О консистенции кисломолочных продуктов

1. О консистенции кисломолочных продуктов

к.т.н. Кожевников Игорь Викторович,
директор по качеству,
ЗАО «Гелиос»
2022

2. Кисломолочные продукты

• Особое место занимают кисломолочные напитки
(КМН) вследствие их высокой пищевой,
биологической ценности и диетических свойств.
• Диетические свойства КМН обусловливаются
наличием в них «живой» полезной.

3. Кисломолочные продукты

Важную роль для потребителя играют также
внешний вид и текстура продукта.
При производстве КМН нередко получают готовый
продукт с жидкой, неоднородной, хлопьевидной
консистенцией, отстоем сыворотки под влиянием
различных неблагоприятных факторов, в том числе
сезонного ухудшения технологических свойств
сырья, интенсивного механического воздействия на
молочно-белковый сгусток.

4. Шкала органолептической оценки

Балл
Характеристика
5
Поверхность глянцевитая, без отделения сыворотки, консистенция –
однородная, в меру вязкая, в меру плотная, желеобразная или
кремообразная
4
Поверхность глянцевитая, без отделения сыворотки, консистенция –
однородная, в меру вязкая, недостаточно плотная или несколько
излишне плотная, желеобразная
3
Консистенция однородная, допускается незначительное отделение
сыворотки (не более 3% от объема продукта), недостаточно вязкая или
излишне вязкая, излишне плотная, или неоднородная, хлопьевидная, в
меру вязкая
2
Консистенция неоднородная, крупитчатая, жидкая, с отделением
сыворотки или излишне плотная, «тяжелая», желированная
1
Консистенция – неоднородная, жидкая, хлопьевидная с отделением
сыворотки или грубая, желированная

5. Кисломолочные продукты

Современные тенденции к увеличению срока
годности продукта выдвигают проблему сохранения
качества его текстуры в процессе длительного
хранения.

6. Кисломолочные продукты

Как можно улучшить консистенцию КМН,
вырабатываемых резервуарным способом?
• Обогащение белкового состава исходного молока;
• Подбор заквасок с загущающими свойствами;
• Режимы технологической обработки.
Не всегда достаточно эффективно в случае
значительных механических нагрузок!

7. Свободная вода

В кисломолочных напитках
содержится 86—89 % воды, в
том числе 83—86 % свободной и только 3—5 %
связанной.
Поэтому
для
подавления
микрофлоры свободную воду
или удаляют, или переводят в
связанную, добавляя влагосвязывающие компоненты.
КМН могут сохранять свои
первоначальные свойства до 28-45 суток!!!

8. Молочно-белковый гель

Образование кисломолочного
геля является результатом
жизнедеятельности бактерий,
сбраживающих лактозу до
молочной кислоты и других
производных.
При
этом происходит коагуляция
казеина
с
образованием
пространственной
структурированной системы.
Внутреннее строение геля обусловливает
структурно-механические свойства (CMC).

9. СМС КМН

Что влияет на структурно-механические свойства?
Тепловая обработка молока;
Гомогенизация молока;
Перемешивание и охлаждение сгустка;
Состав заквасок;
Состав молока (сухие вещества, белок);
Стабилизационные системы.

10. Тепловая обработка

Во время тепловой обработки молока при
определенных
режимах
происходит
комплексообразование
между
казеином
и
сывороточными белками (СБ).
Доля СБ в молоке составляет около 0,65 %,
основная часть из которых (0,4 %) принадлежит bлактоглобулину.

11. Денатурация СБ

I - разрыв водородных мостиков и побочных валентных связей белковых спиралей, развертывание
белковых частиц. Протекает при температуре 80 оС в
течение 20-30 мин, при 85°С - 5-20 мин, при 90°С 1,5-6,5 мин.
II - агрегирование частиц белка в результате
формирования новых водородных связей и
дисульфидных мостиков. Происходит при 90 °С в
течение 1,5-6,5 мин, при 95 °С - 1-5,5 мин, при
100°С - 1-4 мин, при 112 °С – от 40 с до 2,5 мин.

12. Связывание с казеином

При рН > 6,8 в диапазоне температур 90—140 °С
денатурированные СБ осаждаются на мицеллы
казеина с образованием комплекса с к-казеином,
за счёт —S—S - связей через свои цистеинтиоловые группы, а также за счет гидрофобных
взаимодействий и кальциевых мостиков.
При рН < 6,8 они осаждаются в межмицеллярную
жидкость.

13. Увеличение прочности

[Для йогуртов] с
повышением температуры
пастеризации с 63 до 90 °С эффективная вязкость
неразрушенной структуры кисломолочного сгустка
повышается в 4 раза, релаксационная вязкость —
более чем в 2 раза, увеличивается предельное
напряжение сдвига, условно-мгновенный модуль
упругости возрастает в 3,5 раза, интенсивность
отделения сыворотки уменьшается в 2 раза.

14. Степень денатурации СБ

Температура, °С
85
90
90-95
95
130
110-135
140-150
Время выдержки,
мин(сек)
Степень денатурации
СБ, %
5 мин
15 мин
20-30 мин
5-15 мин
2 мин
10 мин
10 мин
2-4 сек
2-4 сек
2-4 сек
75
80-85
85-90
85-90
70-75
85-95
90-95
70-80
<75
<75

15. Сухие вещества

Для улучшения консистенции КМН рекомендуется
проводить тепловую обработку до достижения
степени денатурации СБ 70-99%. Причем
отмечается, что чем больше степень их денатурации,
тем значительнее эффект.
При массовой доле в молоке до 9,5-12% сухих
веществ требуется более интенсивная денатурация
СБ - до 90-99 %.
Для молока с содержанием сухих веществ выше
14% и особенно выше 20 % достаточна денатурация
70—75 % СБ.

16. Режимы тепловой обработки

РФ
Европа/Америка
Температура, °С Время выдержки Температура, °С
85-87
90-94
90-94
10-15 мин
2-8 мин
до 25 мин
85-95
110-140
140-150
Время
выдержки
5-30 мин
15-45 сек
2-4 сек

17. Гомогенизация молока

Повышение дисперсности жировой эмульсии
способствует улучшению CMC кисломолочного
сгустка.
Оболочки жировых шариков гомогенизированного
молока отличаются по составу от таковых
негомогенизированного
молока.
В
оболочке
жировых шариков гомогенизированного молока
обнаружены казеин (3/4 поверхности), а также aлактоальбумин и измененный лактоглобулин (1/4
поверхности).

18. Гомогенизация жира

Белковые вещества оболочек жировых шариков
включаются
в
структурообразование
кисломолочного сгустка. Жировые шарики служат
как бы узлами структурной сетки и повышают ее
прочность.
При этом в готовом продукте не наблюдается отстоя
жира, снижается при хранении отделение
сыворотки, увеличивается в 1,5-2 раза вязкость
КМН из гомогенизированного молока.

19. Гомогенизация жира

Наивысшая вязкость сгустка наблюдается при
давлении гомогенизации молока 17,5 МПа.
Минимальное давление, обеспечивающее хорошую
консистенцию продукта — 12,5 МПа.
Давление
гомогенизации, МПа
10,0
15,0
17,5
20,0
Средний диаметр
жировых шариков, мкм
1,23-1,91
0,99-1,38
0,92-1,08
0,69-0,89

20. Гомогенизация молока

При температуре ниже 50 °С эффективность
гомогенизации
снижается,
увеличивается
отстаивание сливок. Оптимально — 55—70 оС.
При более высоких температурах эффективность
меняется незначительно, но возможно образование
осадка белков в гомогенизаторе.
При рН ниже 6,6 свойства гомогенизированного
продукта значительно ухудшаются.

21. Гомогенизация молока

Обработка молока в гомогенизаторах высокого
давления в диапазоне от 100 до 800 МПа
рассматривается рядом зарубежных исследователей
как альтернатива тепловой обработке.
Гомогенизация вызывает изменение функциональных свойств многих белков с последующим
улучшением
текстуры,
влагоудерживающей
способности и органолептики кисломолочных
продуктов.

22. Гомогенизация молока

РФ
Европа/Америка
Давление, Температура, Давление, Температура,
МПа
°С
МПа
°С
12,5-17,5
55-85
15-17
55-65
(перед пастеризацией) (до и после пастеризации)

23. Перемешивание, охлаждение

Перемешивание
кисломолочного
сгустка
в
интервале рН 5,1—4,7 вызывает ухудшение
текстуры, приводит к низковязкому, неоднородному,
с повышенной тенденцией к синерезису готовому
продукту.
Перемешивание при рН ниже 4,5 приводит к
увеличению вязкости в готовом продукте в 1,5 раза
по сравнению с вязкостью продукта, перемешанного
при рН 5,1—4,9.

24. Перемешивание, охлаждение

I - в резервуаре для сквашивания до температуры
20—25 °С для замедления или остановки
дальнейшего нарастания кислотности. При этом
скорость перемешивания не должна быть более чем
48 об/мин. Затем сгусток перекачивают, используя
насосы с минимально возможным давлением, для
розлива в потребительскую упаковку. Скорость
движения продукта в насосе — не более 0,01 м/с.
Течение его по трубам должно быть ламинарным со
скоростью не более 0,6 м/с.

25. Перемешивание, охлаждение

Второй этап охлаждения происходит в холодильной
камере. Во время медленного охлаждения от 25 до 5
°С формируется конечная структура КМН и
значительно возрастает их вязкость.

26. Состав заквасок

Использование закваски, способной активно и
стабильно сквашивать молоко и даже в незначительной степени образовывать слизь, содействует
улучшению реологических показателей КМН.
Культуры Lact. lactis (subsp. lactis, biovar
diacetilactis, subsp. cremoris), Lb. delbrueckii subsp.
bulgaricus, str. salivarius subsp. thermophilus
способны образовывать внеклеточные полимеры, в
состав углеводной части которых входят глюкоза,
галактоза, рамноза, белковой части — ряд
аминокислот.

27. Внеклеточные полимеры

Повышение эластичности сгустка, образованного
вязкими штаммами, связано с включением прослоек
экзополисахаридов в казеиновые матрицы с
увеличением, таким образом, расстояния между
казеиновыми мицеллами, которое, в свою очередь,
приводит к повышению водоудерживающей способности и мягкой текстуре.
Образуется сеть белковых цепей и полисахаридов.
Чем обширнее, разветвленнее эта сеть, тем вязкость
выше.

28. Болгарская палочка

Температура культивирования заквасок также влияет на
консистенцию сгустка. Оптимальными температурами
сквашивания заквасок с использованием Str. thermophilus и
Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus являются 40-45 °С. Однако
снижение температуры сквашивания до 32 °С способствует
получению продукта, характеризующегося более выраженной стабильностью консистенции.

29. Содержание сухих веществ

Содержание сухих веществ
Повышение СОМО в молоке способствует
увеличению количества контактов и более
интенсивному проявлению сил взаимодействия
между частицами коагулирующего казеина на
единицу объема дисперсионной среды. Это
приводит к заметному увеличению вязкости
продукта.
Добавление к молоку до 2-4 % сухих веществ
вызывает улучшение плотности [йогурта] и
снижение тенденции к синерезису во время
хранения.

30. Содержание СОМО

Однако при СОМО, большем 25 %, не получается
сгусток со сплошной структурой, образуются лишь
хлопья.
Причина - повышение концентрации ионов
кальция. После достижения их определенной
концентрации декальцинирование под воздействием
ионов водорода прекращается, и кислотный сгусток
не образуется.

31. Содержание белка

Существует несколько видов молочно-белковых
концентратов (МБК) - казеинаты, копреципитаты
(концентраты,
состоящие
из
казеина
и
сывороточных белков), концентраты сывороточного
белка (КСБ), используемых для увеличения
содержания белка в исходном молоке.

32. Структура на примере йогурта

С казеином - был более прочным и с меньшим
синерезисом. Микроструктура состояла из очень
крупных мицелл, плотно, тесно спаянных между собой.
Образец с СОМ - мицеллы более мелкие и
соединены в цепи, связанные короткими тонкими
звеньями.
С различными КСБ - менее прочным, наблюдался
больший синерезис. Микроструктура его состояла
из индивидуальных мицелл, окруженных мелкими
частицами флокулированного белка.

33. Добавка белка

Внесение более 1 % казеината натрия вызывает
появление специфического привкуса.
В отличие от казеината натрия КСБ стабильнее
снижают риск синерезиса в готовом продукте.
Добавление их в молоко в количестве 5-6,5 % от
общего содержания белка в молоке способствует
улучшению органолептических свойств.
Для повышения уровня белка в молоке
используют также соевый белок. Оптимальное
качество сгустка получено при добавлении
2 % соевого белкового концентрата.

34. Но есть проблемы

Значительное повышение содержания СОМО
влечет за собой увеличение содержания лактозы,
минеральных веществ, кислотности в молоке.
Усиливается риск получения неоднородной,
крупитчатой консистенции, ухудшения органолептических показателей КМН.
Ухудшаются технологические качества молока:
снижается его термостойкость, повышаются
вязкость и адгезия и вследствие этого ухудшаются
условия работы технологического оборудования.

35. Немолочные добавки

Для улучшения консистенции КМН (в основном
йогурта) и повышения их стойкости в хранении
часто используют стабилизирующие добавки
(гидроколлоиды) растительного и животного
происхождения.
В
химическом
отношении
стабилизаторы
представляют собой полисахариды или белки
(желатин).

36. Немолочные добавки

По происхождению различают натуральные
гидроколлоиды животного (желатин) и
растительного
происхождения
(пектин,
альгинаты, агар и агароиды, каррагинан,
камеди, нативные крахмалы и т. д.) и получаемые искусственно, в том числе из
природных объектов (ГМЦ, Na-КМЦ, МКЦ,
модифицированные крахмалы).

37. Стабилизация геля

Эффективная стабилизация продукта пектином
наблюдается при рН около 4,0.
Пектин, как и каппа-каррагинан, относится к
группе молочно-активных полимеров. Эффект
стабилизации проявляется путем образования
дополнительных связей между биополимерами в
системе белок—полисахариды, т. е. желирующий
эффект усиливается в результате дополнительного
взаимодействия с молочными белками.

38. Крахмалы

Нативные крахмалы в зависимости от вида и
степени зрелости их источника представляют собой
линейный полимер глюкозы - амилозу или
разветвленный полимер - амилопектин, или
содержат оба типа структур.
Вязкость и прочность желе, полученных фракциями с линейной цепью, зависят от молекулярной
массы. Крахмалы с высоким содержанием
амилопектина образуют не прочные желе, а мягкие
пасты, склонные больше к текучести, чем к разрыву
при приложении растягивающего усилия.

39. Добавление стабилизаторов

Стабилизаторы могут быть добавлены в холодное
или подогретое молоко перед пастеризацией, или в
горячее молоко после пастеризации, или в
молочный сгусток после сквашивания.
В первом и третьем случаях стабилизаторы
должны
быть
термоустойчивы
и
не
взаимодействовать с белком, во втором растворимые при нагревании.
Гидроколлоиды, осаждающие белки (камедь
рожкового дерева, гуаровая смола, пектин, КМЦ и т.
д.), добавляют только в сквашенное молоко.

40. Связывание воды

Крахмалы не взаимодействуют с протеинами
молока.
В системах, образованных гидроколлоидами, вода
связывается водородными связями и фиксируется
трехмерной сеткой, образующейся в результате меж
- и внутримолекулярных связей между молекулами
гидроколлоида и (или) между молекулами
гидроколлоида и белка, что приводит к изменению
текстуры системы.

41. Выделение сыворотки

42. КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ЗАО «Гелиос»
Московская обл., г. Клин, ул.Дурыманова, д. 16
Директор по качеству
Кожевников Игорь Викторович
Тел.: +7 (910) 702-10-37
e-mail: [email protected]
Благодарю за внимание!