Consideratii Privind Produsele Lactate Acide
CAPITOLUL I. CONSIDERAȚII PRIVIND PRODUSELE LACTATE ACIDE [4, 7, 9]
I.1. Introducere
Laptele are o importanță în alimentația omului deoarece contribuie la menținerea sănătății și a organismului, la creșterea și dezvoltarea normală a acestuia, dar este foarte bun pentru copii, adolescenți, femeilor aflate în perioada maternității, persoanelor care lucrează în locuri nocive și pentru bătrâni, pentru a preveni osteoporoza.
Laptele are o istorie care debutează din timpuri străvechi, acum 7-8000 de ani, populația din Mesopotania a început să crească mamifere pentru a obține lapte de consum, dar și în scopuri utile.
Arheologii au găsit cea mai veche fermă din epoca Bronzului în sudul Siciliei, având ca dovadă ustensilele ce se foloseau în prelucrarea laptelui și desene în piatră cu modul în care se mulgeau animalele. În țara noastră, în Sarmisegetuza, arheologii au găsit ustensile si stâne. În Roma Antică s-au descoperit camere care erau destinate preparării și depozitării brânzeturilor.
În perioada 500-100 î.H., existau dovezi cu faptul că tătarii, sciții, germanii și turcii consumau lapte de iapă. În India existau scrieri care conțineau metodele de prelucrare a laptelui și transformarea acestuia în unt.
Imperiul Roman a descoperit noi tehnici de prelucrare a laptelui. Pentru romani, laptele reprezenta un aliment de bază în dieta zilnică, dar îl foloseau și ca produs de înfrumusețare.
În 1865, doctorul francez Louis Pasteur a descoperit că dacă încălzește laptele la temperaturi foarte înalte se vor distruge toti microbii din lapte, metoda numindu-se pasteurizare.
În anul 1866, această metodă a fost preluată de către Franz von Soxhlet. Pasteurizarea a început în anii 1920, iar pentru ca laptele să fie pasteurizat, acesta trebuie să fie ambalat în sticlă.
Laptele se prezintă, din punct de vedere organoleptic și fizico-chimic, sub forma unui lichid de culoare albă cu gust dulceag, constituind o soluție apoasă în care se găsesc: emulsionate globule de grăsime, dizolvate vitamine, glucide și substanțe minerale si suspendate micele proteice. Globulele de grăsime și micelele proteice pot determina consistența opalescență și culoarea albă a laptelui.
Produsele lactate cu valoarea nutrițională ridicată sunt laptele dulce (proaspăt sau reconstituit din lapte praf condensat), produsele lactate acide (laptele bătut, iaurtul, kefirul) și brânzeturile.
I.2. Produse lactate cu valoare nutrițională ridicată. Caracterizare
I.2.1. Iaurtul
Iaurtul provine din Asia Mică și numele său este de origine turcă. Datează din secolul al-VII-lea, dar valoarea dietetică s-a luat în considerare abia la începutul secolului trecut, datorită lucrărilor biologului rus Mecinkov, care afirma că oamenii care au consumat lapte au avut o perioadă mai lungă de viață. În 1540 a fost adus în Europa, deoarece împăratul Francisc I trebuia să fie tratat de bolile digestive.
Iaurtul este un aliment sănătos, obținut din laptele de vacă, de oaie sau bivoliță,fermentat prin adaosul de cultură Starter de producție care este formată din relații simbiotice care pot accelera procesul de fermentație și de constituire a substanțelor de aromă specifice.
Iaurtul, în trecut, se prepară în:
a) iaurgerii mici: condițiile de obținere a iaurtului erau optime, laptele crud era necontrolat, după care îl fierbea într-un cazan la foc până în momentul când dădea în clocot. Următorul pas era de a pregăti iaurtul în castronașele nedezinfectate, iar temperatura se încerca cu degetul mic. Se aducea maiaua, folosindu-se iaurtul de o zi. La final, castronașele se acopereau cu pături și scânduri, apoi era distribuit imediat ce laptele coagula sau chiar a doua zi.
b) iaurgerii mari: condițiile de obținere a iaurtului erau mai bune din punct de vedere al tehnologiei si al igienei, laptele după ce era controlat, se încălzea până la temperatura de 90ºC într-un cazan de cupru cositorit, cu pereți dubli în care circula apa, prevăzut cu un robinet pentru scurgerea laptelui și un agitator mecan. Răcirea se făcea în același cazan, prin adăugare de apă rece în pereții dubli ai aparatului aducându-se la temperatura de 45ºC. După răcire, laptele se va însămânța cu maia, în proporție de 3%, se va agita bine cu un agitator, apoi va fi distribuit din cazan în pahare sau castronașe, care erau bine dezinfectate sau spălate prin aburire. Temperatura de coagulare era asigurată la 42-43ºC prin folosirea unei mese din lemn care era prevăzută cu două orificii prin care se aducea caldă sau rece și un robinet pentru a evacua apa care nu mai trebuia. După coagulare , iaurtul se răcea timp de 40-60 minute, fără a fi mișcat și după se păstra la rece până la desfacere.
Iaurtul, din punct de vedere al compoziției sale microbiologice, este un produs ce face parte din fermentația lactică aflată sub acțiunea celor două bacterii lactice specifice: Lactobacillus bulgaricus și Streptococcus thermophilus.
În trecut, cel mai căutat sortiment de iaurt era cel obținut din laptele de oaie sau de bivoliță; dar azi, cel mai răspândit sortiment de iaurt este cel fabricat din laptele de vacă, ce se produce sub diferite tipuri.
Pasteurizarea laptelui destinat fabricării iaurtului se face la temperatura cuprinsă între 90-95ºC timp de 20-30 minute. Prin tratarea termică a laptelui se urmărește în principal:
– îmbunătățirea consistenței iaurtului: temperaturile înalte de pasteurizare a laptelui peste 85ºC, combinate cu menținerea laptelui după pasteurizare la aceste temperaturi, determină o denaturare a proteinelor serice din lapte și trecerea parțială a fosfaților și citraților solubili în săruri insolubile, favorizând astfel posibilitățile de hidratare a cazeinei și obținerea unui iaurt cu un coagul mai consistent.
– creșterea calității microbiologice a laptelui prin distrugerea formelor vegetative a microorganismelor;
Un iaurt cu o conservabilitate ridicată nu trebuie să conțină germeni de contaminare. Prin flora de contaminare se înțelege totalitatea microorganismelor, cu excepția celor tipice pentru iaurt.
În funcție de natura și numărul microorganismelor de contaminare, ele au un efect negativ asupra calității iaurtului. Cele care reduc conservabilitatea iaurtului sunt mucegaiurile, drojdiile și alte microorganisme aerobe. Luând în considerare aceste aspecte, trebuie să se respecte cu strictețe regimul de pasteurizare, preîntâmpinarea contaminării laptelui după pasteurizare, în timpul procesului de fermentare și la ambalare.
Însămânțarea laptelui pentru fermentarea iaurtului se face cu o cultură alcătuită din două specii de microorganisme: Streptococcus thermophilus și Lactobacillus bulgaricus.
Fermentarea lactică se produce la 44-45ºC, timp de 2-3 ore. Aciditatea formată conduce la coagularea laptelui și această aciditate nu trebuie să fie sub 80º Dornic. La fabricarea iaurtului trebuie să se mențină un judicios echilibru în dezvoltarea celor două bacterii lactice în scopul de a obține un produs suficient de acid și aromat. Pentru a se dezvolta aceste bacterii este nevoie de prezența aminoacizilor, peptidelor și a lactozei.
Gustul și aroma iaurtului, respectiv apetența acestuia, sunt date de diverși compuși volatili și aromatici a căror dezvoltare este favorizată de prezența lactozei. Acidul lactic conferă iaurtului gustul acidulat, iar diacetilul, gustul fin. Cele două culturi de bacterii lactice care duc la fermentarea iaurtului se dezvoltă în simbioză și imprimă produsului aromă și gust.
Iaurtul este o sursă excelentă de fosfor și calciu, superioară brânzeturilor din punct de vedere cantitativ, iar din punct de vedere calitativ este comparabilă cu ele.
Cultura de producție se introduce în laptele răcit (45-48ºC), după ce a fost bine omogenizată, pentru a distruge particulele de coagul care pot produce fermentări nedorite, având ca rezultat formarea de goluri de fermentare în masa iaurtului. După omogenizare, cultura se diluează cu o cantitate mică de lapte și se introduce în jet subțire, sub continuă agitare, pentru a realiza o cât mai uniformă repartizare în masa de lapte.
Proporția de cultură variază între 0.5-2% și depinzând de calitatea laptelui, activitatea culturii și temperatura de termostatare, trebuie să asigure un proces de fermentare al iaurtului care să nu depășească 3 ore.
Însămânțarea laptelui în vane trebuie să se facă în așa fel încât laptele însămânțat să ajungă cât mai repede la ambalare, respectiv la termostatare. Pentru realizarea acestui scop, capacitatea vanelor trebuie să fie în corelație cu debitul mașinilor de ambalare, pentru a se împiedica răcirea laptelui însămânțat sau iscarea coagulării laptelui în vană.
Microflora de contaminare se compune din micrococi care pot supraviețui, dar nu se pot înmulți, din bacterii coliforme, care dispar de regulă la temperatura de 2-6ºC și la pH redus, astfel că sunt recomandabili ca indicatori de igienă. Germenii psihrotrofi se depistează, de asemenea, dar în număr mic. Cel mai sigur indicator igienic la iaurt îl constituie contaminarea cu drojdii și mucegaiuri. Limita de admisibilitate ar fi: sub 10 drojdii și sub 1 mucegai/ml.
Genurile mai frecvent întâlnite sunt: Torulopsis, Saccharomyces dintre drojdii, respectiv Geotrichum dintre mucegaiuri.
În timpul umplerii borcanelor, laptele însămânțat trebuie să fie agitat continuu, pentru a se menține repartizarea uniformă a culturii în masa de lapte și pentru a se preveni separarea grăsimii la suprafață. Dinainte de ambalare, borcanele de sticlă spălate se examinează prin control vizual, eliminându-se cele care au spărturi sau crăpături, urme de grăsime sau proteine, cele la care pe suprafață nu se observă un film continuu de apă ce se îndepărtează total la golirea ambalajului; de asemenea, se elimină borcanele la care suprafața interioară și exterioară nu este lucioasă și apa de clătire are o reacție alcalină.
La controlul bacteriologic, numărul total de germeni nu trebuie să depășească 100-200 germeni/borcan, pentru ca ambalajele să fie considerate bine spălate.
În afară de tipurile obișnuite de iaurt , în țara noastră, se mai fabrică și alte sortimente de iaurt obținute pe baza unor tehnologii speciale: iaurt din lapte de oaie, cremă de iaurt, iaurt cu coagul fluid, lactofructul, iaurt cu arome de fructe etc.
I.2.2. Laptele bătut
Laptele bătut se obținea inițial ca subprodus fermentat de la fabricarea untului, astăzi producându-se prin inocularea laptelui de vacă ( integral sau normalizat) cu ajutorul unei culturi starter de producție formată din streptococci ( Str. Lactis, la care se adaugă și de Str. Cremoris).
Procesul de fabricație al laptelui bătut este:
a) laptele se pasteurizează la temperatura ridicată de 85-95ºC, menținându-se timp de 20 de minute. În ceea ce privește fabricarea laptelui bătut dietetic, se va adăuga laptele praf degresat, pentru a se asigura conținutul de substanță uscată dorită .
b) în funcție de tipul de lapte bătut care va fi obținut, laptele se răcește astfel:
– lapte bătut-obișnuit –răcire la temperatura de 30-32ºC;
– lapte bătut – Sana – răcire la temperatura de 26-28ºC.
c) o cultură de producție în proporție de 1.5-3%, ce este compusă din streptococi lactici acidifianți și aromatizanți (Streptococcus sp), va fi introdusă în vane, în laptele răcit . În urma introducerii culturii, laptele este agitat energetic, asigurându-se o distribuire cât mai uniformă. Însămânțarea laptelui în vane se face interdependent cu repartizarea lui în ambalaje, bidoane sau butelii, în funcție de tipul de lapte bătut.
În timpul procesului de fermentare, trebuie păstrate următoarele temperaturi:
– pentru laptele bătut obișnuit: 30-33ºC în durate scurte de fermentare (6-10 ore) și de 24-28ºC pentru durata lungă (12-16 ore);
– pentru produsul “Sana”: 24-27ºC, iar durata de fermentare fiind de 12-16 ore.
d) procesul de fermentare este finalizat atunci când coagulul prezintă o masă bine legată, compactă, cu o consistență cremoasă, suficient de densă, fără să elimine zer și aciditatea de 85-95ºThorner. După fermentare, laptele se răcește la temperatura de 4-8ºC, în sticle, borcane sau bidoane, depozitându-se la temperatura de 4-8ºC și menținându-și calitățile timp de maximum 24 ore de la livrare.
În urma efectuării controlului de calitate și siguranță alimentară, produsul ambalat va fi dat în consum dovedindu-se că acesta este conform normelor în vigoare.
I.2.3. Chefirul
Chefirul reprezintă produsul ce este rezultat în urma unui dublu proces fermentativ: fermentația lactică și cea alcoolică. Raportul dintre cele două fermentații poate fi modificat prin reglarea temperaturii și durata de fermentare, astfel încât în produsul finit să predomine caracteristicile de produs lacto-acid sau de băutură lactată gazoasă, ușor alcoolică.
Chefirul este originar din Caucaz, de unde s-a extins în aproape toate țările nord-europene.
Granulele de chefir sunt aglomerările de cazeină ce conțin în ele și pe suprafața lor microorganisme ce participă la fermentarea chefirului. Granulele de chefir proaspete, prezintă o culoare albă, cu o consistență spongioasă, elastice, cu diametrul de 2-3 mm și conțin mai multe specii de microorganisme ce trăiesc în simbioză: Streptococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Streptococcus cremoris și specii de drojdii Torula kefir, Saccharomyces kefir.
Fiecare din aceste microorganisme au un anumit rol la obținerea produsului. Streptococii lactici sunt microorganisme ce produc fermentația lactică, având ca rezultat coagularea laptelui. Produșii de aromă sunt formați de unele bacterii, iar cele care produc alcool și dioxid de carbon sunt drojdiile.
Germenii mai frecvenți ce apar în cadrul recontaminărilor sunt: Bacillus, bacteriile coliforme care produc gazogeneză atipică, drojdii (Mycoderma), cu producere de mâzgă galben-albă mucoasă și aromă drojdioasă, mucegaiuri (Geotrichum), care formează un depozit alb de suprafață, uneori produs de Penicillium, împreună cu alte genuri de mucegaiuri. Acetobacter face parte din flora normală a chefirului, dar la temperaturi constant scăzute, se înmulțesc excesiv, dând un gust iute-acru. Clostridium butyricum provoacă fermentații gazoase atipice.
Folosirea, la fabricarea chefirului, a unor granule corespunzătoare, constituie elementul principal pentru realizarea unui produs de calitate. Cultivarea urmărește crearea unor condiții optime de dezvoltare a microflorei specifice și reducerea la minimum a microflorei de infecție. În acest scop, granulele de chefir se introduc în lapte pasteurizat și răcit la 18-20ºC, până la coagularea laptelui, care durează în medie 24 de ore. Pentru asigurarea accesului aerului în vasele de cultură, acestea vor fi acoperite cu tifoane sterilizate prin fierbere. În primele ore de termostatare, este indicat să se amestece laptele cu granule.
După perioada de termostatare, se trece la separarea coagulului de granulele de chefir, care,în timpul procesului de fermentare, se ridică la suprafață. Laptele coagulat cu granule este trecut printr-o sită sau tifon, sterilizate în prealabil. Granulele rămase pe sită, se introduc din nou într-o anumită cantitate de lapte pasteurizat și răcit, repetându-se operația de cultivare, iar coagulul separat este trecut în vase sterile.
Secția de fabricație a chefirului trebuie să fie strict separată de celelalte compartimente de producție, pentru evitarea contaminării cu drojdii a celorlalte produse lactate. De asemenea, trebuie luate măsuri de asepsie asupra manipulărilor.
O cultură de bună calitate trebuie să aibă o consistență asemănătoare smântânii dulci, să fie fluidă, ușor spumoasă, să aibă un gust slab înțepător, caracteristic, iar aciditatea să nu depășească 110ºThorner. Pentru menținerea calității granulelor de chefir, se recomandă de 2-3 ori pe săptămână să se facă spălarea granulelor cu laptele pasteurizat și răcit sau cu apă de robinet, corespunzătoare microbiologic. Prin spălare se urmărește eliminarea resturilor de coagul rămase pe suprafața granulelor, evitându-se astfel o suprafermentarea culturii următoare și deci reducerea activității bacteriilor lactice.
Deoarece în timpul cultivării unele granule își pierd caracteristice (consistență, culoare, miros) și, în același timp, activitatea fermentativă, aceste granule trebuie îndepărtate. Trierea și îndepărtarea granulelor necorespunzătoare se face o dată pe săptămână, odată cu spălarea lor, asigurându-se astfel, în primul rând menținerea în timp a însușirilor fermentative ale acestora, iar pe altă parte obținerea unui chefir de bună calitate.
I.2.4. Brânzeturile
Brânzeturile sunt produse lactate foarte răspândite, la baza preparării cărora stă un proces de fermentație lactică. Agenții de fermentație sunt de regulă bacterii, dar pot fi în aceeași măsură, levuri și mucegaiuri, care sunt întâlnite în mod normal în natură, în lapte și produsele lactate, obținute în urma unor fermentări spontane, nedirijate. În trecut, laptele fermentat cu o cultură spontană, care prezenta însușirile organoleptice dorite, era utilizat ca maia, cu care se însămânța laptele crud pentru a obține fermentația dorită. La aceste practici se apela doar până la sfârșitul secolului trecut, când au apărut și s-au dezvoltat culturile de bacterii selecționate, adică tulpini de anumite specii de bacterii lactice, levuri sau mucegaiuri, izolate în stare pură din microflora spontană din lapte și produse lactate, întreținute și multiplicate în laborator. Aceste culturi se obțin în cantități mari, la nivel industrial, prin cultivarea în lapte și poartă numele de maiele.
Scopul utilizării culturilor selectionate de bacterii lactice, este acela de a obține acid lactic din lactoza prezentă în lapte. La brânzeturi, bacteriile lactice inhibă dezvoltarea microorganismelor nedorite, care pot da produsului finit diferite defecte de aromă, structură și aspect, sau sunt dăunătoare sănătății omului. Aciditatea grăbește acțiunea pepsinei și favorizează eliminarea zerului din coagul, iar scăderea conținutului în apă, mărește capacitatea de păstrare a brânzei. Flora lactică are și activitate proteolitică slabă, favorizând degradarea compușilor proteici în intermediari, contribuind astfel la îmbunătățirea aromei și texturii produsului finit.
După felul cum este condus procesul de fermentare, după proveniența laptelui (de oaie, de vacă, de bivoliță și de capră sau din amestecul lor), după felul maturării, după conținutul final în grăsime, brânzeturile poartă diferite denumiri.
Indiferent de deosebirile ce există între aceste sortimente, în momentul preparării lor se respectă o serie de reguli fundamentale, obținerea brânzeturilor trecând prin următoarele faze principale:
– să se controleze și să se trateze laptele;
– să se pregătească laptele pentru închegare și închegarea lui;
– prelucrarea coagulului;
– obținerea cașului și prelucrarea lui;
– maturarea brânzeturilor;
– depozitarea și ambalarea brânzeturilor;
Controlul calității laptelui folosit la fabricarea brânzeturilor se efectuează folosind
următoarele determinări:
– analiza organoleptică (culoare, gust, miros);
– analiza fizico-chimică: stabilindu-se densitatea, aciditatea și conținutul în proteine;
– analiza microbiologică prin care se determină prezența bacteriilor coliforme și a celor butirice.
Pentru tratarea laptelui se folosesc următoarele metode:
– curățirea mecanică a laptelui;
– tratarea termică;
– bactofugarea laptelui: se face cu ajutorul unor centrifuge speciale cu ajutorul cărora se pot elimina 95% din sporii de clostridii conținuți în laptele crud provenit de la animale furajate cu nutrețuri însilozate necorespunzător;
– tratarea chimică a laptelui.
Brânza este un produs proaspăt sau maturat, ce se obține prin scurgerea zerului, după coagularea laptelui, a smântânii, a laptelui smântânit sau a amestecului unora sau a tuturor acestor produse.
Procesul tehnologic cuprinde câțiva timpi principali, de care depinde felul și calitatea lor, și anume: coagularea, deshidratarea și acidificarea, care se întâlnesc la toate sorturile, precum și maturarea, care lipsește uneori. Procesul tehnologic este influențat de calitatea laptelui folosit și de microflora existentă în el, precum și de microflora adăugată.
Astfel, coagularea poate fi obținută prin activitatea unor tulpini de bacterii lactice și bacterii propionice, care pornind de la acidul lactic, produc acid propionic, acid acetic și dioxid de carbon (folosite în special la fabricarea brânzei “Șvaițer” – acidul propionic și acetic, contribuind la obținerea aromei de nucă dorite, în timp ce dioxidul de carbon formează găurile sau ochiurile caracteristice), sau prin folosirea extractului din stomac de rumegătoare tinere, denumit cheag sau presură.
Rolul microorganismelor este bine definit, astfel: bacteriile propionice provoacă găurile din brânzeturi și imprimă aromă, în special la Emmental, prin transformarea acidului lactic conținut în cașcaval în acid propionic, acetic și anhidridă carbonică; se pot adăuga câteva picături în lapte sub o formă de cultură pură. Aceste bacterii pot proveni din surse externe, evoluează lent în lapte și pot fi folosite industrial la maturarea brânzeturilor speciale.
Mucegaiurile, care aparțin genului Penicillinum, speciile camemberti, album, roqueforti, asigură fermentația brânzeturilor cu pastă moale și în special a celor cu pastă persilată (Camembert, Roquefort, Bucegi, Homorod). Mucegaiurile împrimă brânzeturilor aromă și gust deosebit.
Deshidratarea are loc în urma contractării cheagului, cu care ocazie se elimina zerul. Ea este în funcție de activitatea bacteriilor lactice, în special de aceea a streptococilor.
În cursul pregătirii laptelui pentru închegare are loc însămânțarea cu culturi lactice. Astfel, deoarece prin pasteurizare, microflora naturală a laptelui se distruge, este necesar să se facă o însămânțare a laptelui cu culturi selecționate de bacterii lactice, specifice sortimentului de brânză care se dorește a fi obținut. După răcirea laptelui pasteurizat se face inocularea cu monoculturi sau culturi mixte specifice. Dintre culturile microbiene folosite la fabricarea brânzeturilor fac parte microorganismele următoare:
– bacteriile lactice, dintre care lactococii (streptococi lactici) cu următoarele speciile: Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus lactis diacetilactis și Streptococcus salivarius varietatea thermophillus. Dintre lactobacili se utilizizează Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticum, Lactobacillus plantarum și Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Leuconostoc cremoris;
– bacteriile propionice, se folosesc în culturi pure la fabricarea brânzeturilor cu pastă tare. Măresc valoarea brânzeturilor, prin producerea de vitamină B12, bacterii aparținând speciei Propionibacterium freudenreichi var. shermani ;
– bacteriile alcalinizate, se folosesc doar speciile Brevibacterium linens și Orthrobacter globiformis;
– mucegaiurile selecționate ale genului Penicillium cu speciile: – Penicillium camemberti, este folosit la fabricarea brânzeturilor de tip Brie, Camembert, și este cunoscut sub denumirea de Penicillium candidum.
Proporția de cultură de bacterii lactice ce se adaugă în lapte variază în funcție de calitatea laptelui, de felul brânzei, de activitatea culturilor lactice și de anotimp. După introducerea culturii lactice și repartizarea ei uniformă în toată masa, laptele este lăsat în repaus în scopul “maturării”.
Maturarea brânzeturilor este un proces biochimic complex realizat sub acțiunea enzimelor diferitelor microorganisme și este rezultatul unor procese ca: proteoliza, dezaminarea, decarboxilarea, lipoliza, degradarea acizilor grași, zaharoliza, fermentarea acidului lactic, acțiunea sinergică a unor substanțe cu implicații în aromă și savoare.
În faza maturării laptelui are loc o hidratare a substanțelor proteice, iar prin formarea de acid lactic sunt inhibate bacteriile gazogene reziduale; de asemenea, se produce o întărire a globulelor de grăsime, se modifică componența sărurilor minerale, iar prin reducerea conținutului de lactoză se previne dezvoltarea ulterioară a unor bacterii nedorite.
Bacteriile lactice mai asigură și formarea desenului caracteristic al brânzei, precum și a compușilor care imprimă aroma și gustul specific.
CAPITOLUL II. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A IAURTULUI [9, 13, 17]
II.1. Tehnologia de fabricare a iaurtului
Tehnica nouă de a găsi noi tulpini de microorganisme îi conferă produsului fermentat însușiri noi organoleptice și terapeutice superioare, dar și perfecționarea mijloacelor de combatere a bacteriofagilor.
Factorii care influențează consistența iaurtului sunt: compoziția laptelui, conținutul în substanță uscată și natura sărurilr minerale. Pentru a realiza un iaurt de calitate superioară cu o consistență densă pe o structură coloidală mai legată, care să oprească separarea zerului sunt necesare:
– ridicarea conținutului de substanță uscată prin amestecarea laptelui de vacă cu lapte de oaie sau bivoliță în proporție de 10-30%, prin concentrare de lapte concentrat, lapte presmântânit 1-3% sau integral;
– pentru a corecta defectul de coagul moale ce se crează în urma tratării termice prelungite se va adăuga 10-15g de clorură de calciu la 100 l lapte.
Există șanse ca în anumite limite de variație a parametrilor, procesele tehnologice de fabricare a iaurtului să se deosebească de la țarã la țarã.
De exemplu, în peninsula Balcanică și în Olanda cel mai răspândit iaurt este cel fluid, dar la noi în țară se prepară iaurtul compact, cu o consisteță densă.
Laptele destinat fabricării iaurtului are un conținut de grăsime care variază mult. Astfel, în Elveția este 4 %, în Ungaria 5 %, în Olanda 2.5 %, în Franța 1.5 %. La noi se prepară trei tipuri de iaurt: iaurt extra, iaurt gras și iaurt slab.
Pentru a obține o consistență bună la iaurtului este necesară încălzirea laptelui la 85-95ºC cu menținerea de 15-30 minute, urmată de o denaturare a proteinelor solubile, care în urma acidifierii, vor precipita împreună cu cazeina. În același timp, se va îmbunătăți consistența produsului doar dacă vor crește posibilitățile de hidratare a cazeinei.
La unele procedee se recomandă încălzirea laptelui destinat fabricării iaurtului la 110- 120ºC.
Laptele, în Olanda, se pasteurizează la temperatura de 85ºC cu menținerea de 5 minute, în Germania la tenperatura 90ºC cu menținerea 5-10 minute, în Franța la 105ºC, iar în Anglia laptele se va fierbe timp de 5- 10 minute.
Pentru a prepara un iaurt tip extra este necesar ca laptele să se concentreze sub vid, până la un conținut de 4 % grăsime și 15 % substanță uscată.
Se utilizează operația de omogenizare doar în cazul în care se adaugă lapte praf sau în cazul concentrării și se efectuează la temperatura de 50-60ºC, la o presiune cuprinsă între 150-200 atmosfere. Există instalații care realizează pasteurizarea, concentrarea și omogenizarea.
Omogenizarea reprezintă unul dintre mijloacele cele mai eficace de îmbunătățire a consistenței iaurtului și chiar a gustului. În timpul omogenizării, particulele de cazeină se aglomerează formându-se un coagul mai moale. Consistența iaurtului este fină, zerul se elimină mai greu, iar în timpul termostatãrii grãsimea nu se descompune la suprafațã.
Pentru fabricarea iaurtului, uneori se folosește laptele parțial omogenizat, deoarece acesta are un gust mai bun decât cel al laptelui complet omogenizat.
Laptele, după ce se pasteurizează, se rãcește la aproximativ 45ºC și se însãmânțeazã cu 2-3% maia fațã de cantitatea laptelui prelucrat.
Dupã agitare, laptele va fi îmbuteliat și capsulat. Pentru a împiedica rãcirea laptelui sub temperatura de termostatare este necesar să se facă cât mai rapid repartizarea laptelui însãmânțat în pahare sau borcane, iar pentru acestui scop, instalațiile de umplut trebuie sã aibă o capacitate corespunzãtoare volumului producției de iaurt a fabricii. Se recomandã și încãlzirea prealabilă a borcanelor în termostate sau trecerea borcanelor printr-un tunel de încãlzire.
Termostatarea se realizează în bãi de apã, dulapuri sau camere termostat, la o temperatură de 42-45ºC și dureazã 2-3 ore. Trebuie sã se urmãreascã menținerea cât mai constantă a temperaturii de fermentare și sã se evite vibrațiile sau mișcarea recipientelor cu lapte.
Unele țãri folosesc un alt procedeu ce constă într-o termostatare prealabilã a șarjei totale în vanele de însãmânțare. Fermentarea se face pânã ce se obține o aciditate de circa 45º Thorner, apoi se distribuie în recipiente mici. După distribuire se continuă fermentarea.
De la un timp încoace, se extinde un procedeu ce constã în însãmânțarea și îm fermentarea completã a laptelui omogenizat în vane și repartizarea coagului în ambalaje. Iaurtul care este preparat astfel are o consistențã cremoasã, similară cu a smântânii și nu separã zer.
Dacă temperatura de termostatare se menține cât mai constantã (nu se acceptă variații mai mari de 20ºC), iar durata de termostatare nu se prelungește peste cea normală, raportul optim dintre cele douã specii de bacterii din maia se menține relativ constant. Se obține un iaurtul acid și lipsit de aromă, atunci când numãrul streptococilor se reduce simțitor datorită temperaturii care este apropiatã de 50ºC și a duratei prelungite de fermentare. La o temperaturã de aproximativ 40ºC se obține un produs aromat dar lipsit de aciditate, deoarece streptococii se dezvoltă în detrimentul lactobacililor. La o temperaturã prea scãzutã se pot dezvolta germeni strãini, care sunt eventual prezenți.
Aflarea cu exactitate a momentului final al coagulãrii, unde fermentarea trebuie să fie întreruptã, se poate face organoleptic, în funcție de caracterul coagulului sau aciditatea produsului. Coagulul este uniform, suficient de dens, iar când se înclină recipientul, nu trebuie sã se dezlipească de pe pereți. Întreruperea termostatãrii se face atunci când are loc o separare de zer limpede la zgârierea suprafeței coagulului. În cadrul unui experiment s-a realizat cã fermentarea iaurtului se oprește la o valoare a pH-ului de 4.65-4.7 și o aciditate de 80-90ºThorner, dar dacă se depășesc aceste limite va rezulta un produs necorespunzãtor.
Dacă asigurarea calitãții iaurtului se face printr-o întrerupere a fermentãrii în momentul optim, termostatele trebuie să aibă un pH-metru reglat la pH=4.65. Electrozii pH-metrului se adaugă într-unul din borcanele care se află în curs de fermentare, iar în momentul când se stinge pH-metrul se emit niște semnale luminoase sau acustice. Termostatele dotate cu dispozitivele de înregistrare a pH-ului, pot permite o control sigur asupra modului de lucru în secție.
Dupã ce se întrerupe termostatarea, urmează o rãcire cu apã rece prin stropirea sau cufundarea iaurtului, ce se realizează în douã trepte: o prerãcire pânã la temperatura de 20ºC sau prin deschiderea ușilor camerelor și o rãcire propriu-zisã la 3-4º C într-un depozit frigorific.
Prin prerãcire se împiedică supracoagularea și procesul de sinerezã. Prin rãcirea propriu-zisã se obține o consistență corespunzãtoare, iar iaurtul va suferi un proces de maturare, coagulul devenind mai compact, urmată de accentuarea aromei specifice.
Durata păstrării iaurtului în depozitele frigorifice este cuprinsă între 12 și 24 ore. La evacuarea din întreprindere, acesta trebuie sã aibã o aciditate maximã de 115º Thorner și o temperatură sub 80ºC.
Gustul iaurtului de bunã calitate este acrișor, plãcut și este dat de aciditatea lui. Lactoza din lapte nu se scindeazã complet (aproximativ 1-1.3%). Fermentația înceteazã atunci când conținutul în acid lactic devine 1.2-1.5%. Limita de scindare a lactozei poate fi mai mare La unele specii de bacterii lactice cum ar fi Lactobacillus bulgaricus. Acesa poate forma pânã la 3 % acid lactic, adicã aproximativ de 2.5 ori mai mult decât alte bacterii lactice.
Aroma iaurtului reprezintă una din însușirile cele mai specifice ale acestuia, fiind unul din indicii importanți ai calitãții. Aroma caracteristicã a iaurtului este dată în mare parte de prezența aldehidei acetice, ce este produsã de bacteriile lactice în procesul fermentãrii.
În ultimii ani s-a încercat îmbogãțirea iaurtului în vitamina C. Imediat dupã fabricare, conținutul natural de acid ascorbic este în medie 1-1.5 mg %, dar pânã ajunge la consummator, mai scade cu 20 – 50 %.
Microflora iaurtului va descompune pânã la 50 % din aceastã cantitate,în momentul adãugării de vitamina C (25 mg ) înainte de fermentare, iar pierderile de acid ascorbic în primele 24 de ore de la fabricare sunt în circa 10 %.
II.2. Schema tehnologică de fabricare a iaurtului
CULTURI DE BACTERII LACTICE
Fig. 1. Schema tehnologică de fabricare a iaurtului prin procedeul clasic
II.3. Descrierea operațiilor tehnologice
Recepția, filtrarea și curãțirea laptelui
Laptele de vacã, oaie sau bivolițã, folosit pentru fabricarea iaurtului, este recepționat, filtrat și curãțit de impuritãțile, apoi este supus prelucrãrii conform schemei tehnologice.
Normalizarea laptelui
Normalizarea conținutului de grãsime al laptelui se face în funcție de tipul produsului fabricat, astfel:
– iaurt slab, din lapte smântânit cu maxim 0.1% grãsime;
– iaurt gras, din lapte cu 2.8% grãsime;
– iaurt foarte gras, special, din lapte cu 6.0% grãsime.
În standardul produsului mai este prevăzut un sortiment de iaurt extra, foarte gras, din lapte cu 4% grãsime și 15% substanțã uscatã, obținându-se prin concentrarea parțialã a laptelui, o operațiune ce se poate realiza în fabricile sau secțiile prevăzute cu instalații de concentrare cu vacuum, special prevãzute în acest scop.
Pasteurizarea laptelui
Pentru fabricarea iaurtului, laptele trebuie pasteurizat la temperaturi înalte de 85-87°C, timp de 25-30 min., dar se recomandã ridicarea temperaturii la 90-95°C timp de 3-5 minute.
Acest regim de pasteurizare se folosește cu scopul distrugerii tuturor formelor, posibil prezente,de microorganisme, a bacteriilor dãunãtoare a microflorei banale a laptelui, formatã din bacterii lactice, drojdii și mucegaiuri, realizându-se astfel condiții favorabile pentru dezvoltarea bacteriilor lactice alese cu care se însãmânțeazã laptele. În urma încãlzirii laptelui la temperaturi înalte, o parte din substanțele proteice conținute precipitã,iar fosfații și citrații solubili devin parțial sãruri insolubile, determinând o îmbunãtãțire a consistenței produsului prin obținerea unui coagul mai dens. Pentru a preveni contaminarea laptelui cu diferite bacterii, regimul de pasteurizare prevãzut și mãsurile de igienã necesare trebuie respectate.
Rãcirea laptelui
Dupã expirarea timpului de menținere la temperaturi ridicate (85-87°C sau 90-95°C), răcirea laptelui se face în vanele de fermentare sau în rezervorul instalației de pasteurizare, la temperatura de 45-48°C pentru a fi însãmânțat cu culturi lactice. Operațiunea se efectuează prin introducerea apei reci de la rețea, între pereții dubli sau canalele spirale ale vanei, sub o agitare continuã a laptelui.
Depãșirea temperaturii la care se face rãcirea laptelui în comparative cu temperatura optimã de dezvoltarea microflorei specifice iaurtului (43-45°C) are ca scop acoperirea pierderilor de cãldurã produse în mod inevitabil în timpul preambalãrii și a manipulãrii ambalajelor cu laptele însãmânțat, pânã la introducerea în termostat.
Însãmânțarea laptelui
Pentru fermentarea laptelui și realizarea produsului cu proprietãți specifice, laptele este însãmânțat cu o culturã liofilizatã de bacterii lactice prin "inoculare directã", ce conține bacterii lactice termofile: Streptococcus termophilus și Lactobacillus delbruekii ssp. bulgaricus. Însãmânțarea laptelui se mai poate face cu maia de bacterii lactice selecționate.
Pentru o repartizare cât mai uniformã a culturilor , laptele trebuie agitat atât în timpul adãugãrii culturilor, cât și dupã aceea. Corelarea cantitãților de lapte din vanã cu capacitatea termostatului, are un rol important în însămânțarea laptelui, adică, întreaga cantitate de lapte însãmânțat și ambalat, obținut dintr-o vanã, sã intre în totalitate în camera termostat existentã.
La stabilirea cantitãților de lapte ce se însãmânțeazã, se ține cont de capacitatea mașinii de ambalare, pentru ca operațiunea sã nu dureze prea mult (cel mult o orã), deoarece o duratã prea mare ar putea dãuna procesului de coagulare a laptelui.
Ambalarea laptelui
Laptele însãmânțat folosit la fabricarea iaurtului, poate fi ambalat în:
– pahare din material plastic, cu capacitatea de 125-500 g, sunt închise prin termosudare
– cu capace din folie de aluminiu.
– flacoane din material plastic (PET), capacitatea de 250- 1000 g, sunt închise cu capac înfiletat,
– gãletuțe din material plastic, cu capacitatea de 1000 g, sunt închise cu capac aplicat, sigilat și prevãzute cu mâner flexibil
Condițiile pe care trebuie sã le îndeplineascã ambalajele folosite sunt la fel ca cele de la ambalarea laptelui de consum. Trebuie respectate prevederile din Normele igienico-sanitare pentru alimente și Norma sanitarã veterinarã, care face referință la materialele folosite la confecționarea ambalajelor, dar și la condițiile în care se face ambalarea produsului în secția de fabricație.
Operațiunea de ambalare propriu-zisã se realizează în funcție de felul ambalajelor și a utilajelor folosite.
Fermentarea laptelui
Este o importantă fază a procesului de fabricație, constând în crearea condițiilor de temperaturã potrivită pentru dezvoltarea microflorei specifice iaurtului ce dă naștere fermentării și coagulării laptelui.
Navetele cu ambalaje din material plastic ce conțin lapte însãmânțat, sunt băgate în camera de termostatare și stivuite pe mai multe rânduri, păstrându-se pentru fermentare 2.5-3 ore la temperatura de 42-45°C, în acest timp având loc coagularea laptelui. Respectarea acestor parametri are o mare importanțã, deoarece de aceasta depinde obținerea unui produs de calitate corespunzãtoare, cu proprietãți specifice. În cazul în care temperatura de termostatare este sub cea prevãzutã, are loc o dezvoltare a streptococilor lactice ce produc un produs mai aromat și o aciditate mai redusã, iar dacã temperatura de termostatare este mai ridicatã, are loc dezvoltarea lactobacililor ce produc un produs cu aciditate mai ridicatã, ce are gustul acru mai pronunțat, iar aroma mai redusã.
Încãlzirea aerului în camerele de termostatare se face cu aeroterme încãlzite electric cu apã caldã sau abur de joasã presiune, reglarea temperaturii realizându-se automat, de la un tablou de comandã montat pe peretele exterior al termostatului, fiind prevãzut cu termometru pentru indicarea temperaturii din termostat.
Pentru o încãlzire cât mai uniformã a tuturor ambalajelor cu lapte însãmânțat, este necesară o ventilație permanentã a aerului, iar navetele de PVC trebuie sã fie prevăzute cu orificii pe toate pãrțile. La stivuirea în camerele de termostatare navetele sau baxurile formate sunt așezate pe paleți din material plastic (sau pe navete goale) și se lasă spații libere de circulație și control pe toate pãrțile. Trebuie evitată apropierea prea mare de sursele de încãlzire, deoarece ar putea duce la o supraîncãlzire a ambalajelor pe anumite porțiuni.
Stabilirea momentului final de încheiere al fermentării laptelui are un rol important și este o operațiune care verifică coagulul din câteva ambalaje ce se deschid și se înclinã într-o parte. Coagulul trebuie sã fie compact, bine format, pentru a evita desprinderea de pereții ambalajului și eliminarea zerului. Fermentația incompletã este dată de apariția unui lichid lãptos, iar eliminarea de zer indică că momentul optim al fermentãrii a fost depãșit. De asemenea, stabilirea momentului în care fermentarea laptelui s-a încheiat se face și pe bazã de analizã de laborator prin determinarea aciditãții, care trebuie sã fie cuprinsã între 80-90ºThorner.
.
Prerãcirea produsului
Se face în termostate care au dușuri sau curenți de aer rece și realizează hidratarea coagolului, prin absorbția umidității și evitarea separării de zer.
Rãcirea produsului
Dupã ce termostatarea s-a încheiat, va avea loc răcirea produsului ce se realizează în două etape:
– prerãcirea pânã la temperatura de 18-20°C se va face în camera de termostatare, prin întreruperea agentului de încãlzire și 38°C ventilarea aerului, aceastã operațiune având rolul de a întãri coagulul, prevenind astfel defecte ce țin de consistența produsului, datorită manipulãrii o data cu introducerea în camera frigorificã.
– rãcirea la temperatura de 3-4°C se efectuează în camera frigorifică. Astfel, iaurtul suferã un proces de maturare fizicã, coagulul devenind mai compact, aroma se accentueazã, gustul este unul plãcut.
La secțiile de capacitate micã,unde se realizeazã zilnic, într-un singur ciclu, o producție de iaurt mai redusã, este necesar să se folosească camere de termostatare ce sunt prevãzute, pe lângã instalația de încãlzire și cu posibilitãți de rãcire la temperaturile necesare, în acest caz, în aceeași încãpere sunt effectuate termostatarea, prerãcirea și rãcirea profundã a produsului.
Depozitarea produsului
Iaurtul se depoziteazã în camere frigorifice curate,ce sunt dezinfectate și lipsite de mirosuri strãine, dar care au temperatura de 4-8°C . La depozitarea iaurtului este obligatoriu să se respecte condițiile prevãzute de Normele de igienã și Norma sanitarã veterinarã.
Caracteristicile calitative optime ale iaurtului sunt obținute dupã 10-12 ore de menținere la temperatura de depozitare, de aceea nu este indicatã livrarea înaintea expirãrii acestei perioade de pãstrare.
CAPITOLUL III. STUDIU DE CAZ: IAURTUL [5, 12, 14, 15, 20]
III.1. Microflora esențială a iaurtului
Microflora esențială a iaurtului este produsă de bacteriile lactice termofile Streptococcus thermophilus și Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus. Cele două specii, pentru a obține aroma satisfăcătoare, este necesar să fie în proporții aproximativ egale, ele putându-se să se dezvolte prin protocooperare. Datorită efectului proteolitic pe care îl au, lactobacilii creează un efect favorabil asupra dezvoltării streptococilor pentru că se formează peptide mici și aminoacizi, iar principalul aminoacid fiind valina. Aminoacizii liberi si cocii se găsesc în lapte, în concentrație redusă, dar când laptele are acțiune proteolitică redusă, aceștia se dezvoltă puțin. Streptococii, pentru a îmbunătăți creșterea bastonașelor, trebuie să producă acidul formic din acid piruvic în condiții anaerobe și să formeze rapid CO2. În laptele puternic încălzit, efectul stimulator al acidului formic rămâne neobservat, deoarece acesta se obține prin descompunerea lactozei. Pentru a se aplica un tratament termic cât mai moderat laptelui (de exemplu, 5-10 minute la 85-90º C) este esențial să se producă acid formic de către streptococci. Producerea acidului lactic mult mai repede decât în culturile pure individuale se datorează faptului căcele două bacterii din cultura starter pentru iaurt au un efect de stimulare reciprocă. Pentru că în iaurt se pot constata și unele efecte de inhibare a bacteriilor, streptococii nu se mai pot dezvolta atunci când se atinge un anumit nivel de aciditate. O mare importanță pentru dezvoltarea bacteriilor din iaurt și de asemenea pentru calitatea acestuia o au protocooperarea, dar și efectele inhibatoare.
Deoarece streptococii la fel ca și lactobacilii participă la proprietățile iaurtului, tulpinile bacteriene trebuie să fie desemnate cu atenție pentru a putea forma o combinație potrivită. Prezența ambelor specii trebuie să fie într-un număr important în produs, atât în cultură cât și în cultura starter. De proprietățile tulpinilor depinde foarte mult raportul optim dintre coci și bacili, acesta fiind de aproximativ 1:1 și va fi mentinut atunci când proporția de inocul este de 2.5%, durata termostatării de 2.5 ore la 45ºC, iar aciditatea finală a culturii este de de 90-100º Thorner. În cursul termostatării culturii se poate modifica raportul între specii. Streptococii, la început, se dezvoltă mai repede pentru că lactobacilii formează factorii de creștere și datorită faptului că aceste substanțe se adaugă cu inoculul (în special în fabricarea iaurtului coagulat). Între timp, multiplicarea cocilor este încetinită datorită acidul lactic format. Lactobacilii încep să se multiplice mai repede în momentul când se formează factorii de creștere de către streptococi (CO2 și acid formic). La sfârșit, raportul initial între tulpini va fi restabilit, iar iaurtul va avea aciditatea dorită. Numărul de lactobacili înepe să fie predominant în momentul când se continuă termostatarea sau are loc o răcire insuficientă a iaurtului finit.
Durata de termostatare. Când durata de termostatare este scurtă, pe lângă faptul că realizează o aciditate scăzută, poate determina și o proporție de streptococci prea mare în iaurt. Deoarece transferul culturii starter se repetă, după o durată scăzută de termostatare are loc o dispariție a lactobacililor din cultură. Pentru a realiza o creștere a preponderenței lactobacililor în cultura starter și iaurt este necesar o durată lungă de termostatare.
Procentul de inocul. Viteza producerii acidului lactic se poate mări doar dacă se crește proporția de inocul. În momentul când se ridică mai devreme aciditatea, unde cocii se dezvoltă mai încet, are loc o creștere a numărului de lactobacili (la o durată de termostatare aceeași). Proporția între bacterii poate evolua în favoarea cocilor, doar dacă procentul de inoculum este scăzut.
Temperatura de termostatare. Temperatura optimă de termostatare a lactobacililor este mai mare decât a cocilor. Dacă termostatarea se face la temperatura ușor peste 45ºC, raportul va fi în favoarea bacililor, însă dacă incubarea se face la o temperatură sub această valoare are loc dezvoltarea streptococilor.
Pentru a menține sau restabili proporția corectă între speciile de bacterii este necesar să se aleagă condițiile corecte de dezvoltare. Prin utilizarea intensivă a culturilor starter concentrate se asigură o corectă compoziție bacteriană a culturii starter.
III.2. Substanțele de gust și aromă în iaurt
Substanțele contribuiesc atât la gustul și aroma iaurtului, dar și la structura și consistența acestuia și sunt formate în cursul fermației de către bacteriile S. thermophilus și L. Delbrueckii ssp. bulgaricus . Componentele ce au influențe majore sunt următoarele:
Acidul lactic din lactoză este format de cele două bacterii. Din descompunerea lactozei se obține galactoza. Aceasta rămâne netransformată, iar concentrația molară a galactozei va crește odată cu reducerea conținutului de lactoză.
Partea cea mai mare a glucozei este transformată pe cale homofermentativă. S. thermophilus formează acid lactic L(+), iar L. Delbrueckii ssp. bulgaricus acid lactic D(-). Izomerii sunt produși în cantități aproximativ egale. CO2, acid acetic și etanol se produc în cantități reduse. Concentrația de acid acetic din iaurt este de 0.03-0.05 kg/m3 (0.5-0.8 mM), iar de etanol de 0.01-0.04 kg/m3 (0.2-0.7 mM). Etanolul, deoarece are un prag de recunoaștere/detecție ridicat, nu contribuie la aroma iaurtului. În mod normal, conținutul de acid lactic este de 0.7-0.8% (80-100 mM).
Aldehida acetică. Este o substanță esențială pentru aroma caracteristică a iaurtului. Majoritatea este formată de lactobacili, ce are ca precursor important treonina. Treonina se află în concentrație relativ redusă în lapte și rezultă din proteoliza determinată de lactobacili. Conținutul de aldehidă acetică din iaurt este de 10 mg/kg (0.2 mM).
Diacetilul. S. thermophilus se găsește într-o măsură mai redusă, L. Delbrueckii ssp. bulgaricus formează diacetil pe aceeași cale ca și leuconostocii sau Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. Diacetilactis. Pentru că bacteriile din iaurt nu pot descompune acidul citric, acidul piruvic obținut dinfermentația lactozei este singurul precursor al diacetilului. Conținutul de diacetil din iaurt este cuprins intre 0.8 și 1.5 mg/kg (0.01-0.02 mM).
Polizaharide. Bacteriile din iaurt pot forma un strat „filamentos” (glicocalix), ce constă din lanțuri de polizaharide și este format din galactoză și alte glucide. Atunci când acestea sunt parțial secretate în lichid se numesc expopolizaharide (EPZ).
Polizaharidele sunt esențiale pentru consistența iaurtului, având chiar un rol important pentru tipul de iaurt fluid. Chiar dacă diferite tulpinile bacteriene prezintă o variație a cantității de polizaharide produse, nu este stabilită o corelație strânsă cu consistența iaurtului.
III.3. Tipurile de iaurt
Produsul lactat fermentat cel mai cunoscut este iaurtul. De-a lungul anilor, pe plan mondial a avut loc o creștere a consumului de iaurt și încă este în creștere în multe alte țări. În ziua de astăzi, s-a produs o mare varietate de sortimente de iaurt, ce se pot diferenția între ele datorită consistenței, gustului și aromei. De la un produs la altul, textura și vâscozitatea iaurtului pot varia considerabil. Acestea pot să fie simple (naturale) sau cu diferiți aditivi (fructe și arome).
Caracteristicile tehnologice principalele ale tipurilor de iaurt sunt următoarele:
· iaurt coagulat ce este termostatat și răcit în ambalaje după dozare;
· iaurt-băutură ce se bazează pe tehnologia iaurtului fluid; coagulul este amestecat, omogenizat și răcit înaintea de ambalare;
· iaurt fluid ce este coagulat în tancuri și răcit înainte de ambalare;
· iaurt concentrat ce este termostatat în tancuri, concentrat și răcit înainte de ambalare.
· iaurt congelat ce este termostatat în tancuri și congelat prin procedee la fel ca al înghețatei;
Iaurtul de toate tipurile prezintă un aspect neted, strălucitor și un gust proaspăt, acru și aromat, iar pH-ul final este cuprins între 4-4.5.
III.4. Factori ce influențează calitatea iaurtului
Obținerea practică a unui iaurt de calitate superioară se face prin întrunirea unei seriii de condiții de calitate ale materiei prime și tehnologice.
Cultura starter se prepară în condiții riguroase de igienă, laptele ce este destinat iaurtului poate fi tratat preliminar într-un mod special, iar coagulul obținut trebuie să aibă un tratament mecanic cât mai delicat. Cei mai multi producători au ca scop obținerea: unei vâscozități ridicate, atât pentru un iaurt fluid cât și pentru iaurt coagulat; unui produs stabil, ce are textură și aromă bună, dar și atingerea unor randamente ridicate. Pentru a atinge aceste obiective trebuie luați în considerare mulți factori. Acești factori sunt următorii:
· Alegerea laptelui materie primă
· Standardizarea compoziției laptelui
· Aditivii laptelui
· Dezaerarea
· Omogenizarea
· Tratamentul termic
· Alegerea, prepararea și utilizarea culturii starter
· Fermentarea laptelui
· Proiectarea instalațiilor și a secției de fabricație
III.4.1. Condițiile pentru laptele materie primă
Laptele utilizat la fabricarea iaurtului trebuie: să fie de calitate bacteriologică ireproșabilă, să aibă un conținut redus de microorganism, să nu conțină substante care să împiedice dezvoltarea normală a bacteriilor din cultura starter, cum ar fi: antibioticele, bacteriofagii, resturi de detergenți și antiseptici utilizați la spălarea și dezinfectarea instalațiilor și ambalajelor.
Fermierul trebuie să ia laptele doar de la animalele selecționate și controlate permanent sub aspect sanitar-veterinar. Cei de la fabrică trebuie să analizeze fizico-chimic și microbiologic laptele, cu mare atenție.
III.4.2. Standardizarea compoziției laptelui
Materia primă folosită pentru fabricarea iaurtului este laptele de vacă integral (cu peste 3.5% grasime) sau degresat (0.5-1% grasime) și laptele altor specii (oaie, bivolita, etc.). Poate fi utilizat și laptele de capră, dar datorită concentrației ridicate de α-cazeină, coagulul format în cursul fermentației este mai moale decât în cazul altor tipuri de lapte. Iaurtul din lapte de capră este destinat persoanelor care prezintă alergie la laptele de vacă.
Concentrația de grăsime din lapte trebuie să fie corelată cu gustul și/sau cererile pieței și cu valoarea optimă a substanței uscate negrase (SUN). În laptele de vacă, nivelul SUN este de 8.5-9% din care aproximativ 4.5% este lactoză, 3.3% proteine, 2.6% cazeină și 0.7% proteine din zer și 0.75% săruri minerale, iar fiecare dintre aceste componente sunt vitale pentru obținerea unui iaurt corespunzător: lactoza reprezintă sursa de energie pentru bacteriile lactice, proteinele și substantele minerale (calciu, fosfor) asigură structura de bază a gelului. Deoarece concentrația de SUN din laptele lichid nu este suficientă pentru ca produsul finit să prezinte o strucură/consistență corespunzătoare este necesar să se crească valorea SUN între 12 și 17%. Concentrația de SUN depinde de tipul iaurtului fabricat. Astfel, laptele destinat fabricației unui iaurt de calitate superioara, de exemplu iaurt natural coagulat, trebuie sa conțina 17% SUN, pe când nivelul standard dintr-un iaurt fluid cu fructe este de 14% SUN.
Pentru a obține o structură convenabilă a gelului și o consistență tipică, conținutul natural de SUN din lapte trebuie saă se mărească cu 1-3%. Prin determinarea densității, ce are o valoare între 1.035 si 1.60 g/ml, se realizează controlul valorii SUN. Când iaurtul din laptele degresat sau iaurtul cu un conținut redus de grăsime are un coagul mai moale decât cel obținut din laptele integral, conținutul de SUN trebuie să crească mai mult. Conținutul de SU din lapte este reglat în fazele finale ale procesului de pregătire în vederea însămânțării cu cultura bacteriană prin îndepărtarea parțiala a apei (concentrarea termică sau separare prin membrane) sau prin adaosul substanței uscate din lapte (lapte praf, lapte concentrat, cazeinați, CPL, CPZ). Prin creșterea substanței uscate negrase (SUN), în special a concentrației de cazeină și proteinele zerului, se obține o vâscozitate și o stabilitate mai mare a iaurtului. Această creștere poate fi realizată prin unul din procedeele următoare:
· concentrare termică;
· adăugare de lapte praf sau lapte concentrat;
· adăugare de cazeinat/coprecipitat proteic/concentrat proteic UF;
· osmoză inversă.
Îndepărtarea apei prin concentrare. Îndepărtarea apei se face în instalații de concentrare sub vid, laptele fiind tratat la temperaturi mai moderate se va realiza eliminarea apei cu consumuri mai reduse de energie.
Adaosul de lapte praf sau lapte concentrat. Laptele degresat praf ce se obține prin pulverizare va fi reconstituit într-o vană la temperatura de 40º C într-o proporție de 1/5, iar produsul obținut va fi adăugat în laptele destinat iaurtului sub agitare. Prin dozarea continuă a acestui amestec în fluxul de lapte se asigură o distribuție omogenă a ingredientelor adăugate.
Îndepărtarea apei prin separarea prin membrane. În acest proces, substanța uscată este mărită prin ultrafiltrare, sau se adaugă în lapte retentatul-UF. Pentru concentrarea întregii cantități de lapte, se practică un factor de concentrare de 1.4.
Produsul obținut prezintă o bună capacitate de acidifiere chiar dacă prin UF, proporția de lactoză este redusă, iaurtul obținut are o consistență relativ fermă. Adaosul de retentat poate fi comparat cu creșterea de SU prin utilizarea laptelui concentrat.
Substanța uscată negrasă din lapte este mărită cu 1-3%. Laptele destinat iaurtului este standardizat la un conținut de grăsime ce variază intre 0.1 și 4%. Dacă conținutul de grăsime este mai scăzut, sensibilitatea coagului la tratamentele tehnologice va fi mai mare. Pentru ca această sensibilitate să fie atenuată, substanța uscată negrasă este adesea mai mare în iaurtul din lapte degresat decât în iaurtul din lapte cu conținut de grăsime ridicat.
În întreprinderile mici, creșterea concentrației de Substanța uscată negrasă se face prin adăugare de lapte degresat praf, dar în fabricile mari acest efect este obținut prin concentrare sub vid sau prin ultrafiltrare.
Fiecare procedeu influențează compoziția și caracteristicile iaurtului, astfel: adaosul de lapte degresat determină creșterea concentrației tuturor componentelor substanța uscată negrasă; evaporarea sub vid determină concentrarea în egală măsură a constituenților laptelui; iar ultrafiltrarea produce o creștere selectivă a proporției de proteine și grăsime. Alegerea practică a procedeului folosit este condiționată de considerații economice.
III.4.3. Dezaerarea laptelui
La produsele fabricate din laptele fermentat, conținutul de aer în lapte trebuie să fie cât se poate de scăzut. Practic, încorporarea aerului în lapte este de neînlăturat, mai ales când substanța uscată negrasă este mărită prin adăugarea laptelui praf, dar se recomandă dezaerarea laptelui. Dezaerarea are loc într-o fază anterioară procesului de pasteurizare.
Dezaerarea laptelui prezintă următoarele avantaje:
• îmbunătățirea condițiilor de lucru a omogenizatorului;
• îmbunătățirea stabilității și a vâscozității iaurtului.
• mărirea eficienței pasteurizării laptelui;
• dezodorizarea (eliminarea substanțelor nedorite de gust și miros);
Dezaerarea se face la o presiune de 0,7-0,8 bar și 70-75º C.
Dacă creșterea de substanță uscată se efectuează prin vaporizare va avea loc un efect simultan de dezaerare a laptelui.
III.4.4. Omogenizarea laptelui
După atingerea nivelului dorit de substanța uscată negrasă , laptele integral se omogenizează la temperature de 58-60ºC și la o presiune de aproximativ 13-20 MPa (130-200 bar). Omogenizarea lapteluiui degresat este deseori considerată opționala, doar dacă stabilizatorul a fost adăugat în faza de creștere a substanței uscate negrasă. Omogenizarea are scopul de a reduce dimensiunea globulelor de grăsime din lapte sub 2,0μm, având ca rezultat următoarele consecințe favorabile:
· previne separarea smântânii în timpul termostatării iaurtului coagulat fabricat din lapte integral;
· îmbunătățeste vâscozitatea iaurtului fluid datorită intensificării fenomenului de absorbție a globulelor de grăsime pe micelele de cazeină;
· intensifică gradul de alb al iaurtului natural prin creșterea dispersiei luminii de către globulele mici de grăsime.
Omogenizarea, pe lângă faptul că asigură încorporarea tuturor ingredientelor solide, reduce concomitent riscul fenomenului de sinereză în iaurtul coagulat.
Se mai cunosc și procedee de omogenizare realizate la 85-90º C și presiuni de aproximativ 250 bar. Omogenizarea se face înainte de pasteurizarea propriu-zisă. În ultimul caz, se obține o consistență mai bună a iaurtului, dar există riscul recontaminării microbiene.
III.4.5. Tratamentul termic al laptelui
Laptele folosit pentru iaurt trebuie să fie pasteurizat în condiții standardizate. Procedeul HTST convențional este un procedeu ce nu produce denaturarea proteinelor din zer necesară pentru o bună consistență a coagulului, astfel că tratamentul termic recomandat este la temperaturi și o durată de menținere superioare acestui regim. Proteinele din zer ce sunt denaturate, limitează sinereza, putând împiedica separarea zerului din coagul.
Pentru a putea inactiva germenii de recontaminare este necesar să se facă o încălzire suplimentară, prin mărirea gradulului de inocuitate a produsului și prin asigurarea unei dezvoltări mai bune a microflorei iaurtului.
Omogenizarea parțială se realizează astfel: smântâna este amestecată cu o cantitate de lapte degresat având ca rezultat un conținut de 13-20% grăsime și un volum de 20-27% din cantitatea totală de lapte. Amestecul poate fi omogenizat într-o singură etapă la 130 bar sau în două etape la 150 bar si 30 bar la temperaturi de 50-70ºC.
Tratamentul laptelui destinat fabricării iaurtului are următoarele efecte:
· se obține unprodus cu coagul ferm și mai stabil;
· se reduce numărul total de germeni din lapte (și distrugerea bacteriilor patogene) pentru a se asigura condițiile optime pentru dezvoltarea bacteriilor din cultura starter;
· se modifică proprietățile fizico-chimice ale cazeinelor și se denaturarează proteinele zerului; sub formă denaturată, proteinele zerului și, în particular, β-lactoglobulina se atașează de micelele de cazeină;
Cea mai folosită combinație temperatură/timp este cea de 90ºC/5 minute, unde proteinele zerului sunt denaturate în proporție de 90-100%, conferind coagulului o capacitate ridicată de a lega apa. Dar, pasteurizarea poate fi înlocuită cu sterilizarea laptelui (135÷140º C, câteva secunde), prin injecție directă cu abur sau printr-o încălzire indirectă, unde se constată o vâscozitate mai redusă a produsului.
Pasteurizarea se realizează în instalații cu plăci prevăzute cu sector de menținere, sau în tancuri echipate cu agitatoare.
III.4.6. Aditivi folosiți în fabricație
Ingredientele folosite în producția de iaurt convențional sau diverse tipuri de iaurt (de ex. iaurtul cu fructe) trebuie să prezinte un gust și o aromă plăcute, dar care nu maschează aroma specifică a iaurtului.
Aditivii folosiți la fabricarea iaurtului sunt: stabilizatori, substanțe de îndulcire si, eventual, vitamine, în conformitate cu reglementările din fiecare tară.
Stabilizatorii sunt folosiți pentru îmbunătățirea structurii și a consistenței iaurtului deoarece, ca și coloizi hidrofili, sunt capabili să lege apa, măresc vâscozitatea și contribuie la prevenirea separării zerului din iaurt. Tipul de stabilizator și proporția în care este adăugat sunt determinate experimental de fiecare producător, pentru condițiile concrete de fabricație. Folosirea unui stabilizator nepotrivit sau într-o doză prea mare, face ca produsul să prezinte o consistență și o structură tare, cauciucoasă.
Hidrocoloizii, datorită caracteristicilor fizico-chimice, sunt aditivi ceai mai utilizați pe scară largă în industria alimentară și sunt substanțe macromoleculare și hidrofile, solubile în apă sau fază apoasă, ce pot fi dispersate și absorb apa determinând formarea unor soluții cu vâscozitate mare, suspensii sau geluri la concentrații foarte reduse. Aceștia sunt utilizați pentru următoarele efecte: modificarea consistenței sau realizarea și menținerea unei texturi definite (ingrediente pentru creșterea vâscozității, stabilizatori, agenți de legare, agenți de gelifiere, emulgatori).
Aproape toți hidrocoloizii importanți din punct de vedere tehnologic sunt de origine vegetală sau animală. Cei mai importanți hidrocoloizi sunt următorii :
a) pectine, polizaharide cu grad ridicat sau redus de esterificare, ce sunt obținute în general din mere și reziduuri de citrice.
b) extracte de plante, de exemplu guma arabică, guma ghatti și altele.
c) polizaharide și semințe de leguminoase (galactomanani); făină de caroba.
d) extracte din alge roșii că agar-agar, carrageenan, furcelaran sau din alge brune că alginatul.
e) derivați semisintetici ai celulozei: eterul alchilceluloza, carboximetil celuloza de sodium (CMC).
f) amidon și derivați ai amidonului; amilopectina și amiloza, amidon de cartofi, orez, porumb și altele.
g) polizaharide de fermentație din reacții microbiologice; xanthan.
h) de origine animală, gelatina, cazeinati, coprecipitate proteice.
Criteriile pentru a alege hidrocoloizii sunt proprietățile funcționale și prețul acestora. Pe scară relativ largă se utlizează gelatina obținută din piele de porc prin preluare acidă (tip A) sau din piele și oase de bovine prin prelucrare alcalină (tip B). Compoziția gelatinei este următoarea: proteina 84-86%, minerale max. 2.5%, apa 8-12%. Datorită apariției encefalopatiei spongiforme bovine (boala vacii nebune) se interzice utilizarea gelatinei de bovine pentru a preveni riscul răspândirii bolii.
O importanță tehnică majoră o are punctul izoelectric; fiind cuprins între pH 8 și 9 pentru tipul A și pH 4.8 și 5.4 pentru tipul B. Valorile de pH ale produsului și gelatinei trebuie să fie în domenii diferite, astfel pentru produsele lactate se utilizează gelatina de tip A. Gelatina se comercializează sub formă de pulbere sau granulară, cu proprietăți instant și dimensiunea particulelor între 0.1-10 mm.
Pentru utilizarea gelatinei în procesul de producție se prepară o soluție apoasă prin dizolvare într-un volum 5-10 ori apa caldă (aprox. 60º). Soluțiile de gelatină se folosesc între 55-65ºC, imediat după preparare.
O serie de cercetări urmăresc influența unor preparate de amidon modificat și a unor combinații între diverse tipuri de amidon (de porumb, tapioca) și hidrocoloizi (pectina, gelatina, etc) asupra caracteristicilor iaurtului (vâscozitate, consistență, textură, gust, depozitare, stabilitatea la congelare-decongelare.
S-a dovedit că amidonurile speciale îmbunătățesc structura, vâscozitatea și durata de păstrare atât a iaurtului coagulat cat și fluid.
Cele care au determinat nivele mai mari de onctuozitate și cremozitate sunt tipurile de amidon din porumb cerat , iar amidonurile ce sunt modificate pe bază de tapiocă determină o ușoară aparență lichidă în comparație cu produsele de amidon menționate anterior.
Iaurtul cu un adaos de amidon modificat prezintă o bună stabilitate: la 3 săptămâni de la fabricație, textura a fost comparabilă cu cea înregistrată după câteva zile,deoarece amidonurile din porumb cerat asigură stabilitatea texturii, prevenind exudarea zerului din coagul. Prezența amidonului în PLF nu afectează viteza de acidifiere în cursul fermentării.
S-a stabilit că produsul ce conține amidon N-Lite D (porumb cerat) a rămas stabil în urma tratamentului de congelare-decongelare a iaurtului, în timp ce din formula standard se elimină până la 18% zer concomitent cu o reducere a vâscozității de până la 90%. Astfel amidonul menționat este recomandat pentru folosire la fabricarea iaurtului congelat.
La interacțiunea dintre amidonul N-Lite D și gelatină în fabricarea iaurtului cu conținut redus de grăsime, la 3 zile de la fabricație, s-a constatat o vâscozitate superioară în comparație cu proba martor. În studiile făcute cu privire la interacțiunea pectinei cu lapte praf și amidon, s-a constatat că o concentrație de 1% amidon Hi Flow (porumb cerat) crește vâscozitatea în mod semnificativ, mai alea la valori scăzute ale SU din lapte și pectină și transmite iaurtului o structură onctuoasă, catifelată, prevenind sinereza. Dacă substanța uscată din lapte crește se îmbunătățește vâscozitatea și structura coagulului. Se poate obține același nivel al vâscozității fie cu 12% SU din lapte și 0,85% amidon Hi Flow, fie cu 15% SU din lapte și 0.22% amidon Hi Flow. Astfel că este posibil să se reducă substanța uscată din lapte și implicit costurile fabricației. Dacă se utilizează o concentrație de 0.2% pectină, nu se previne sinereza formând o structură granulară a coagulului. Calitatea iaurtului poate fi îmbunătățită dacă la 1.8% SU din lapte se folosește amidon Hi Flow 0.5% și o cantitate redusă (0,1 de pectină).
Iaurtul natural, dacă se produce în condiții corespunzătoare,nu necesită adăugarea stabilizatorilor, deoarece, în mod obișnuit, se formează un coagul cu structură fină și o vâscozitate normală. Stabilizatorii sunt importanți în producția de iaurt cu fructe și sunt adăugați în proporție de 0.1-0.5%.
În anumite perioade ale anului, capacitatea de coagulare a laptelui poate fi mai redusă datorită concentrației scăzute de ioni de calciu. În acest caz, se a adăuga CaCl2 în proporție de 0.02-0.04%.
Substanțele de îndulcire sunt zaharoza și glucoza, ce se adaugă în iaurtul cu fructe în proporție de 7-15%. Însă și fructele conțin în mod obișnuit 50% din SU ca zahăr. În iaurtul natural se pot adăuga doar mici cantități de zaharoză.
Zaharoza poate fi adăugată simultan cu stabilizatorul dar, pentru a se elimina riscul contaminării cu spori de drojdii sau mucegaiuri, se face un tratament prin încălzire a amestecului. Doar adaosul de zahăr în proporție de 7-10% poate determina o inhibare a dezvoltării bacteriilor lactice, manifestată printr-o prelungire a perioadei de termostatare. S-a observat o reducere a creșterii și a activității metabolice a bacteriilor din cultura starter atunci când concentrația de substanță uscată din lapte, stabilizator și zahar este de 20-22%.
Vitamina C se adaugă uneori în iaurt.
Ingredientele folosite la fabricarea iaurtului pot fi: preparate din fructe ca siropuri, gemuri, fructe conservate, marrmelade, geluri de fructe, fructe ca atare, concentrate de fructe, pulpe de fructe îndulcite, fructe congelate, cu zahar, arome naturale și coloranți.
Preparatele din fructe sunt produsele ce pot fi reprezentate de fructe, componente de fructe și zahăr, dar și de extracte, arome, agenți de colorare, agenți de legare, acizi alimentari, preparate care au fost conservate fie prin tratament termic, fie cu antiseptici chimici.
Nivelul adaosurilor de fructe este de 10%, dar cu condiția ca aroma de fructe să nu o domine pe cea a iaurtului. Cele mai utilizate ingredient sunt mixurile sterilizate de fructe că cele de fragi, cireșe negre sau caise, sau combinații între mure și caise, caramel și caise sau piersici și coacăze. Fructele congelate sunt preferate de căte producători deoarece apreciază aroma lor mai naturală, dar ele să fie lipsite de spori de drojdii sau mucegaiuri.
Modul de încorporare a amestecului de fructe va depinde de volumul producției. După această operație are loc dozarea în ambalaje din polipropilena/polistiren (150g pentru porții individuale sau 500 g pentru porții familiale) și închiderea cu folie de aluminiu.
Produsul finit este depozitat,inclusiv în rețeaua de distribuție,la 2-40C.
III.4.7. Înlocuitori pentru grăsime
Au ca scop reducerea conținutului de grăsime și înlocuirea acestuia cu componente cu valoare energetică mai redusă. Dar aceste ingrediente trebuie să prezinte aceleași caracteristici tehnologice, reologice și organoleptice ca și grăsimea și să răspundă cerințelor nutriționale, legale și economice.
În practică, sunt utilizate următoarele categorii de înlocuitori de grăsime:
a) amidon modificat, cum ar fi „Maltrin 040 maltodextrin” (amidon de porumb hidrolizat enzimatic). Ingredientele acestea au gust neutru, absorb apa și influențează textura prin efectele de îngroșare și formare a gelului.
b) polisteri ai zaharozei, cum ar fi „Olestra” este un amestec molecular de hexa-, hepto- și octoesteri ai zaharozei cu acizi grași cu catena lungă. Aceste ingrediente au o consistență similară cu a grăsimii, rezistă la încălzire și au o valoare energetică egală cu zero nefiind hidrolizate de bacterii și enzime în tractul gastrointestinal. Siguranța toxicologică trebuie să fie dovedită prin teste de durată.
c) proteine, cum ar fi „Simplesse 100” (proteine micronizate din zăr coagulate prin încălzire sub presiune) sau „Lactoprodan 80” (concentrat proteic din zer UF). Substituenții de grăsime din această categorie prezintă un mare interes pentru industria laptelui „Simplesse 100”, deoarece are un pH final de 6.0-6.5 foarte favorabil în aplicațiile practice și dimensiunea particulelor poate fi redusă prin măcinare la 0.5-2.5μm. În acest domeniu de mărime, ele au dimensiunea globulelor de grăsime omogenizate, astfel că perrmit formarea unei structuri fine în produsele în care sunt adăugate și a unei percepții organoleptice de structură „cremoasă” și „moale” caracteristică pentru o grăsime de calitate bună.
III.4.8. Fermentarea laptelui
Fermentarea reprezintă o operație importantă în fabricarea iaurtului. Laptele este adus la temperatura de însămânțare sau fermentare, fiind de 40-45 0C (în funcție de cultura bacteriană utilizată). Timpul de termostatare pentru cultura standard este de 2.5-3 ore, iar pentru cultura cu acidifiere moderată este de 6-9 ore.
Fermentația lactică este introdusă de însămânțare prin intermediul hidrolizării lactozei în glucoză și galactoză. După aceea, glucoza se descompune pe diferite moduri în acid lactic. Galactoza stă la dispoziția fermentației, deoarece este nefolosită mai mult timp decât glucoza și lactoza. Din acest motiv, galactoza și lactoza reziduală se găsesc în iaurt. Prefermentarea se formează în urma acestei etape ale fermentației, neavând schimbări structurale evidente.
Gelul acid se formează datorită scăderii treptate a pH-ului (sub 5.0), având pH-ul izoelectric maxim de 4.65 în timpul fermentației principale.
O dată cu constituirea structurii gelului, crește astfel și vâscozitate, procesul fiind controlat prin intermediul unei măsurări obiective. Pentru a avea ca rezultate o legare bună a apei, o consistență specifică și evitarea divizării zerului din coagul, este necesar ca scopul obiectivului să fie acela de a deține o vâscozitate ridicată.
Pe parcursul creării gelului, nu trebuie să fie influențe mecanice, precum vibrațiile sau șocurile, deoarce pot disturba constituirea structurii, iar laptele trebuie să rămână complet constant.
Termostatarea și fermentarea sunt realizate în funcție de calitatea produsului finit și structura instalației, astfel:
a) în tancuri de fermentare (iaurt fluid și de băut)
b) în ambalajul de vânzare (iaurt coagulat)
c) prefermentare continuă în tancuri și fermentarea principală în ambalaje (iaurt coagulat)
d) fermentarea continuă (în principal pentru iaurtul fluid și iaurtul de băut)
Fermentarea în ambalaje. Preferementarea și fermentarea principal se formează în urma păstrării în camere termostat climatizate, a laptelui adus la temperatura de însămânțare și proporționat în ambalaje de vânzare. Este considerat un tratament bland pentru produs, unde procesul de fermentare se realizează după dozare și ambalare.
Dezavantajele acestui procedeu sunt următoarele: consumul mare de energie și manoperă pentru încălzirea și răcirea camerelor termostat și dirijarea navetelor cu ambalaje.
Termostarea în tancuri de fermentare. Datorită consumului de energie și manoperă, această tehnologie este considerată avantajoasă. În urma tratării prealabile, laptele trece prin următoarele etape: aducerea la temperatura de fermentare, transferarea în tancuri de fermentare, însămânțarea cu culturi bacteriene specifice, adăugarea eventualelor ingrediente, precum și păstrarea la temperatura de termostatare. După fermentare, sunt adăugați aditivi, deoarece aceștia au un control mai bun asupra procesului de fermentare.
Etapele pe care trebuie să le parcurgă coagulul, după terminarea fermentării, sunt următoarele: agitarea, răcirea la 30ºC și ambalarea. Adăugarea aditivilor ce cauzează creșterea vâscozității iaurtului fluid, se produce deoarece în ambalaje apare o solidificare structurală, vâscozitatea fiind diferită de cea a gelului obținut la finalul fermentărpii.
Prefermentarea continuă. Se produce realizarea iaurtului cu coagul ferm în condiții admisibile de consum de energie. Fermentația se face în două etape:
a) Prefermentarea cu acidificare la pH 5.2-5.0 (37-50ºThorner); laptele rămâne lichid
b) Fermentarea principală cu coagularea cazeinei și formarea gelului, la pH 4.65 (70ºThorner)
Primă etapă se face în tancuri de fermentare, unde după ce se ajunge la pH-ul cerut și după ce se adaugă cultura starter, laptele eliminat continuu se înlocuiește cu un lapte proaspăt ce nu este însămânțat, dar este adus la temperatura de termostatare. Se adaugă cultura starter doar la începerea perioadei de prefermentare, pentru ca aceste cantități utilizate să fie scăzute cu 90%.
Se realizează fermentarea finală și alcătuirea coagului în momentul când laptele prefermentat este proporționat în ambalaje de vânzare și mutate în camere termostat.
Fermentarea continuă. Pentu a realiza această fermentare este nevoie de tancuri de fermentare specifice, deoarece în acestea se formează gelul într-un procedeu special. Datorită consumului de energie și manoperei, acest procedeu este avantajos, dar are nevoie de un nivel ridicat de automatizare.
Fermentarea laptelui reprezintă o etapă tehnologică importantă pentru fabricarea iaurtului, fiind formată din 2 faze: cea de însămânțare și cea de termostatare. În urma tratamentului termic, laptele se răcește la temperature de 42ºC, iar apoi indifferent de modul de însămânțare, cultura de producție trebuie să fie compusă dintre Str. Thermophiles și L. bulgaricus.
Între speciile de bacterii se află interacțiuni sinergice. Str. thermophilus formează CO2 și acidul formic ce poate simula dezvoltarea și metabolismul bacteriei L. bulgaricus; iar lactobacilii prin activitatea lor proteolitică pun în libertate aminoacizii din proteinele laptelui, fiind important deoarece pot crește rapid streptococii.
Următoarele rezultate practice ale interacțiunii dintre cele două specii sunt:
• în cultura mixtă, cele două bacterii sunt mult mai active, fapt ce metabolizează în totalitate lactoza în acid lactic în 3-4 ore (același număr de celule dintr-o singură specie realizează un nivel de aciditate asemănător în 12-16 ore);
• metaboliții obținuți de cele două specii de bacterii, în special aldehida acetică în proporție de până la 40 mg/kg, îi dă iaurtului o aroma considerată diferită în comparație cu alte produse lactate acide;
• cantitățile însemnate de substanțe polizaharidice (EPZ) secretate de câteva tulpini ale acestora, pot influența avantajos vâscozitatea și aspectul comercial al produsului finit.
Însămânțarea repezintă procesul de inoculare a celor două specii de bacterii lactice caracteristice pentru fabricarea atât a iaurtului natural, cât și până la iaurtul cu fructe.
Pentru a garanta o acidifiere corectă este necesară o cantitate suficient de mare de cultură de bacterii (maia) însămânțată. Un excedent de maia este dorit unui deficit, pentru că se atenționează rezultatul unor condiții defavorabile (lipsa unor factori de creștere, prezentă unor antibiotice, faza de latentă prea lungă) și se împiedică apariția defectului de structură granulară și sinereză rezultat în urma unei acidifieri lente.
Nu trebuie să se depășească valorile de 0.5 și 1% pentru cantitatea minima și de 5-7% pentru cantitatea maximă datorită faptului că un excedent de acid lactic poate provoca o structură granulară, concomitent cu o fermentație prea rapidă.
Termostatarea în cazul iaurtului convențional, coagulat, se realizează astfel: laptele se amestecă cu maia, iar acest amestec este proporționat în ambalaje (unde se introduce extractele de fructe și zahărul în cazul iaurtului aromatizat), după care sunt termostatate la o temperature potrivită. Pentru iaurtul fluid, laptele însămânțat este termostatat în tancuri.
În timpul termostatării are loc o creștere a fermentației lactice, ce are ca rezultat formarea acidului lactic, aflat sub influența a celor doi factori principali: temperatura și durata de menținere.
Fermentația lactică poate să fie dirijată atât la o temperatură constantă, cât și la o temperatură regresivă. După o anumită perioadă de termostatare, se încheie încălzirea pentru o scaădere progresivă a temperaturii cu următoarele consecințe favorabile:
• se evită supraacidifierea iaurtului;
• se reduce viteza de acidifiere și de creștere a populației bacteriene;
• se micșorează temperatura în momentul amestecării coagulului la cald (36-38ºC).
De viteza de răcire a iaurtului, activitatea culturii, de cantitatea de maia adaugată depinde durata de termostatare (2.5 și 3.5 ore).
III.4.9. Răcirea pentru oprirea fermentației
Se oprește activitatea bacteriilor lactice în momentul când aciditatea ajunge la un anumit nivel (0.7-0.8% acid lactic pentru iaurtul coagulat și 1-1.2% acid lactic pentru iaurtul fluid), iar pentru a se realiza această oprire se apelează la răcire care se face diferit în funcție de tipul iaurtului.
Iaurtul coagulat în ambalajele de consum se răcește în camerele frigorifice cu aer rece sau, așa cum se acționează în mod obișnuit, este circulat prin tunele de răcire și apoi depozitat la 2-4ºC.
După termostatarea în tancuri, în cazul iaurtului fluid, coagulul este răcit prin traversarea printr-un răcitor cu plăci sau tubular ce asigură un schimb de căldură rapid fără a provoca o acidifiere excesivă. Se introduce stabilizatorului deoarece previne deteriorarea coagulului.
După fermentare, răcirea trebuie să se realizeze cât ma rapid pentru ca postacidificarea iaurtului să fie sub 0,3 unități de pH (20-22ºThorner).
Temperatura de 15-20ºC trebuie păstrată timp de 1-1.5 ore, iar după această racier are loc o formare completă a aromei ce se realizează în aproximativ 2 ore. Apoi urmează o răcire finală a iaurtului la 5-6ºC, unde are loc depozitarea produsului finit până la livrarea în rețeaua comercială.
III.4.10. Condiționarea în ambalaje
Iaurtul este ambalat în două tipuri de ambalaje: pahare / borcane din sticla și pahare din plastic; recipiente din carton parafinat au fost practic înlocuite de cele din material plastic.
Paharele / borcanele pot fi fabricate fie în uzine specializate (fabrici de ambalaje din sticlă și uneori din plastic), fie sunt formate direct în mașina de condiționat. Această mașină asigură următoarele operații:
• se formează paharul din folia de material plastic (clorură de polivinil, clorură de polivinil și poliviniliden, PVC, PVC/PV, polistiren, laminat de șaran, polietilenă de joasă presiune);
• se dozează și se umple paharelor (în această fază se pot adăuga aromele, pulpa de fructe) sub pretectie bacteriologică cu aer filtrat (hota cu flux laminar);
• se închide ermetic paharele prin termolipire;
• se marchează data limită pentru consum;
• se grupează pe loturi (×4, ×8 etc.) în film plastic sau cutii de carton.
III.4.11. Procedee de conservare a iaurtului
Iaurtul ce se obține în condiții convenționale are o perioadă de conservare de min. 8-10 zile la o temperatură de 10ºC. Pentru a concentra producția și pentru a extinde comerțul cu acest tip de produse este necesar să se mărească durata de conservare la 3-4 săptămâni.
În acest scop se utilizează următoarele procedee:
a) Producția și ambalarea aseptică
b) Conservarea chimică
c) Conservarea termică
Producția și ambalarea aseptică. Procesul tehnologic trebuie astfel făcut ca atunci când după terminarea tratamentului termic al laptelui, să nu existe posibilități de contaminare cu drojdii, mucegaiuri și/sau bacterii altele decât cele prezente în cultura de însămânțare, iar pentru realizarea acestui scop se folosesc instalații de producție ermetice păstrate sterile prin circuite de spălare și dezinfectare.
În tancurile de fermentare aseptice, produsele sunt circulate prin intermediul aerului steril la presiune normală sau ușor mărită. Aerul steril se produce în compresoare speciale și este filtrat prin filtre speciale.
Ambalarea iaurtului se face în condiții aseptice sau în butelii de sticla în instalații adecvate. Sectorul steril al instalațiilor este alcătuit dintr-un tunel în care se păstrează o ușoară suprapresiune cu aer steril și care poate fi spălat și dezinfectat în sistem CIP.
Ambalarea aseptică în pahare din plastic prefabricate sterilizate cu H2O2 și uscate în aer cald se face în același mod. Conținutul de oxigen din partea superioară a ambalajelor umplute poate fi redus prin circularea aerului sau a unui gaz (de ex. CO2), astfel prelugindu-se durata de conservare a produsului.
Conservarea chimică, cu acid sorbic, previne dezvoltarea drojdiilor și mucegaiurilor, cu influente mult mai reduse asupra microflorei tipice a iaurtului. Din cauza pH-ului scăzut, temperaturile de încălzire pot fi mai scăzute decât la pasteurizare.
Termizarea se poate aplica iaurtului fluid și iaurtului băutură înainte de ambalarea aseptică folosind un regim termic de 60-65ºC și 8-10 s. Apoi produsul este răcit la max. 20ºC.
Iaurtului coagulat este termizat în ambalaje prin ridicarea temperaturii de termostatare la 72-75ºC și păstrate timp de 5-10 min.
Dacă se prelungește durata de conservare timp de aproape 10 săptămâni la temperatură ambiantă se poate obține un produs complet steril prin tratament UHT înainte de ambalarea aseptică.
III.5. Efectele benefice ale iaurtului
III.5.1. Generalități
Datorită compușilor Lactobacillus bulgaricus și Streptococcus thermophilus pe care îi conține, iaurtul ameliorează sau reface flora intestinală prin inhibarea acțiunii germenilor patogeni. Lactobacillus bulgaricus creează acidofilina, ce reprezintă o substanță cu proprietăți antibiotice. Un studiu efectuat pe șoarecii infectați cu Salmonella a dovedit că cei care s-au hrănit cu iaurt au o posibilitate de supraviețuire mai mare decât a celor hrăniți cu lapte sau apă.
Fermenții din iaurt pot să aibă și proprietăți anticancerigene, excluzând nitriții din celule, astfel conducând la o suprimare a incidenței cancerului. Anumiți specialiști spun că iaurtul previne stresul, un bun echilibru între serenitate și anxietate rezultând din capacitatea sangvină a substanței trytophane pe care o pun în libertate fermenții lactici.
Iaurtul are acțiuni extraordinare pentru flora intestinală. Fermenții lactici ai iaurtului participă la echilibrul florei intestinale, astfel este indicat persoanelor ce urmează un tratament antibiotic. S-au realizat numeroase studii științifice ce au dovedit acțiunea iaurtului asupra unor anumite forme de diaree. Bifidus activ reprezintă un ferment natural conținut de anumite iaurturi și este un atu prețios pentru pentru sistemul digestiv, când este utilizat zilnic, participând la lupta împotriva constipației. Iaurtul ii dă voie tranzitului intestinal să se regleze și stimulează secrețiile intestinale.
Se cunosc alimentele bune pentru sănătatea organismului și alimentele mai puțin sănătoase, sau care sunt consumate datorită gustului lor bun. Iaurtul ocupă un loc aparte: gustul lui este excelent iar beneficiile pe care le oferă sănătății îl fac să fie de neînlocuit în alimentație.
Capacitatea iaurtului de a preleva în întestin, microorganisme ce îi sunt de folos, este foarte bine venită după tratamentele îndelungate cu antibiotice puternice, care înlătură inclusiv flora normală din organismul nostru, situație în care germeni precum Candidă, o ciuperca prezentă obișnuit în mediu și pe mucoase, se înmulțesc excesiv.
Lactobacilus, unul din germenii iaurtului, ajută la refacerea intestinului, crește absorbția unor factori nutritivi, asigură sănătatea intestinului și stabilizează sistemul imunitar. Procesul dezvoltării acestor germeni duce la transformarea lactozei în acidul lactic. Oamenii cu deficiență de lactoză, enzimă care digeră zahărul din sânge, nu au probleme atunci când consumă iaurt, pentru că cea mai mare proporție de lactoză a fost prelucrată în timpul
Pentru a profita de toate calitățile iaurtului, trebuie ca el să aibă înscrisă pe el temperatura scăzută de conservare (2-6ºC) și termenul de garanție de maxim 30 de zile. Este indiciul cel mai sigur că iaurtul respectiv este unul veritabil sau, cum deja se obișnuiește să se numească, un “iaurt viu”.
În plus, alegând un astfel de iaurt, există garanția că este produs de o firma care se preocupă de crearea condițiilor de depozitare, transport și expunere la vânzare care să-i păstreze neatinse toate calitățile.
III.5.2. Efect de creștere a imunității
Iaurtul are originea în Asia și a apărut datorită nevoi de conservare a laptelui după muls. Se pare că procesul de transformare a laptelui în iaurt a început în Mesopotamia.
Cuvântul iaurt provine din limba turcă, din „youghurmak“ (a îngroșă).
În timp s-a văzut că iaurtul este un aliment care dezvoltă imunitatea organismului, prin întemeierea unui mediu propice pentru creșterea bacteriilor „prietenoase” din colon și întrerupe dezvoltarea agenților patogeni și a produșilor lor toxici de metabolism. În ziua de azi, pe piață există mai multe tipuri de iaurt cu conținut variabil de grăsime, cremoase, de băut, organice. Iaurtul tradițional a fost modificat pentru a corespunde cerințelor, astfel au apărut iaurturile cu fructe, musli, cu adaosul de zahăr. Conținutul de grăsime al iaurturilor existente pe piață variază de la 0.1% (cel dietetic) la 4%. Iaurturile cremoase au un adaos de smântână și consistență crescută. Bio-iaurtul se obține cu un anumit tip de cultura și de fermentare și are, în mod particular, efect de stimulare a digestiei. Iaurturile organice sunt făcute din laptele animalelor hrănite cu un anumit tip de furaj.
Există de asemenea iaurturi pasteurizate (cu un termen de valabilitate prelungit), iaurturi speciale pentru copii sau iaurturi congelate. Acestea din urma nu există pe piață românească.
În acest context, trebuie făcută diferență între iaurt și kefir. Kefirul este produs din lapte, însă cu o alta microflora de fermentație. Pe lângă bacteriile lactice, kefirul mai conține și o drojdie care generează cantități mici de alcool. Ca și iaurtul, și kefirul este un mijloc bun de stimulare a digestiei.
III.5.3. Sursă de vitamine și minerale
Un iaurt este bogat în calciu, vitamina B2, vitamina B12, potasiu și magneziu și înn substanțe nutritive, dar conține și proteine. Iaurtul are beneficiul de stimulare a digestiei. Deîndată ce ajuns în organism, acesta formează un mediu benefic pentru a crește bacteriile „prietenoase”. Microorganismele acestea sunt un ajutor fundamental pentru procesul digestiei și pentru protecție împotriva bacteriilor „neprietenoase”.
Datorită conținutului de calciu și de vitamina D, iaurtul joacă un rol foarte important în prevenirea osteoporozei. Prin consumul de iaurt se ameliorează hipertensiunea arterială. Studiul din Spania a cercetat această legătură dintre iaurt și apariția hipertensiunii arteriale. S-a demonstrat că acele persoane ce au consumat 2-3 porții de iaurt degresat pe zi au scăzut riscul apariției hipertensiunii arteriale la jumătate față de cele care nu au consumat iaurt.
III.5.4. Efect de distrugerea a agenților patogeni
Un studiu realizat de Departamentul Medical de Microbiologie, Dermatologie și Boli Infecțioase, de la Lund University, din Suedia, a demonstrat că dacă se utilizează probiotice în iaurturi (din genul Lactobacillus, Bifidobacterium sp, Saccharomyces boulardii), se pot aduce beneficii asupra stării de sănătate, astfel împiedicându-se creșterea unor agenți patogeni de genul Clostridium difficile, Campylobacter jejuni, Helicobacter pylori și rotavirus. În colon, probioticele au un rol în producere de antioxidanți ce au neutralizat radicalii liberi (nocivi pentru celule). Tot acest studiu a pus în evidență că un rol important în producere de substanțe bactericide pentru agenții patogenii gastrici și cei intestinali o au bacteriile probiotice și tot aceștia vor ocupa locurile de atașare la nivelul celulelor în detrimentul agenților patogeni intestinali, putând proteja astfel organismul de invazia lor. Tot acesta poate să fie mecanismul prin care probioticele împiedică bacteriile patogene să ajungă în sânge și de aici la ficat.
CAPITOLUL IV. DIMENSIONAREA PASTEURIZATORULUI CU PLĂCI [1, 2, 3, 6, 8, 16, 18, 19]
IV.1. Generalități
Pasteurizarea este operația care are drept scop distrugerea majorității microorganiselor și, în particular, a bacteriilor patogene nesporulate prezente în produs, cu cea mai mică pierdere posibilă a calităților senzoriale ale acestuia. Pasteurizarea produce și o inactivare a enzimelor responsabile de modificări biochimice nedorite cu scopul de a asigura produsului alimentar o stabilitate, în timp, biologică și biochimică.
Distrugerea microorganismelor cu ajutorul căldurii este imbunatățită în prezența unor compuși antimicrobieni: ioni de hidrogen, alcool etilic, bioxid de carbon, bacteriocine, uleiuri eterice etc. Sporii de Bacillus și de Clostridium, deși sunt foarte termorezistenți, sunt incapabili să germineze și să se dezvolte la un pH<4. Rezultă deci că produsele care posedă un pH mai coborât decât această valoare, pot fi stabilizate printr-un tratament termic moderat, la o temperatură mai mică de 100ºC.
Din acest motiv, împărțirea tratamentelor termice de stabilizare în pasteurizare și sterilizare după temperatura tratamentului, este relativă. În general, însă, se acceptă că tratamentul termic sub 100ºC se numește pasteurizare, iar tratamentul termic peste 100ºC se numește sterilizare. Curba evoluției temperaturii în interiorul produsului, funcție de timpul procesului termic, poartă denumirea de curba de termopenetrație sau THC (Temperature Hystory Curve).
Transferul de căldură se realizează prin:
– convecție, dacă este vorba de un lichid;
– conducție, dacă este vorba de un produs solid.
Foarte multe produse industriale nu corespund la nici unuia dintre aceste modele. Este cazul produselor formate din bucăți solide imersate într-un lichid, unde transferul de căldura se realizează prin convecție în lichid și prin conducție în solid, sau este cazul produselor la care, datorită eliberării de lichid în timpul sterilizării sau datorită transformărilor de consistență și de agregare a componentelor produsului, se poate spune că predomină conducția sau convecția în timpul încălzirii și răcirii, sau că într-o anumită perioadă de timp predomină convecția, pentru ca apoi transferul de căldură să se facă prin conducție (curbe frânte de termopenetrație). De obicei, evoluția temperaturii produsului se urmărește în centrul termic al produsului care, în general, se confundă cu centrul geometric al acestuia.
Instalațiile de pasteurizare cu plăci funcționează în condiții complet mecanizate, iar procesul de încălzire a laptelui este reglat automat, asigurându-se în mod constant și fără abateri parametrii prevăzuți (timp-temperatură). De asemenea, funcționarea instalației se face cu randament termic foarte bun (circa 80%) datorită recuperării căldurii în sectoarele prevăzute special în acest scop.
Instalația de pasteurizare cu plăci se compune în principal din :rezervor de alimentare cu plutitor , pompă centrifugală pentru alimentarea cu lapte, pasteurizatorul cu plăci propriu-zis , ventil de recirculare a laptelui, serpentină pentru menținerea laptelui pasteurizat , tablou de comandă și accesoriile necesare. De asemenea. instalația mai are în componență un separator semiermetic sau ermetic cu care funcționează în circuit.
Partea cea mai importantă a instalației este pasteurizatorul cu plăci, în acesta realizându-se procesele de preîncălzire, pasteurizare și răcire a laptelui. Este format din placa frontală, cadru suport pentru plăci, plăci schimbătoare de caldură prevăzute cu garnituri de etanșare, plăci despărțitoare, placă de presiune și sistemul de strângere a plăcilor. Prin așezarea pe cadrul suport a plăcilor și strângerea corespunzătoare a acestora se formează sectoarele prin care circulă laptele și agenții de încălzire-răcire. În funcție de complexitatea și capacitatea instalației , aceasta poate sa aibă plăci grupate în trei, patru, cinci sau chiar șase sectoare de plăci.
În figura 2 și 3 sunt prezentate schema circuitului laptelui în pasteurizatorul cu plăci și instalație de pasteurizare a laptelui cu separator de lapte, împreună cu componentele lor:
Figura 2. Schema circuitului laptelui în pasteurizatorul cu plăci
1.Rezervor de alimentare; 2. Pompa centrifugală; 3. Pasteurizatorul cu plăci; 4 Ventil de recirculare; 5. Serpentina de menținere; 6. Separator de lapte S1-S5 Sectoarele pasteurizatorului lapte nepasteurizat- lapte pasteurizat-lapte smântânit-smântână
Figura 3. Instalație de pasteurizare a laptelui cu separator de lapte
Pasteurizator cu plăci, prevăzut cu zonele: Z1 Pasteurizare, Z2 Încălzire, Z3 Preîncălzire, Z4 Preîncălzire cu apă de la rețea, Z5 Răcirea cu apă de gheață; 2. Rezervor de alimentare
3. Pompă centrifugală pentru lapte; 4. Separator de lapte; 5 Vas de alimentare ; 6. Rezervor pentru laptele smântânit; 7. Serpentină de menținere a laptelui; 8. Ventil de recirculare.
IV.2. Principii de funcționare
Procesul de pasteurizare și răcire a laptelui într-o instalație de acest fel se desfășoară astfel:
Din rezervorul de alimentare cu plutitor (1) laptele este trimis de către pompa centrifugală (2) în cel de al doilea sector de recuperare (S3) unde este preîncălzit până la temperatura de 30-35۫ºC de către laptele pasteurizat care circulă în sens contrar pe partea opusă a plăcilor.
Din sectorul de preîncălzire (S3) laptele este trimis la separatorul centrifugal pentru smântânire (6). În cazul în care nu este necesară smântânirea laptelui, atunci prin fixarea în poziție corespunzătoare a robinetelor prevăzute, laptele este dirijat direct în sectorul următor, fără să mai treacă prin separator. Laptele smântânit rezultat de la separator sau cel care nu a mai trecut pe la separator intră în primul sector de recuperare a pasteurizatorului (S2) unde este preîncălzit în continuare până la temperatura de 40-55º۫C de către laptele pasteurizat care circulă în sens contrar, pe partea opusă a plăcilor.
În continuare, laptele preîncălzit trece în sectorul de pasteurizare (S1) în care este încălzit la temperatura de 71-74۫ºC de către agentul termic (apa fierbere cu temperatura de 85-95۫ºC) ce circulă pe partea opusă a plăcilor.
Din sectorul de pasteurizare laptele este trimis printr-o conductă de inox la ventilul de recirculare (4). Acesta este defapt un robinet cu trei cai acționat pneumatic, ce are rolul de a schimba în mod automat circuitul laptelui, în funcție de temperatura pe care o are la ieșirea din sectorul de pasteurizare. Astfel, in cazul in care laptele nu are temperatura de pasteurizare prevăzută, de 71-74°C. Ventilul de recirculare intră în funcțiune la comenzile electro-pneumatice pe care le primește de la instalația de reglare automată a temperaturii, schimbă circuitul și trimite laptele înapoi în rezervorul de alimentare a instalației, situație ce se menține până când se realizează temperatura de pasteurizare. Dacă laptele are temperatura normala de pasteurizare (7l-74۫ºC), ventilul de recirculare se deschide în poziția ce permite trecerea laptelui în serpentina de menținere (5).
Menținerea timp de 15-20 secunde a laptelui la temperatura de pasteurizare se face în serpentine (5) amplasată în exteriorul pasteurizatorului , executată din țeavă de oțel inox și care este astfel dimensionată, încât prin parcurgerea ei să se asigure timpul de menținere prescris.
Din serpentina de menținere, laptele intră în primul sector de recuperare (S2), apoi în continuare, în cel de al doilea sector de recuperare (S3) și preîncălzește, prin cedarea căldurii, laptele ce intră în aparat circulând în sens contrar, pe partea opusă a plăcilor schimbătoare de căldură.
În continuare laptele pasteurizat, la care temperatura a scăzut la circa 35۫ºC trece în sectorul de prerăcire cu apa de la retea (S4), apoi în ultimul sector de răcire (S5) în care răcirea se face cu apă de gheață până la temperatura de 4-6۫ºC după care iese din instalația de pasteurizare și este trecut în tancul izoterm de depozitare.
Referitor la funcționarea instalațiilor de pasteurizare a laptelui cu plăci, se impun câteva precizări:
– ca agent termic de încălzire a laptelui în sectorul de pasteurizare se utilizează apă caldă, de la centrala termică, având temperatura de 85-95º۫C sau abur de joasă presiune (0.72 barri). În acest caz, instalația trebuie să fie prevăzută cu un boiler în care se prepară apă caldă și o pompă centrifugală pentru recircularea acesteia prin sectorul de pasteurizare. Pentru secțiile lipsite de centrală termică, sunt instalații de pasteurizare la care apa caldă se asigură prin încălzirea cu rezistente electrice, într-un corp separat (boiler) al instalației.
– pentru menținerea laptelui la temperatura de pasteurizare, instalațiile pot fi prevăzute cu serpentine sau cu un sector de plăci schimbătoare de căldură, pe care laptele pasteurizat, după ieșirea din ventilul de recirculare. Îl parcurge în două sensuri, adică, o dată pe o parte a plăcilor, apoi pe partea cealaltă, realizând astfel timpul de menținere stabilit.
– temperatura de pasteurizare și timpul de menținere a laptelui pasteurizat sunt stabilite pentru fiecare instalație de către firma furnizoare și acesti parametri trebuie să se încadreze în limitele prevăzute pentru regimul de pasteurizare aplicat. În ceea ce privește temperatura de pasteurizare, este posibil ca prin funcționarea instalației în regim 'manual' să se modifice temperatura între anumite limite, dar durata de menținere a laptelui pasteurizat, la instalațiile prevăzute cu serpentine sau sectoare de menținere, nu poate fi modificată, aceasta fiind stabilită prin construcția utilajului.
– pentru controlul temperaturii de pasteurizare a laptelui, acesta fiind parametrul cel mai important ce trebuie urmărit, pe tabloul de comandă este prevăzut un afisaj electronic a temperaturii și înregistrator (termograf) pentru trasarea pe o termogramă a temperaturii de pasteurizare în timpul funcționării instalației.
– toate operațiunile de comandă electrică și semnalizare optică a funcționării pompelor ce aparțin instalației și separatorului de lapte, se fac de la tabloul electric. De asemenea. în vecinătatea acestuia se află tabloul pneumatic de unde se asigură aerul comprimat necesar deschiderii și închiderii ventilului de recirculare pentru lapte.
IV.3. Dimensionarea utilajului
Pentru dimensionarea pasteurizatorului cu plăci se considerăun schimbător de căldură cu plăci tip Tehnofrig T – 5000. Caracteristicile tehnice ale schimbătorului de căldură cu plăci Tehnofrig T – 5000 sunt:
Criteriul Reynolds, caracteristic circulației laptelui:
Criteriul Prandtl:
Criteriul Nusselt:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție de la placă la lapte:
Viteza de circulație a apei calde se admite inițial
Se determină numărul de canale m2 care asigură circulația apei calde, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 = 44 canale și se recalculează viteza de circulație a apei calde:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Criteriul Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Criteriul Nusselt:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție de la apă la placă:
λ- conductivitatea termică a oțelului , 17.5 W/m K,
Coeficientul total de transmitere termică K:
Diagrama termică pentru circulația fluidelor în schimbătorul de căldură este:
75
65
28
6
A, m2
Fluxul termic transmis este:
Calculăm aria:
Numărul de plăci de lucru pentru circulația fluidelor este:
Aranjarea plăcilor pe zone se face ținând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m și de numărul de treceri, z.
Numărul total de canale din zonă este:
Numărul total de plăci va fi:
Dimensionarea zonei de recuperare II:
Viteza de circulație a laptelui se admite inițial
Se determină numărul de canale m1 care asigură circulația laptelui, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m1 = 7 canale și se recalculează viteza de circulație a laptelui:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Criteriul Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Criteriul Nusselt:
Viteza de circulație a apei calde se admite inițial
Se determină numărul de canale m2 care asigură circulația apei calde, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 = 44 canale și se recalculează viteza de circulație a apei calde:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Criteriul Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Criteriul Nusselt:
λ- conductivitatea termică a oțelului , 17.5 W/m K,
Coeficientul total de transmitere termică K:
Diagrama termică pentru circulația fluidelor în schimbătorul de căldură este:
T, oC
80
65 60
28
A, m2
Fluxul termic transmis este:
Calculăm aria:
Numărul de plăci de lucru pentru circulația fluidelor este:
Aranjarea plăcilor pe zone se face ținând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m și de numărul de treceri, z.
Numărul total de canale din zonă este:
Numărul total de plăci va fi:
Dimensionarea zonei de pasteurizare:
Viteza de circulație a laptelui se admite inițial
Se determină numărul de canale m1 care asigură circulația laptelui, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m1 = 7 canale și se recalculează viteza de circulație a laptelui:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
CalculămReynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Calculăm Nusselt:
Viteza de circulație a aburului se admite inițial
Se determină numărul de canale m2 care asigură circulația apei calde, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 =2 canale și se recalculează viteza de circulație a aburului:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Calculăm Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Calculăm Nusselt:
λ- conductivitatea termică a oțelului , 17.5 W/m K,
Coeficientul total de transmitere termică K:
Diagrama termică pentru circulația fluidelor în schimbătorul de căldură este:
119.6
74
65
A, m2
Fluxul termic transmis este:
Calculăm aria:
Numărul de plăci de lucru pentru circulația fluidelor este:
Aranjarea plăcilor pe zone se face ținând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m și de numărul de treceri, z.
Numărul total de canale din zonă este:
Numărul total de plăci va fi:
Dimensionarea zonei de răcire I
Dimensionarea zonei de recuperare II:
Viteza de circulație a laptelui se admite inițial
Se determină numărul de canale m1 care asigură circulația laptelui, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m1 = 7 canale și se recalculează viteza de circulație a laptelui:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Calculăm Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Calculăm Nusselt:
Viteza de circulație a apei calde se admite inițial
Se determină numărul de canale m2 care asigură circulația apei calde, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 = 43 canale și se recalculează viteza de circulație a apei calde:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
CalculămReynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Calculăm Nusselt:
λ- conductivitatea termică a oțelului , 17.5 W/m K
Coeficientul total de transmitere termică K:
Diagrama termică pentru circulația fluidelor în schimbătorul de căldură este:
74
19
44
14
A, m2
Fluxul termic transmis este:
Calculăm aria:
Numărul de plăci de lucru pentru circulația fluidelor este:
Aranjarea plăcilor pe zone se face ținând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m și de numărul de treceri, z.
Numărul total de canale din zonă este:
Numărul total de plăci va fi:
Dimensionarea zonei de răcire II:
Viteza de circulație a laptelui se admite inițial
Se determină numărul de canale m1 care asigură circulația laptelui, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m1 = 6 canale și se recalculează viteza de circulație a laptelui:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Calculăm Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Calculăm Nusselt:
Viteza de circulație a apei calde se admite inițial
Se determină numărul de canale m2 care asigură circulația apei calde, din relația:
Se alege un număr întreg pentru numărul de canale, m2 = 43 canale și se recalculează viteza de circulație a apei calde:
Coeficientul parțial de transfer termic prin convecție, α2, se folosește ecuația:
Calculăm Reynolds
Criteriul Prandtl se adoptă din tabele:
Calculăm Nusselt:
λ- conductivitatea termică a oțelului , 17.5 W/m K,
Coeficientul total de transmitere termică K:
Diagrama termică pentru circulația fluidelor în schimbătorul de căldură este:
T, oC
19
7
6
1 A, m2
Fluxul termic transmis este:
Calculăm aria:
Numărul de plăci de lucru pentru circulația fluidelor este:
Aranjarea plăcilor pe zone se face ținând cont de numărul de canale pentru o singură trecere, m și de numărul de treceri, z.
Numărul total de canale din zonă este:
Numărul total de plăci va fi:
Lungimea activă a schimbătorului de căldură este:
BIBLIOGRAFIE
Abdelkrim Azzouz – “Utilaj si tehnologie in industria laptelui “, Ed, Tehnica- Info Chisinau, 2002.
Banu Constantin – “Manualul inginerului “, vol. 2.
Chintescu Gh. et at. – Valorificarea subproduselor lactate, Ed. Tehnica Bucuresti, 1985.
Curs Microbiologie specială
Doureau 1968
Gh. Costin, Gr. Lungulescu – “ Valorificarea subproduselor din industria laptelui “
Gh. Costin – “ Tehnologia laptelui si a produselor lactate “, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1965.
I. Teodor Trașcă- ” Operații, aparate și utilaje în industria alimentară, Ed. AGROPRINT TIMIȘOARA, 2003
Radu Florina Adriana- ” Tehnologia laptelui și a produselor lactate, Ed. MIRTON TIMIȘOARA, 2006
Stoian C. et al. – “Tehnologia laptelui si a produselor lactate”, Ed. Tehnica Bucuresti ,1987
Vizireanu C., Banu C., – “ Procesarea industriala a laptelui”, Ed. Tehnica Bucuresti, 1998.
http://www.creeaza.com/familie/alimentatie-nutritie/TEHNOLOGIA-PRODUSELOR-LACTATE-562.php
http://chimie-biologie.ubm.ro/Cursuri%20on-line/GIURGIULESCU%20LIVIU/TEHNOLOGIE%20LAPTE%20PRODUSE%20LACTATE/Tehnologia%20produselor%20lactate.pdf
http://www.creeaza.com/afaceri/agricultura/LUCRARE-DE-DIPLOMA-AGRICULTURA385.php
http://colonhelp.ro/traieste-sanatos/iaurtul-aliment-viu.html
http://biblioteca.regielive.ro/proiecte/industria-alimentara/iaurtului-degresat-40090.html
http://www.foodpack.ro/produse/procesul-tehnologic-general-de-fabricare-a-produselor-lactate-acide/
file:///c:/Users/Colin/Desktop/Pasteurizare%20si%20Sterilizare.pdf
http://www.referatele.com/diverse/Pasteurizarea-laptelui623.php
http://colonhelp.ro/traieste-sanatos/iaurtul-aliment-viu.html
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Consideratii Privind Produsele Lactate Acide (ID: 112295)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.