subjectives com la punció del gel amb una eina punxant (tub d’assaig, termòmetre,...) valorant la duresa del gel, o bé la separació del gel en contacte amb les parets del tanc, separació que ha de ser neta sense restes de gel o quallada restant a la paret. Aquest fenomen té lloc en les nostres condicions passats uns 30-45 min després de l'addició del quall. La mida dels grànuls en que es talla la quallada depèn del tipus de formatge que es vulgui elaborar. Normalment en el cas de formatges frescos, el tallat és menys intens que en els madurats. En el nostre cas, tallarem la quallada amb l'ajut de les lires, en trossos no excessivament petits, en tot cas d'una mida no inferior a un cigró. Es comença tallant lentament i vigilant de no deixar trossos grossos per tallar. Amb el tallat del gel es produeix la separació del sèrum de la quallada, o xerigot, que es veu incrementada per l'augment de la superfície. En aquest sèrum es troben gran part de les proteïnes sèriques, de la lactosa i de les sals minerals.

8. REESCALFAMENT

La temperatura de la quallada s’augmenta fins els 37-39º C, mentre s’agita constantment. Aquesta temperatura es manté durant 5-10 min. L’escalfament incrementa molt l'alliberament de sèrum per part dels grànuls de quallada tallada. En el cas dels formatges de pasta cuita aquesta temperatura i temps arriben fins a 55º C i 20-30 min, procés que confereix a aquests tipus de formatges les seves característiques típiques texturals. L’augment de temperatura, en el cas de les pastes cuites també causa una selecció microbiana, disminueix l'activitat del quall residual en el formatge i pot incrementar l'activitat d'alguns enzims endògens de la llet (plasmina).

9. RENTAT

En el cas de formatges de pasta cuita i rentada, un cop realitzat el reescalfament es refreda la quallada a 40º C i es buiden 2/3 del total del sèrum present al tanc. En aquest punt s'incorpora un volum similar d'aigua descalcificada atemperada i s'agita durant 5 min. El rentat de la quallada retarda l'acidificació per eliminació de lactosa, i el formatge tindrà un pH final d’afinat més elevat.

10. SEPARACIÓ DEL SÈRUM I EMMOTLLAT

Després del rentat, eliminem el sèrum i apilem la quallada a una banda del tanc per fer un premsat lleu abans de l'emmotllat. A continuació s'introdueix la quallada en els motlles (1 kg) procurant un ompliment uniforme.

11. PREMSAT

El premsat té dos objectius bàsics que són (1) afavorir el desuerat del formatge i així també regular la humitat final del producte i (2) donar forma al formatge. El temps i la pressió de premsat estan condicionats pel tipus de formatge i pel seu pes. En la majoria dels formatges de pasta tova, el premsat es redueix al propi pes de la quallada. En el nostre cas les condicions de premsa són: 1 h a 0,5 kg/cm2 i 17 h a 2 kg/cm2.

12. SALAMENT

Un cop premsats i desmotllats, els formatges s'introdueixen en salmorra. La salmorra que utilitzarem consisteix en una solució de NaCl en aigua al 19% (densitat de 1,143 g/mL) amb pH ajustat amb àcid làctic al pH que té el formatge a l’entrada de salmorra (pH~5,2). El temps d’immersió varia segons el pes (els d'1 kg hi estan 4 h). És important realitzar controls periòdics de la concentració de sal de la salmorra ja que aquesta disminueix a mesura que se salen formatges. En algunes varietats, la sal s'aplica directament a la llet de formatgeria (formatge fresc i altres varietats), a sobre del formatge i de forma manual, o bé directament a la massa de quallada desuerada en el tanc de coagulació (Cheddar). Un cop salats, els formatges es disposen en caixes convenientment etiquetades i es col·loquen a la cambra de maduració, en condicions de temperatura i humitat controlades (14º C i 85% d'humitat relativa).

13. AFINAT

Aquest procés correspon a la fase de transformació enzimàtica de la quallada, un substracte constituït fonamentalment per caseïnes, greix i una fracció dels components solubles de la llet. Les transformacions bioquímiques confereixen a la quallada noves característiques: la pasta és modificada en la seva composició, estructura, aspecte, consistència i color. En aquest procés hi influeixen tant la composició inicial de la quallada com la seva estructura físico-química: l'estat de l'aigua, el grau de dispersió, les proporcions d'aigua lliure i lligada, l'estructura de la micel·la més o menys modificada per la desmineralització. Tots aquests factors juguen un paper important determinant l'activitat dels enzims o la sensibilitat dels substractes a l'acció enzimàtica. El formatge pot madurar-se envasat o sense envasar. En el segon cas, l’afinat també implica una pèrdua d’aigua i la formació d’escorça.

Els agents de l'afinat

- Enzims naturals de la llet, dels quals destaquen:

a) la lipasa, una lipoproteïna que en estat natiu es troba en gran part associada a la micel·la. La lipasa s’inactiva totalment amb un tractament de 78° C/10 s, de manera que només intervé en formatges de pasta premsada no cuita elaborats a partir de llet crua, ja que la majoria de les pasteuritzacions convencionals (72º C/15 s) inactiven gairebé totalment aquest enzim.
b) les proteases: es coneixen dos enzims proteolítics a la llet, associats a la micel·la i que actuen principalment sobre la b-caseïna i la as1-caseïna (la proteasa àcida o catepsina D i la proteasa alcalina o plasmina respectivament).

- Enzims coagulants, són endopeptidases amb un doble caràcter:

· acció específica sobre la k-caseïna
· acció inespecífica de proteolisi general que es manifesta durant tota la maduració (aproximadament un 6-10% d’enzim coagulant queda retingut al formatge, la resta es perd amb el sèrum).

Els enzims coagulants poden ser de diferent origen:

· Animal: el més important és el quall, constituït per dos enzims, la quimosina i la pepsina. S’extreu dels estómacs de remugants joves que hagin estat sacrificats abans del deslletament.
· Vegetal: hi ha plantes de les quals es poden extreure extractes amb enzims coagulants (card, Cynara cardunculus).
· Microbià: a partir d'alguns gèneres de fongs i bacteries. Es poden produir en grans volums i resulten més econòmics (Mucor miehei, Mucor pusillus, Bacillus subtilis, ...).
· Genètic: preparacions de quimosina (idèntica a l’animal) obtinguda a partir de m.o. modificats genèticament (Chymax, Chymogen, Maxirem, etc.).

La quantitat d'enzims que queden a la quallada després del desuerat depèn del seu origen (els d'origen microbià es retenen menys a la quallada) i de les condicions de fabricació (escalfament de la quallada, pH en el moment del desuerat).

- Enzims d’origen microbià. Els m.o. presents al formatge poden provenir de la mateixa llet, dels ferments afegits, de la salmorra, de l'atmosfera dels locals, del material de formatgeria, ... La diversitat de la microbiota contribueix a la complexitat del procés, ja que es produeixen fenòmens de simbiosi i antagonisme entre ells.

Els enzims d’origen microbià poden ser extra- o intracel·lulars i es classifiquen en quatre grups:
· enzims proteolítics: endo- i exopeptidases
· lipases: donen lloc a àcids grassos (AG) lliures i a glicèrids parcials
· enzims actius sobre els aminoàcids (descarboxilases, desaminases, desmetiolases)
· enzims actius sobre AG o els seus derivats (deshidrogenases, descarboxilases), que són l'origen dels àcids b-cetònics, metilcetones i alcohols secundaris.

Els factors de l'afinat

- Condicions de la cambra de maduració

Temperatura: influencia directament el desenvolupament microbià i l’activitat enzimàtica. Les temperatures d’afinat estan per sota les temperatures òptimes de creixement dels m.o. i d’acció enzimàtica, de manera que aquests processos es donen, però de manera lenta i controlada. La temperatura d’afinat depèn del tipus de formatge que es vulgui elaborar (amb més o menys aigua, amb o sense fongs...). La humitat relativa de la cambra determinarà el grau d’assecament dels formatges i també depèn del tipus de formatge.

Tipus de formatge

Temperatura d’afinat
Pasta tova amb fongs

11-13° C
Pasta tova rentada

10-15° C
Amb fongs a l’interior

5-10° C
Pasta premsada no cuita

10-14° C
Pasta premsada cuita:

1ª fase, en cava freda

10-12° C
2ª fase, en cava calenta

20-22° C

- Activitat de l'aigua

Controla el desenvolupament dels m.o. i l'activitat enzimàtica i química. Està determinada pel contingut d'aigua, de sal i pel grau d'afinat, ja que l'augment de nitrogen soluble, que es produeix a mesura que transcorre l’afinat, causa la disminució de l'activitat de l'aigua. Els formatges humits s'afinen abans que els fortament desuerats. La concentració de sal condiciona el desenvolupament microbià i disminueix l'activitat enzimàtica de lipases i proteases.

- pH

També és decisiu pel creixement dels m.o. (de la microbiota interna i superficial) i per l'activitat de tots els enzims. El pH de la quallada al final del desuerat sol ser inferior a 5,5, i al final del premsat se situa en 5,2-5,3. En els formatges de pasta tova el pH és inferior a 4,5. Només els bacteris làctics, fongs i llevats poden desenvolupar-se a pH<5. A partir d’ara m.o.