Efectele Modificarii Concentratiei de Proteine In Zer Asupra Proprietatilor Fizice Si Stabilitatii Compusului Frisca
INTRODUCERE
Denumirea de smântână desemnează un produs cu un conținut de grăsime de minim 15%. Dacă acest conținut se găsește sub 15 % dar mai mult de 10 % produsul nu va putea fi denumit smântână ci de exemplu ’’semi smântână’’ sau ’’smântână pentru cafea’’ etc.
În trecut, smântâna se obținea prin smântânirea spontană a laptelui, datorită diferenței dintre grăsimea laptelui și restul compoziților acestuia; ulterior, și în prezent, ea se realizează cu ajutorul separatoarelor centrifugale, smântânirea spontană fiind practicată numai în gospodăriile oamenilor.
Prin smântânire se obține smântâna dulce și laptele smântânit (degresat). Smântâna dulce constituie materia primă din care se fabrică o serie de produse de mare importanță pentru alimentație, datorită calităților lor gustative, conținutului lor de grăsime ușor asimilabilă și a vitaminelor liposolubile. Astfel de produse sunt: smântână pasteurizată pentru frișcă, frișca bătută, smântână pentru alimentație etc.
Smântâna ca și materie primă, poate fi produsă în fabrici prin smântânirea laptelui proaspăt, sau este adusă de la fermele ce furnizează lapte. Oamenii, pentru a-și asigura laptele smântânit necesar hranei animalelor, smântânesc o parte a laptelui, trimițând smântâna rezultată secțiilor de produse lactate.
Principalele sortimente de smântâna de la noi din țara sunt: smântâna dulce și smântâna fermentată. Smântâna dulce poate fi de două tipuri: tip 14 (conținut de grăsime 14 %) și tip 32 (conținut de grăsime 32 %) și smântâna fermentată care poate fi tip 25 (conținut de grăsime 25 %), tip 30 (conținut de grăsime 30 %), tip 40 (conținut de grăsime 40 %). Fiecare firmă poate comercializa și alte tipuri în urma obținerii standardelor de firmă.
Scopul lucrării prezente a fost caracterizarea unor tipuri de smântână, din punct de vedere organoleptic (culoarea, aspectul, consistența, mirosul) și fizico-chimic (aciditate, pH, conținut de grăsime, indice de iod, indice de peroxid, controlul pasteurizării, determinarea conținutului de apă, determinarea conținutului de glucide, identificare falsificărilor).
CAPITOLUL 1. EMULSII
Generalități
Emulsiile sunt sisteme disperse de două lichide nemiscibile dintre care unul se află în fază de dispersie înaintată. Faza dispersată (faza internă) se găsește sub formă de particule (picături) și faza de dispersie (faza externă) se găsește sub formă lichidă continuă.
Majoritatea sistemelor alimentare au în compoziția lor substanțe nemiscibile cum sunt cele solubile în apă sau cele solubile în ulei, ceea ce ar conduce la o primă vedere la o incompatibilitate a existenței lor împreună.
Cele două faze nemiscibile trebuie să se amestece și să fie stabile pe întreaga perioadă de păstrare menținând neschimbate aspectul general, textura, gustul și palpabilitatea fiecărui produs în parte.
Contactul dintre grăsimi și apă este nefavorabil din punct de vedere energetic și astfel de dispersii sunt instabile din punct de vedere termodinamic. Din această cauză este necesar să se încorporeze, în emulsiile alimentare emulgatori și stabilizatori pentru prelungirea duratei de viață a acestora.
Fundamentarea științifică a teoriei emulsionării și a explicării fenomenelor care stau la baza formării emulsiilor a început abia în a doua parte a secolului trecut, când Ostwald dă prima explicație științifică a formării emulsiilor, făcând diferența, între emulsiile de tip U/A (ulei dispersat în apă) și cele A/U (apă dispersată în ulei). [1]
Clasificarea emulsiilor
În funcție de dimensiunea particulelor dispersate și aspectul general al emulsiei există:
macroemulsii (emulsii opace) în care diametrul picăturilor dispersate este cuprins între 0.1-10 μm ceea ce le oferă un aspect lăptos;
microemulsii (emulsii micelare) în care diametrul picăturilor dispersate este cuprins între 0.05-0.01μm și au un aspect aproape transparent și o vîscozitate mai mare. [1]
După caracteristicile fazelor care formează emulsia, acestea se împart în:
-emulsii de tip ulei în apă (U/A) în care faza internă este grăsimea iar faza externă este apa, de exemplu maioneza;
-emulsii de tip apă în ulei (A/U) în care faza internă este apa iar faza externă este o grăsime, de exemplu margarina, untul;
-emulsii complexe de tip apă în ulei în apă (A/U/A) care este un efect al emulsiei ulei în apă ale cărei picături conține picături de apă, de exemplu iaurtul. [1]
Reprezentarea sistematică a diferitelor tipuri de emulsii:
După modul de utilizare:
-emulsii utilizate ca atare de către consumator: untul, smântâna;
-emulsii utilizate ca ingrediente în alte produse: brânzeturi, produse de patiserie;
-emulsii care se destabilizează în tipul procesării pentru a forma structuri noi în produsul finit: înghețata.
După proveniență emulsiile pot fi:
-naturale (laptele, latexul diferitelor plante);
-artificiale (emulsii farmaceutice).
1.3 Stabilitatea emulsiilor
Cele mai importante proprietăți ale emulsiilor alimentare sunt: stabilitatea, comportamentul reologic, textura și aroma. Factorii care au influență asupra acestor proprietăți pot fi generalizați după cum urmează: tipul, concentrația emulgatorilor și faza uleiului, metoda de omogenizare și emulsionare, fază continuă. În ceea ce privește tehnologiile de preparare a emulsiilor alimentare, este rezonabil a fi utilizați emulgatori și stabilizatori din compoziții naturale și încorporarea uleiurilor vegetale cu valoare biologică sporită. [1]
Stabilitatea emulsiilor este asigurată, în principal, de potențialul zeta care implică existența la suprafața picăturilor dispersate a sarcinilor electrice de același semn, astfel că la interfața dintre două picături adiacente se formează un strat dublu electric de același semn, care face ca picăturile să rămână separate.
Instabilitatea emulsiilor implică reducerea potențialului zeta și se manifestă prin sedimentare, agregare, coalescență, primele două fenomene fiind reversibile, iar ultimul ireversibil, iar consecința este “spargerea” emulsiei.
Spargerea unei emulsii parcurge câteva faze distincte, prezentate în figura de mai jos, pentru cazul unei emulsii U/A:
“Spargerea” emulsiei are loc în etape (figura 1.6), dar procesul este inițiat prin coliziunea picăturilor dispersate aflate în mișcare browniană.
Etapa a doua o reprezintă agregarea picăturilor individuale și este dependentă de doi factori:
– frecvența de coliziune a particulelor dispersate;
– eficacitatea interacțiunilor care cauzează adeziunea picătură-picătură.
Agregatele se formează prin interacțiuni Van der Waals.
În etapa a treia are loc flocularea care poate fi perichinetică (floculare prin mișcare determinată termic) și ortochinetică (datorită diferenței de viteză de sedimentare sub influența forței gravitaționale).
Flocoanele se realizează prin intermediul legăturilor hidrofobice și de hidrogen. Prin compresiunea stratului dublu electric, care poate fi indusă prin creșterea puterii ionice a sistemului (fazei de dispersie), se va realiza o legătură mai puternică, deoarece picăturile se pot apropia mai mult unele de altele (figura 1.7).
În final se ajunge la coalescență prin contopirea picăturilor mici în picături foarte mari de grăsime (ulei), cu o suprafață mai mică în comparație cu picăturile mici. [1]
Atunci când faza dispersată este puțin solubilă în faza de dispersie, poate avea loc și fenomenul de disproporționalitate, ceea ce înseamnă o creștere a picăturilor mari pe seama celor mici și o contractare a picăturilor mici.
Dacă densitățile celor două faze ale emulsiei sunt diferite, cele două faze au tendința de separare, fenomenul fiind numit ecremare și este analog cu separarea smântânii din lapte.
Stabilitatea unei emulsii depinde de următorii factori:
– gradul de dispersare al fazei interne;
– calitatea stratului de interfață;
– vîscozitatea fazei de dispersie;
– raportul fază/volum total;
– greutatea specifică a fazelor.
Stabilitatea emulsiei poate fi realizată și prin creșterea vîscozității fazei de dispersie, prin adaosul unei substanțe de îngroșare, în care se reduce frecvența coliziunilor dintre picăturile dispersate.
În practică se utilizează ambele mijloace și chiar cu aceeași substanță utilizată în primul rând ca emulgator.
În cazul emulsiilor U/A, emulgatorul (indiferent de natura lui) formează un strat monomolecular, la interfața dintre picăturile de ulei și apă. În acest strat molecular “capetele” polare ale emulgatorului, pătrund (respectiv fac legătura) în faza apoasă, în timp ce “coada” emulgatorului, care reprezintă un lanț hidrocarbonat nepolar, se orientează și pătrunde în faza ulei (picăturile dispersate), fenomenul având loc și în cazul emulsiilor A/U, datorită caracterului ambifilic al emulgatorului (Figura 1.8 ).
Eventualele particule solide aflate în emulsie acționează în funcție de capacitatea de “udare” de către o fază sau alta, cele menționate fiind arătate în figura 1.9
Stabilitatea unei emulsii poate fi considerabil mărită prin adaosul unui emulgator, care învelește picătura dispersată și realizează o bariera energetică ce împiedică coalescența picăturilor dispersate care intră în coliziune. [1]
Moleculele de emulgatori ambifilici se pot agrega în diferite moduri în stratul care acoperă picătura dispersată în funcție de geometria lor.
Agregatele (figura 1.10) includ:
a) micele;
b) vezicule cu un singur perete;
c) straturi multilamelare, fiecare lamelă fiind cu dublu strat;
d) multilamele, cu dublu strat membranar la fiecare lamelă, aranjată concentric (lipozomi);
e) pachete de micele sub formă de bastonașe.
Agregatele de la punctele c și e sunt faze lichide – cristaline lamelare și respectiv hexagonale.
CAPITOLUL 2. STUDII DIN LITERATURA DE SPECIALITATE
2.1 Dezvoltarea tranzitorie a proprietăților produsului frișcă
Frișca trebuie să îndeplinească anumite caracteristici organoleptice, fizico-chimice și microbiene. Frișca de bună calitate are conținutul de grăsime în jurul valorii de 30-40% pentru a putea fi mixată. Spuma trebuie să îi dubleze volumul și să fie stabilă pe perioada depozitării. Bulele mecanice pot fi folosite în estimarea perioadei de valabilitate pentru frișcă deoarece aspectul și gustul sunt o consecință directă a interacțiunilor complexe între bulele mecanice și simțurile noastre. Bamforth a observat că spumele cu o distribuție uniformă a bulelor mici au fost mai stabile, mai albe, mai atractive și mai cremoase pentru consumatori. [3]
Înainte de a fi mixată, frișca trebuie să stea la o temperatură scăzută, aproximativ 4oC, moment în care picăturile de grăsime cristalizează parțial. Procesul de mixare determină forfecarea, ceea ce duce la coalescența picăturilor și la formarea bulelor, influențând proprietățile spumei. Tensiunea interfacială și microstructura spumei construită prin încorporarea în cremă a bulelor de aer influențează semnificativ textura, iar picăturile de grăsime formează o rețea care înconjoară celulele de aer și oferă rezistență mecanică necesară pentru o bună stabilitate.
Noda și Shiinoki au cercetat mecanismul de formare a spumei în timpul mixării prin studierea schimbării proprietăților reologice. Au ajuns la concluzia că frișca are comportament vîscoelastic, diametrul bulelor scade, iar globulele grase duc la formarea unei structuri tridimensionale rigide.
Au fost măsurate proprietățile reologice, interfața, precum și mărimea și distribuția bulelor de aer pentru smântână și frișcă. Pentru aceasta s-a folosit frișca UHT cu: 35 % grăsime din lapte și 5.3% grăsimi vegetale. Aceasta a fost ținută la temperatura de 4oC, timp de 24 ore înainte de mixare. S-a folosit un mixer cu viteza de rotație de 380 rpm. Studiul a fost efectuat pe probe de 200 ml de frișcă, care au fost mixate timp de: 3, 6, 9 și 12 minute.
Proprietățile reologice: modulul elastic și vîscozitatea au fost determinate în funcție de frecvența aplicată cu ajutorul unui reometru cu tensiune controlată. Măsurătorile s-au efectuat la 20oC, s-a păstrat această temperatură pentru toate celelalte determinări. Textura depinde de temperatura la care este caracterizată.
Smith, Goff și Kakuda au constatat că la temperaturi mai mici de 10o C se produce o coagulare a grăsimilor pe placă. Pentru a căuta regiunea vîscoelastică liniară, au fost efectuate teste de deformare oscilatorii, iar cea mai potrivită valoare a fost 1.95 Pa. Efectul timpului de mixare a fost analizat prin studierea dependenței G0 și G00 pe frecvența aplicată.
Tensiunea interfacială a fost măsurată folosind un tensiometru la 20 oC. Tensiunea interfacială pentru frișca nemixată și cea rămasă a fost măsurată după eliminarea bulelor la o presiune de 0.8 bari.
Rezultatele măsurătorilor sunt prezentate în Figura 2.1., toate cremele au prezentat un comportament vîscoelastic în care G0 depășește modulul vîscos G00. Mai mult crește modulul elastic odată cu frecvența. [4]
La frecvențe mai mari de 3 Hz, modulul de elasticitate este semnificativ mai mare decât modulul vîscos, ceea ce sugerează că modulul de elasticitate are un rol important în modelarea comportamentului mecanic.
În figura 2.2 sunt prezentate proprietățile reologice ale cremei după trei minute de mixare și se observă că aceasta modifică semnificativ proprietățile cremei. Modulul de elasticitate după trei minute de mixare crește semnificativ față de crema nemixată (valori de 9-17 ori mai mari). Modulul vîscos pe de altă parte, este de 10 ori mai mare la frecvență de mixare de 10 Hz și de 14 ori mai mare la frecvențe de mixare mai mici.
Procesul de mixare creează noi structuri și are o influență puternică asupra vîscoelasticității smântânii. Prin mixare atât G0 cât și G00 cresc, bulele de aer fiind o parte a rețelei care mai conține proteine și grăsimi parțial coagulate.[4]
În figura 2.3 este reprezentat grafic modulul vîscos G00 în funcție de frecvența de mixare a cremei după 3, 6, 9, 12 minute. Se observă un salt considerabil al valorilor modulului vîscos G00 între graficul pentru 6 minute de mixare și graficul pentru 9 minute de mixare, observându-se totodată un efect nesemnificativ asupra modulului vîscos după 12 minute de mixare.
Depășirea este un parametru care ne oferă informații asupra procentului de gaz din frișcă. Depășirea crește în timpul mixării, cea mai mare valoare înregistrându-se după 9 minute. Între 3 și 6 minute creșterile au fost de aproximativ 35%, între 6 și 9 creșterea este de 18 %. Crema mixată timp de 12 minute are o depășirea mai mică decât cea de la 9 minute.
Declinul care apare după minutul 9 poate fi datorat grăsimii globulelor care provoacă prăbușirea parțială a spumei.
În figura 2.4 este reprezentată frecvența relativă în procente în funcție de mărimea bulelor măsurate în momente diferite (3, 6, 9 și 12 minute). În figură sunt arătate grafic bule cu dimensiunea de până la 0.15 mm, pentru timpii de mixare de 3 și 6 minute au apărut bule cu dimensiunea mai mare față de timpii de mixare de 9 respectiv 12 minute unde dimensiunea bulelor a scăzut considerabil.
Aproximativ 50 % din bulele de aer măsurate în cazul cremei mixate timp de 3 min. au dimensiunea de 0.16÷0.009 mm, după 6 minute dimensiunea bulelor a scăzut la 0.016÷0.007 mm ( aproximativ 55% din totalul bulelor). Odata cu creșterea frecvenței de mixare diametrul bulelor scade. După 12 minute, se observă două puncte caracteristice: primul ne arată că aproximativ 21% din bule au dimensiunea de 0.009 mm iar cel de-al doilea ne arată că 8% dintre acestea au dimensiunea de 0.083mm. [5]
Stabilitatea e dependentă de timpul de mixare, de tipul de structură format și de rigiditatea lor. Dacă timpul de mixare este prea mare atunci frișca se prăbușește datorită daunelor produse de membrana proteinei și de interfața apă-grăsime, care susțin bulele de aer.
Procesul de mixarea modifică proprietățile cremei făcând-o mai vîscoelastică decât crema nemixată. Atât G0 cât și G00 cresc până la un moment dat (minutul 9) după care nu se înregistrează schimbări semnificative.
Depășirea crește de asemenea în timpul de mixare dar scade ulterior și spuma se prăbușește. Distribuția mărimii bulelor indică mărirea frecvenței către valori mai scăzute în diametru, pe parcursul mixării. Cu alte cuvinte, se formează o proporție mai mare de bule mici până la atingerea valorii maxime, după aceea mărimea bulelor se schimbă devenind bimodală.
2.2 Influența conservării emulsiei asupra funcționalității produsului
Frișca este o cremă populară folosită în general pentru deserturi, prăjituri și produse de patiserie. Consistența acesteia este dată de mărimea globulelor de grăsime care determină formarea de aglomerări de globule cu atât mai dense cu cât globulele sunt mai mici.
În prezent produsele pe bază de frișcă trebuie ținute la o temperatură de depozitare și de transport scăzută pentru menținerea termenului de valabilitate datorită faptului că este instabilă termodinamic.
Printre tehnicile de conservare se numără uscarea, ea fiind foarte des utilizată deoarece îi mărește termenul de valabilitate. Frișca sub formă de pudră poate fi produsă prin uscare și omogenizare și reconstituită prin adăugarea de apă pentru a forma emulsie înainte de mixare.
În cazul în care crema reconstituită își păstrează proprietățile organoleptice și după mixare, ar reduce foarte mult costurile și consumul de energie.
În 2009, Cortes-Munoz, Chevalier-Lucia și Dumay, au constatat că depozitarea produsului la temperatură scăzută cauzează probleme cu privire la stabilitatea emulsiei ca urmare a variațiilor de temperatură la care este supusă. Prin urmare putem compara efectele diferitelor abordări (de exemplu depozitarea la frig față de uscarea prin pulverizare) asupra proprietăților produsului tradițional și al emulsiei lui. Pentru a vedea cum influențează modul de stocare proprietățile chimice și structurale ale produsului s-a folosit microscopia optică și cea cu scanare de electroni direct pe emulsia respectivă pudră. [5]
Pentru prepararea cremelor, a emulsiei și a pudrei s-a folosit: cazeinat de sodiu (95%), ester de zahăr, ester trigliceridic monosaturat, gumă xantan, hidroxipropilmetilceluloza, unt de cacao înlocuit de BL-39 și BS-2000, fosfat dihidrogenat de sodiu și fosfat hidrogenat de sodiu, sirop de porumb. S-au făcut două faze, una apoasă și una uleioasă și s-au amestecat cu ajutorul unui mixer timp de 30 minute la 60 oC pentru hidratare completă. Pentru echilibru s-a completat cu apă ionizată.
Emulsiile au fost omogenizate de două ori folosind un pistol omogenizator în două trepte având presiunea de 40 MPa la prima treaptă și 10 MPa la cea de-a doua treaptă. Emulsiile omogenizate au fost răcite la 15oC, o parte a fost folosită la uscare prin pulverizare și cea de-a doua a fost lăsată peste noapte la temperatura de -18 oC ( “emulsia înghețată” care trebuie decongelată la 4oC înainte de a fi mixată) în timp ce restul a fost lăsată la temperatura de 4 oC peste noapte (“emulsie răcită” mixată înainte de utilizare).
Emulsia a fost supusă uscării prin pulverizare pe un uscător de laborator pentru a obține frișca pudră. Pulberile au fost colectate de la ciclon și camera de uscare prin lovirea ușoară de interiorul pereților uscați. Pulberile au fost reconstituite cu apă deionizată în proporție de 1:1.3 pentru rehidratare și s-au lăsat la temperatura de 4 oC într-un recipient cu capac.
Toate probele au fost mixate cu un mixer pentru 0÷6 minute la viteza de aproximativ 160 de rotații pe minut la temperatura camerei. După procesul de mixare, cremele care au fost depozitate la temperatura de refrigerare sau care s-au uscat prin pulverizare au fost gata pentru analiză.
Cele trei tipuri de emulsie, înainte de a fi mixate au fost diluate cu apă deionizată, s-au pus pe o lamelă de sticlă și s-au acoperit pentru a se evita alunecarea. S-a observat la microscop mărindu-se de până la 400 ori imaginea.
Emulsiile și probele de spumă au fost analizate folosind un reometru echipat cu un sistem controlat de temperatură. Atât stresul de forfecare cât și vîscozitatea aparentă arată că dependența vitezei de forfecare sau a timpului într-un ritm controlat față de rata de forfecare a crescut linear de la 0.1 la 100 s-1 pentru 150 secunde cu 100 puncte de date colectate. [4]
Imaginile din figura 2.5 arată că particulele de frișcă pudră au avut în general formă sferică cu suprafețe netede și diametrele medii de aproximativ 10-40 μm. Nu au fost observați pori vizibili pe suprafața exterioară, dar mici dentiții. Unele particule pudră au apărut în grupuri sau unite una de cealaltă indicând formarea de agregate, probabil din cauza unor factori de stres mecanic prin uscarea picăturilor.[7]
Pudrele au fost dispersate în apă prin transformarea din nou în emulsie, câteva picături cu forma neregulată s-au transformat prin pulverizare în emulsie. Micrografiile de emulsii, atât congelate cât și refrigerate par a fi distribuite uniform, fără picături evidente. (figura 2.5 A,B). După cum reiese și din micrograf, condițiile de prelucrare au avut o altfel de influență asupra particulelor de grăsime și asupra dimensiunilor acestora.
Uniformitatea distribuției mărimii particulelor emulsiei descrește în ordinea refrigerate – emulsii congelate – uscare prin pulverizare, în timp ce aceasta din urmă prezintă o imagine foarte diferită față de cele congelate și refrigerate. Atât emulsia congelată cât și cea refrigerată expun o distribuție monomodală tipică și au profile similare. Nu s-a găsit nicio diferență semnificativă în dimensiunea medie a particulelor prezente între ele.
Dimensiunea particulelor uscate de grăsime a crescut semnificativ comparând cu parametrii inițiali ai emulsiei, s-a găsit o ușoară diferență cauzată de procesul de congelare și decongelare, picăturile de grăsime din emulsia refrigerată au coagulat parțial, într-o măsură mai mare decât cele congelate, acest lucru putând fi evidențiat prin valorile grăsimii parțiale coalescente la minutul 0.
Parametrii emulsiilor modelului Herschel-Bulkely în diferite condiții de prelucrare au fost prezentați în figura 2.6, se pare că aceștia oferă o aproximare excelentă a măsurătorilor.
Comportamentul pseudoplastic împreună cu randamentul stresului arată că structura slabă a rețelei de picături a fost formată în etapa inițială. Scăderea vîscozității aparente cu creșterea forfecării ar putea fi atribuite defalcării sau reorganizării rețelei picăturilor prin forfecare mecanică.
La o rată de forfecare dată, atât vîscozitatea aparentă cât și tensiunea de forfecare a emulsiei au fost în ordine crescătoare. Curbele de curgere și de vîscozitate au fost asemănătoare și foarte diferite de cele ale formei uscate prin pulverizare, indicând că procedurile de prelucrare au avut o influență distinctă asupra comportamentului emulsiei.
Efectul probei ținute la frigider și a celei uscate prin pulverizare sunt prezentate în figura 2.7a.
Înainte de mixare nu a fost găsită nicio diferență semnificativă între proba înghețată și cea refrigerată, dar ambele au fost mai mari decât cea uscată prin pulverizare, care a fost în acord cu rezultatele dimensiunii medii ale particulelor observate la microscop.
În cazul coalescenței parțiale a grăsimii toate probele au crescut odată cu timpul de mixare, deși ratele de creștere erau diferite. După 3 minute de mixare, ratele au fost tot mai mari în cazul emulsiilor congelate, cele refrigerate crescând.
Până la minutul 6 rata de creștere a emulsiei uscate a fost în general mică și stabilă, indicând faptul că uscarea prin pulverizare ar putea induce dezvoltarea parțială a coalescenței într-un mod diferit față de probele depozitate în lăzi frigorifice.
După 3 minute de mixare s-a ajuns la același grad de coalescență ca la uscarea prin pulverizare. După 5 minute de mixare, colescența parțială a grăsimii era într-o ordine descrescătoare. Rezultatele au sugerat faptul că condițiile de prelucrare ar putea influența considerabil dezvoltarea rețelei de grăsimi parțial coagulate.
Depozitarea la 4oC ar putea fi considerată ca un proces de îmbătrânire, reprezentat de desorbția proteinei în emulsie. Interacțiunile dintre proteinele tensioactive de la interfață au continuat, rearanjarea grăsimii în membrane având loc în timpul îmbătrânirii. Unii cercetători au afirmat că concentrația de proteine neabsorbite a crescut constant în timpul îmbătrânirii.
Uscarea prin pulverizare a avut cea mai mare concentrație în proteine de suprafață în timpul mixării, urmată de refrigerare și congelare. O scădere a concentrației de proteină de suprafață a fost raportată pentru a reduce stabilitatea particulelor de grăsime împotriva coalescenței parțiale în timpul mixării, datorită reducerii stabilizării proteinelor serice.
Prin urmare, coalescența parțială a grăsimii în cazul emulsiei congelate a fost mai mare decât cea refrigerată. Unii cercetători au concluzionat că uscarea prin pulverizare și reconstituire nu provoacă creșterea mare a sarcinii proteinelor absorbite. Cu toate acestea, creșterea dimensiunii particulelor uscării prin pulverizare a dus la reducerea suprafeței specifice, crescând astfel concentrația. Prin urmare, la uscarea prin pulverizare, are loc creșterea lentă a coalescenței parțiale care ar putea fi atribuită cu stratul de absorbție ce a reținut coalescența picăturilor de grăsime semi-solide.
Deformarea probelor de frișcă pentru timpul de 5 minute sunt prezentate în figura 2.8, panta orientării curbelor rămane constantă în fază târzie (după 100s) indicând că deformarea echilibrului a fost atinsă. Tulpina de frișcă congelată a fost mai mare decât cea refrigerată, în timp ce cea uscată prin pulverizare a prezentat o creștere remarcabilă a tulpinii. [5]
Materialele cu vîscozitate aparentă mai mare formează legături strânse. Există o relație pozitivă între limita de curgere și vîscozitatea aparentă, ambele fiind un indicător al capacității de curgere. ca structură puternică, are o rezistență la deformare mai mare decât structura slabă, adică o structură tridimensională, indicând o mai bună stabilitate a produsului frișcă.
Este foarte importantă selectarea unui tratament/proces adecvat pentru a prelungi perioada de valabilitate. Termenul de depozitare la -18 sau -4 oC a condus la schimbări substanțiale în coalescența parțială a grăsimii și diferențe semnificative în depășire. Picăturile de grăsime răcite au coagulat parțial mai bine și mai rapid decât cele congelate, punând în evidență dimensiunea medie a particulelor, vîscozitatea aparentă, respectarea depășirii și a curgerii.
2.3 Influența temperaturii asupra proprietăților mecanice.
Structura coloidală a emulsiilor alimentare gazoase, cum ar fi frișca sau înghețata, este complexă, cu faza dispersată care cuprinde bule de gaz, globule de grăsime și eventual cristale de gheață. Materialele gazoase sunt obținute printr-un proces de mixare în timpul căreia, faza gazoasă (aer, azot) este încorporată progresiv într-o emulsie de tipul ulei în apă sub mixare energică. Ideal ar fi, ca sistemele să își păstreze structura coloidală pe perioada depozitării (zile sau săptămâni) și pierderea serului să fie minimă. O caracteristică importantă a acestor produse este comportamentul reologic care, foarte des, prezintă randament bun și proprietăți vîscoelastice.
În cele ce urmează se va descrie impactul “revenirii” proprietăților mecanice și cinetice ale produsului frișcă obținute din concentrarea emulsiilor din lapte. Temperarea constă în aplicarea unei temperaturi care să producă topirea parțilală a masei cristalului (etapa de încălzire), urmată de recristalizare (etapa de răcire). Temperarea este cunoscută ca un mod eficient de a transforma o cremă care inițial este fluidă într-una solidă și cu consistență groasă. Frișca UHT, disponibilă în magazine și depozitată la temperatura ambiantă poate fi supusă unei astfel de tranziții dacă perioada de depozitare diferă. Crema recombină în același timp laptele dregresat și grăsimea din lapte cu fosfolipidele dizolvate, având loc același fenomen. [8]
Boode și colaboratorii au putut să reproducă efectul temperării în modelul emulsiei ulei în apă care conțin cristale de grăsime. Pornind de la materiale fluide și bine dispersate, aceștia au observat că emulsiile devin mai groase după temperare. Fenomenul nu este folosit numai la produsele din lapte, a fost generalizat și la alte emulsii. Măsurătorile dimensionale ale picăturii demonstrează prezența globulelor cu un diametru mediu mai mare decât cel inițial. Îngroșarea a fost atribuită formării de agregate parțial coagulate. Boode și colaboratorii susțin că temperarea schimbă dimensiunile cristalelor și poziția dar nu modifică proprietățile suplimentare ale sistemului: după revenire, cristalele sunt mai mari și mai multe. Cristalele mai mari fac ca globulele emulsiei să fie mari, sensibile la coalescență. [9]
Măsurători reologice oscilatorii în timpul și după tratamentul de temperare. Parametrii au variat pe scară largă, pentru a cuantifica impactul asupra proprietăților reologice. Originea consolidării mecanice provocată de temperare este discutată pe baza unui calorimetru cu scanare diferențial (DSC), rezonanța magnetică nucleară (RMN) și experimențe cu granulometrie laser.
Crema principală a fost diluată cu o soluție apoasă pentru a obține emulsii cu fracțiuni de masă globulară variabila. Crema a fost pasteurizată 8 secunde la 90oC, răcită la 4 oC și depozitată timp de 20 ore pentru a cristaliza grăsimile. S-a luat 1l cremă și s-a introdus într-un container din oțel inoxidabil la temperatura de 4 oC. Raportul de aer la intrarea în aparat a fost singurul parametru reglabil și a fost stabilit pentru a obține o cremă suficient de fermă și cu un volum mare de bule de aer. Factorul de mixare este definit ca raportul dintre masa unui volum cunoscut de cremă primară și masa aceluiași volum de frișcă.
Atunci când batem frișca, bulele de gaz sunt prinse mecanic în rețeua de globule parțial coalizate, rigiditatea încetinind mecanismele responsabile pentru distrugerea spumei. Stabilitatea structurală a produsului frișcă a fost corelată cu G0, cu cât elasticitatea crește, cu atât crește rezistența la fenomene de segregare (datorită gravitației). Parametrii de temperare au variat într-un interval lung, pentru a obține un material cu elasticitate cât mai mare.
Frișca a fost mixată la diferite temperaturi (Tm). Evoluția lui G0 a fost urmărită în timpul și după procesul de temperare și majoritatea rezultatelor au fost prezentate în figura 2.9. G0 rămane scăzută, atâta timp cât T=Tm și temperatura descrește. Cu toate acestea, G0 nu rămane o funcție independentă de Tm valorile G0 măsurate după 180 minute sunt prezentate în figura 2.10. Se pare că există o temperatură oprimă 25oC, corespunzătoare pentru elasticitatea maximă a sistemului.
In cazul experimentelor care au fost realizate la temperaturi mai mari (35, 40 oC) spumele au fost distruse parțial la finalul perioadei de revenire. Prin ținerea probelor la Tm=25oC pentru mai mult de 3 ore, spumele se prăbușesc. Fracțiunea solidă în rețeaua de grăsimi la această temperatură poate menține structura spumei numai pentru o perioadă scurtă de timp. Acesta este motivul pentru care nu au fost prezentate probele la perioade de temperare mai lungi de două ore. G0 nu depinde de perioada de revenire: valoarea lui a fost întodeauna aproape de 1.1 x 105Pa. Odată ce temperatura devine constantă T=Tm pentru întreaga probă, perioada de temperare poate fi scurtă, 5 minute. Orice întârziere nu mai are niciun impact asupra elasticitații finale a probelor de frișcă.
Viteza de răcire, vc, a variat între 0.1 și 13 oC min-1, iar Tm =25oC a rămas constantă pentru tm (=60 min). Aceste rezultate sunt prezentate în figura 2.11.
La o scădere a ratei de răcire, magnitudinea ratei de răcire are doar o influență moderată, schimbările termice în probele globale sunt în general lente, iar rata medie de răcire depășește -1oC min-1.
Cel puțin doi factori pot influența proprietățile reologice ale produsului frișcă: coalescența parțială și starea cristalină a grăsimilor din lapte. Pe de o parte, comportamentul elastic, pe de altă parte, starea cristalină a fazei de grăsime. [9]
În cele ce urmează se va analiza dimensiunea particulelor și forma de amidon micronizat precum și aplicarea acestuia în smântână care duce la scăderea conținutul de grăsime.
Dimensiunea particulelor amidonului a fost măsurată cu ajutorul unui analizor de granularitate. Probele de amidon au fost dispersate în apă distilată și plasate pe analizorul granularității. Indicele de refracție relativ și absorbția s-au stabilit la 1,53 și respectiv 0,1. Probele s-au agitat la 2200 rot / min pentru a obține mărimea particulelor și distribuția granulometrică. [10]
Microscopia optică a fost realizată utilizând un microscop optic cu lumină normală și lumină polarizată. O picătură de suspensie de amidon (înainte de centrifugare) a fost plasată pe diapozitiv înainte de acoperirea cu o lamelă, iar imaginile au fost înregistrate după ce au fost mărite de 500 de ori.
Imaginile SEM au fost realizate cu ajutorul unui microscop electronic și mărite de până la 4000 ori. Probele de amidon au fost montate pe o bucată de aluminiu folosind bandă dublu adezivă și acoperite cu un strat subțire de aur (10 nm), apoi examinate la o tensiune de accelerare de 10 kV.
Proprietățile reologice ale emulsiilor au fost determinate utilizând un reometru echipat cu un sistem de recirculare pentru controlul temperaturii. Toate proprietățile măsurătorilor reologice au fost realizate înainte de orice separare de faze în emulsii. Proprietățile statice reologice ale emulsiilor au fost măsurate prin aplicarea următorilor parametri: rată de forfecare 0.1-100 S -1; timp de forfecare 3 min. Relația dintre vîscozitatea aparentă și forfecare a fost înregistrată la 20 ± 0,1°C.
Distribuțiile dimensiunilor particulelor ale probelor au fost măsurate printr-un instrument de dispersie a luminii integrate cu laser. Indicele de refracție relativ și absorbția s-au setat la 1.467 și respectiv 0.001. Diluarea emulsiei în camera de mostre a fost de aproximativ 1000: 1 (apă / probă). S-au înregistrat mărimea medie a particulei (diametrul mediu de suprafață volemică, d 3.2) și procentajul volumului (%).
Pentru a determina proprietățile texturale ale compusului frișcă a fost folosit un texturometru. Sonda a pătruns în probă la o adâncime de 25 mm și o viteză de 2,0 mm/s, și s-a înregistrat forța exercitată asupra sondei. Au fost înregistrați patru parametri: fermitate, consecvență, coeziune și vîscozitate.
Mărimea medie a particulelor de frișcă cu diferite nivele de amidon micronizate după ora mixării desemnate sunt prezentate în Figura 2.13 și Tabelul 2.4. Distribuția dimensiunii particulelor a arătat în mod clar un profil bimodal și trimodal (figura 2.13). S-a arătat că mărimea medie a particulelor de frișcă a scăzut după adăugarea amidonului micronizat la un nivel scăzut, în comparație cu crema cu conținut de grăsime (Figura 2.13). Mai mult decât atât, concentrația mare de amidon micronizat, care a fost folosit, a dus la creșterea dimensiunii medii a particulei de emulsie.
Cremele sărace în grăsimi au fost formulate cu ajutorul HMS, iar caracteristicile lor au fost comparate cu o cremă cu conținut de grăsime. Netezimea este un parametru important în emulsiile alimentare și produsele lactate, acest parametru caracterizează crema și grosimea, în funcție de vîscozitate. Relația dintre vîscozitatea aparentă și viteza de forfecare a compusului frișcă conținând diferite proporții de amidon micronizat este arătată în figura 2.14.
După cum se poate vedea în Figura 2.14 odată cu creșterea ratei de înlocuire a grăsimii au scăzut valorile indicelui de consistență.
Amidon micronizat ar putea fi folosit ca substituent al grăsimii într-un mod eficient, frezarea aplicată după tratamentul anterior cu acid a fost un mod eficient de a distruge granulele de amidon de porumb.
Dimensiunile particulelor HMS au fost semnificativ mai mici la CS decât MS. Frezarea a distrus cristalinitatea de amidon hidrolizat și amidon nativ.
Amidonul micronizat a fost adăugat pentru a produce frișca cu conținut scăzut în grăsimi și rezultatul a indicat că valoarea înlocuibilă a amidonului micronizat a fost de 15%, producând spumare bună și stabilitate la depozitare.
2.4 Spume rezultate în urma acidifierii cazeinatului de sodiu ce conțin grăsime lichidă: comparație cu frișca
Proprietăți de aerare ale emulsiei stabilizate de cazeină acidulată ce conțin picături de ulei de lichid au fost comparate cu mixurile cu cremă de lapte. Sistemele de spumă au fost caracterizate din punct de vedere al depășirii, microstructurii, stabilității la drenaj și reologiei. Folosind gluco-d-lactona pentru acidifiere, emulsiile stabilizate pe bază de cazeină ar putea fi aerate pentru a se obține spume cu o depășire mult mai mare (4600%) decât frișca (120%).
Emulsiile proaspăt preparate au fost acidulate treptat prin adăugarea lentă de granule GDL (1.5-9.0 gl1) prin mixare puternică. La valoarea pH-ului dorit (pH 5.1-5.6), emulsia a fost aerată folosind un tel atașat la un mixer. Ca urmare a scăderii continue a pH-ului, probele de emulsie (250 ml) au fost mixate la temperatura ambiantă la diferite intervale de timp (0-80 min).
Pentru a determina capacitatea de spumare, mostre de spume ECA proaspăt mixate au fost scoase la intervale de 5 min. Mixarea a fost oprită temporar în timp ce o probă de spumă a fost îndepărtată cu grijă și transferată ușor într-un vas Pyrex Petri cântărit în prealabil (24 ml). Partea de sus a spumei a fost stabilizată pentru a asigura coerența în volumul obținut. Atunci când densitatea spumei a început să crească, mixarea a fost oprită. Procentul de depășire a fiecărei probe a fost determinată din greutatea probei [12]
Probe proaspăt mixate (oprite după 5 minute de mixare) de spumă ACE au fost îndepărtate cu grijă din zona cea mai de sus a vasului de mixare cu o spatulă de plastic și transferate la placa de bază plată pe reometru. Placa paralel superioară (cu diametrul de 40 mm) a fost coborâtă încet pe probă și excesul a fost îndepărtat cu grijă.
Deformarea mare la forfecare a reologiei a fost realizată în modelul vîscozimetrului la starea de echilibru la 0.0375 s-1 la spumele ACE la 25 oC. Deformarea mică oscilatorie de forfecare a reologiei a fost realizată utilizând aceeași geometrie. A fost realizat un test pentru o singură frecvență (1 Hz) pentru a înregistra modul de depozitare și pierderile pe o perioadă medie de 15 min în spume ACE .
Amplitudinea oscilației s-a menținut suficient de scăzută pentru a asigura un comportament liniar. Pentru a estima comportamentul la rupere, frișca și spumele ACE proaspăt mixate au oscilat la o frecvență constantă (1 Hz) cu creștere treptată a amplitudinii pe o perioadă medie de 10 min.
Dezvoltarea volumului de spumă, stabilitatea și reologia în sistemele gazoase de emulsie stabilizată pe bază de cazeină s-au dovedit a fi puternic dependente de pH și de concentrația de ioni de calciu adăugată. Întrucât, frișca este stabilizată de globule grase parțial coagulate, spumele de cazeină ale emulsiei sunt stabilizate de agregare (gelificare) a stratului de proteine din jurul picăturilor de ulei.
Spume rezultate din emulsie de cazeină la pH scăzut s-au dovedit a fi mai stabile, în timp ce cele formate la pH ridicat au fost predominant lichide și instabile. Am tras concluzia că există diferențe substanțiale între texturile de frișcă și spumele rezultate în emulsia acidifiatului de cazeină, în special în ceea ce privește deformarea reologică și amploarea regimului linear vîscoelastic. [12]
Am descoperit că o spumă cu depășirea mare se poate face prin aerarea unei emulsii stabilizate de cazeină de sodiu care este în curs de acidificare treptată. O astfel de spumă, similară în conținut de grăsime de frișcă, conține totuși doar picături de ulei de lichid, nu este stabilizată de coalescența parțială, ci prin agregarea proteinei-strat din jurul picăturilor. Diferențele dintre mecanismele de stabilizare balon ale celor două tipuri de sisteme duce la diferențe substanțiale în mixare în ceea ce privește proprietățile, microstructura, textura și reologia. Un avantaj potențial comercial și sanitar este abilitatea de a încorpora uleiuri polinesaturate și uleiuri nehidrogenate în produse lactate mixate care în mod tradițional au fost formulate cu grăsimi ce necesită un grad mare de topire. [12]
Frișca tradițională este stabilizată de o rețea rigidă de globule grase parțial coagulate; aceasta are un modul substanțial elastic, un stres cu randament finit, permițându-i să susțină propria greutate sub efectul gravitației; are o tulpină cu un randament foarte scăzut, dincolo de care microstructura se descompune, ceea ce duce la buna curgere și la o textură cremoasă.
Sisteme compuse din picături de emulsie de lichid au dat naștere la spume elastice de rigiditate scăzută . Înlocuirea tuturor picăturilor de lichid cu picături cristaline a condus la o spumă considerabil mai fragilă; rigiditatea rezultată a fost similară cu produsul lactat, mixat. Înlocuirea parțială a picăturilor lichide cu cele solide a avut o influență semnificativă asupra proprietăților modelului de spumă doar în cazul fracțiunilor de înlocuire ridicate (75% 80% sau mai mult). În unele emulsii a fost adăugată o cantitate mică de low-metoxil pectină pentru a genera proteine suplimentare Polizaharidul duce în timp la scăderea pH-ului. Indiferent de caracterul lichid / solid al picăturilor de emulsie, adăugarea de pectină a crescut modulul de elasticitate al spumei, și de asemenea, randamentul tulpinei. În general, aceste constatări indică faptul că proprietățile acestor spume din emulsie stabilizată a cazeinei aicidifiate depind atât caracterul solid / lichid și de natura interacțiunilor picăturii interioare. [13]. Pentru a înțelege mai bine, condițiile de formulare necesare pentru a imita caracteristicile texturale de smântână tradițională într-un sistem de emulsie aerat, fără a utiliza coalescență parțială ca mecanism de stabilizare bule / spumă.
Sistemele gazoase au fost stabilizate prin agregarea indusă de acid de sodiu acoperit, cu sau fără hidrocoloid adăugat.
Am constatat că înlocuirea tuturor picăturilor de ulei de lichid cu picături solide duce la o creștere considerabilă în modulul de elasticitate al emulsiei aerate la o valoare destul de apropiată de cea a produsului frișcă. În plus, prezența picăturilor solide reduce tulpina ruptă aparent, conferind un caracter mult 'mai scurt "la textura modelului spumelor. Înlocuirea parțială a picăturii lichide prin picături solide are o influență semnificativă asupra reologiei și spumei doar la fracțiunile de înlocuire ridicate (75 – 80% sau mai mult).
Efectul modificării interacțiunilor inter-picături a fost explorat prin introducerea cazeinei suplimentare. Consecința adăugării de hidrocoloid, pentru sisteme care conțin picăturile complet solide sau picături complet lichide, este de a crește atât modulul de elasticitate (măsurată la deformări mici) cat și randamentul tulpinei. Astfel, sistemele care conțin pectină au fost ușor mai aproape de frișcă din punct de vedere al rigidității spumei, dar mai puțin asemănătoare în ceea ce privește deformarea mare a reologiei.
Caracterul solid / lichid al fazei dispersate afectează predominant proprietățile reologice ale acestor emulsii gazoase. Se deduce că natura interacțiunilor picăturii interioare influențează și comportamentul dar într-o măsură mai mică. Astfel, prin manipularea proporțiilor tuturor picăturilor solide și încorporând polimer hidrocoloid, se poate realiza un spectru de proteine acidulat stabilizat care variază ca textură și stabilitate de la ceva similar cu ou alb mixat la ceva aproape de frișca mixată tradițional.
2.5 Efectele smântânii recombinate asupra proprietățile emulsiilor și a mixării
Smântâna din lapte recombinată a fost preparată prin omogenizare la înaltă presiune într-o fază apoasă care conține proteine lactate. În afară de lapte praf degresat, s-a mai analizat și praf fosfolipidic ca sursă de proteine. Acesta din urmă a fost obținut prin uscarea prin pulverizare în faza apoasă obținută după faza de inversiune a cremei concentrată în producția de grăsime din lapte anhidră.
Un lot de AMF a fost utilizat pentru toate probele de cremă recombinate. AMF a fost topit într-o baie de apă la aproximativ 50 °C și adus într-un rezervor de amestecare cu pale rotor, care conține apă caldă. În timpul mixării la o turație de 400-450 rpm, pulberea (lapte praf degresat sau CRP) a fost adăugată încet și cu grijă, pentru a evita formarea spumei și a cocoloașelor; temperatura controlându-se la 55-60°C. Când s-a obținut un premix omogen, acesta a fost omogenizat cu ajutorul unui mixer de laborator care funcționează sub două etape de mixare. Cu fiecare pulbere, s-au făcut 20 de probe smântână recombinate, la care diferă în primul pas presiunea de omogenizare (CP), conținutul de pulbere de proteine și de AMF. Presiunea din a doua etapă de omogenizare a fost menținută constantă la 20 bari, pentru a evita gruparea. La ieșirea din omogenizator, crema a fost răcită și transferată la o cameră de depozitare cu o temperatură de aproximativ 4-6 °C timp de 24 ore.[14]
Distribuția granulometrică a globulelor de grăsime a fost determinată utilizând un Mastersizer S echipat cu o lentilă 300 RF. Valorile indicelui de refracție pentru grăsimea din lapte au fost stabilite la 1.4820 și 1.3300, în timp ce indicele de refracție imaginar al fazei dispersate a fost stabilit la 0,01. Analiza polidispersă a fost selectată. Cremele s-au diluat primele (1/100) în soluție cazeină (aproximativ 1/10000), cu apă deionizată în unitatea de probă MS-17, sub mixare moderată și pompare. Diametrul Sauter D3; 2 a fost utilizat pentru a caracteriza și compara dimensiunea picăturii cremei. [14]
Vîscozitatea probelor de cremă a fost măsurată cu un vîscozimetru Brookfield prin forfecare și rotație LV-DV II, care constă în cilindri concentrici. Stresul de forfecare a fost măsurat ca o funcție de viteză de forfecare la 25°C, prin care S21 sau S34 au fost utilizate. Datele experimentale au fost montate pe un model de lege de putere de vîscozitate aparentă la o tensiune de forfecare de 15 s-1. [14]
Stabilitatea probelor a fost evaluată cu un analizor LUMiFuge 116 și software-ul însoțitor SEPview 4.0. Celule de eșantioane policarbonat dreptunghiulare (tip 110-131xy) au fost umplute cu 0,4 ml de smântână. Profile de transmisie au fost măsurate la fiecare 30 s în timp ce probele au fost centrifugate timp de 30 min, la o viteză de 3000 rpm (aproximativ 1200x G). Pentru un nivel de transmisie 20%, o poziție raport de timp a fost construită. Panta părții liniare a acestei curbe (mm s-1) a fost utilizată ca o măsură pentru rata de prepararea compusului de frișcă (CR).
Pentru determinarea conținutului de proteină liberă crema a fost centrifugată într-o Heraeus Labofuge GL, la aproximativ 2900 x g timp de 30 min pentru a izola serul. Aici, concentrația liberă de proteine a fost determinată prin analiza Kjeldahl, folosind un factor de conversie de 6,38. Conținutul de proteină liberă (FP) a fost exprimată ca fiind cantitatea de proteine libere (g) la 100 g de proteine adăugată totală.
Determinarea depășirii a fost realizata astfel: o ceașcă din polipropilenă cu un volum cunoscut (187 ml) a fost utilizată pentru a determina densitățile cremei (crema) și cele de frișcă. La umplerea acestui pahar cu frișcă, cupa a fost lovită ușor pe masă pentru a elimina bulele de aer artificiale, iar suprafața a fost aplatizată prin răzuire cu un cuțit. Această procedură a fost repetată de două ori pentru fiecare smântână recombinată, și valorile medii au fost folosite pentru calcularea fracției de fază a aerului (AP) și a depășirii (OR)
Determinarea stabilității la înghețare a compusului de frișcă. Ceștile care au fost completate pentru determinarea depășirii mixării au fost înghețate la – 18 °C timp de cel puțin 24 de ore. Pentru a determina stabilitatea la congelare-decongelare, cupa a fost pusă cu susul în jos într-un vas de aluminiu cu masa cunoscută și menținută la 16-18 °C. După 15 minute, când a început decongelarea, cupa a fost îndepărtată și masa de cremă a fost determinată. Frișca din vasul de aluminiu a fost menținută la aceeași temperatură timp de încă 150 min. Apoi, serul care se acumulase în vas a fost turnat și cântărit. Valorile medii au fost utilizate pentru calculul procentului de scurgere ser îngheț-dezgheț de frișcă
Măsurătorile proprietăților fizice au fost, efectuate și pe un eșantion de smântână proaspătă. Conținutul de grăsime și presiunea de omogenizare a acestei creme au fost ajustate la punctul central al desenelor experimentale pentru creme recombinate, adică, 32,5% și 100 bar- respectiv 20 bar,. Conținutul degresat de substanță uscată nu a fost ajustat la punctul central, deoarece acest lucru ar implica o recombinare. Prin urmare, comparația cu punctul central al cremelor recombinate este doar relativă.
Efectele concentrației de proteine, cantitatea de grăsime și presiunea de omogenizare au fost cuantificate de două surse de proteine, folosind un design central compozit. Bazată pe dimensiunea particulelor, rata de preparare de frișcă, vîscozitate și conținutul liber de proteine, cremele recombinate s-au dovedit a fi mult mai asemănătoare cu crema naturală față de creme care conțin lapte degresat recombinat.
Conținutul de proteină reziduală nu a afectat numai proprietățile emulsiei, dar, de asemenea, funcționalitatea cremei: timpul de mixare a crescut, în timp ce depășirea a scăzut la conținutul de proteine.
Rezultatele au arătat în mod clar ca atât compoziția și parametrii de prelucrare au afectat proprietățile funcționale ale smântânii recombinate; proprietăți mai bune în mixare s-au obținut prin înlocuirea laptelui degresat de smântână cu resturile ca sursă de emulgator.
2.6 Efectele omogenității și timpului de reținere și a proprietăților reologiei a compusului frișcă
S-au urmărit efectele presiunii de omogenizare și timpului de depozitare cu privire la caracteristicile picăturii, concentrația de proteină de suprafață și proprietățile reologice ale compusului de frișcă. Distribuția mărimii picăturilor fost într-o gamă de 0.120-17.378 μm când era omogenizată, și 0.0794-3.802 μm când era omogenizată de două ori.
Odată cu creșterea presiunii de omogenizare, diametrul mediu al picăturilor se deplasa spre o dimensiune și dispersie de un index mai mic. Schimbarea de presiune de omogenizare la 20 la 50 MPa dus la o reducere a concentrației de proteinei de suprafață. Pe măsură ce timpul a crescut, concentrația de proteină de suprafață a scăzut, și o presiune mai mare a condus la declinul în mai mică măsură.
Toate emulsiile au prezentat o forfecare și un gel cu modulul de elasticitate mai mare decât modulul vîscos. Când creștea presiunea de omogenizare, comportamentul de gel a fost mai pronunțat în ambele sisteme de omogenizare. Modelul Herschel-Bulkley a fost capabil să descrie bine caracteristicile reologice. [15]
Emulsia a constat (toate în proporție de masă) din 36% grăsime din lapte, proteine din lapte 2,3% , 3,5% zaharoză, 0,3% acid disodic fosfat, emulgatori compuși din monostearat de sorbitan (0,2%) și ester de zaharoză (0,052%), și stabilizatori compuși din xantan gumă (0,06%), gumă guar (0,08%) și caragenan (0,03%). [15]
Faza lichidă conține zahăr și apă distilată. Faza uleioasă conține grăsime din lapte anhidră, proteine din zer izolat, cazeină, fosfat acid disodic, monostearat de sorbitan, sucroză ester, gumă xantan, gumă de guar și caragenan. Faza lichidă a fost apoi turnată în faza apoasă și amestecul a fost agitat la 300 rpm și 60 °C timp de 30 min pentru hidratare completă, apoi omogenizate în 2 trepte cu un singur piston omogenizator, sub o serie de presiuni de omogenizare (10, 20, 30, 40, 50, 20 + 20, 20 + 50, 50 + 20 și 50 + 50 MPa, unde 10 MPa înseamnă omogenizat la 10 MPa dată, și 20 + 50 MPa înseamnă în primul rând omogenizate la 20 MPa și se va repeta la 50 MPa), 10% din presiunea totală a fost menținută peste a doua supapă. După omogenizare amestecurile au fost completate și sigilate în sticle, apoi sterilizate cu ajutorul unui sterilizator cu abur); condițiile de sterilizare au fost 10; 20, sau de 3 minute la 115 °C. După sterilizare, probele au fost răcite la temperatura camerei într-o baie de apă. Emulsiile au fost măsurate după depozitare la 4 °C timp de 1, 7, 15 și, respectiv, 30 zile. După sterilizare, faza uleioasă și faza apoasă au fost imediat separate atunci când au fost omogenizate la 10 MPa, astfel proprietățile acestui eșantion au fost nedeterminate.
Un aparat Malvern Mastersizer a fost utilizat pentru a determina distribuția dimensiunii picăturilor și diametrul mediu al cremelor mixate după stocarea timp de 1, 7, 15 și 30 zile la 4 °C, iar fiecare probă a fost măsurată în trei exemplare. Indicele de refracție și adsorbția fazei dispersate au fost stabilite ca 1.414 și 0.001, iar indicele de refracție al fazei continue fost 1,330. Emulsia în camera de probă a fost diluată de 1000 de ori cu apă distilată.
Concentrația proteinei de suprafață a compusului de frișcă a fost măsurată prin metoda lui Zhao și colab. (2009), cu o ușoară modificare. Toate probele au fost centrifugate la 10000 g timp de 30 min la 30 °C într-o centrifugă cu temperatură controlată. Uleiul liber a fost transferat de la partea de sus a tuburilor, iar metoda de determinare azot Kjeldahl fost utilizată pentru a determina conținutul total de proteine din straturile de cremă.
Măsurători reologice au fost efectuate cu ajutorul unui reometru cu un senzor PP35 Ti. Măsurătorile au fost efectuate folosind o distanță cu decalaj de 1 mm. Temperatura a fost controlată la 25 ± 1 °C, folosind un sistem universal de temperatură. Datele măsurătorilor reologice au fost analizate utilizând un software de date [16]
O dependență atât a stresului de forfecare cât și a vîscozității aparente asupra ratei de forfecare, precum și dependența de timp a fost observată în mod controlat. Viteza de forfecare a fost crescută liniar de la 0 la 150 s-1 pentru 400 s; au fost colectate 60 de puncte de date. Curbele de curgere experimentale ale stresului de forfecare în funcție de viteza de forfecare au fost comparate cu modelul Herschel-Bulkley
O analiză a frecvenței a fost făcută la 0.1-10.0 Hz, intervalul liniar de la aceeași tulpină (2%). Modulul de elasticitate (G0) și modulul vîscos (G00) au fost înregistrate ca o funcție de analiză a frecvenței.
Influența presiunii de omogenizare asupra distribuției mărimii picăturilor de frișcă după depozitarea o zi la 4 °C este prezentată în Figura 2.15. La trecerea prin omogenizator, emulsiile au prezentat două vârfuri suprapuse, sau un vârf major cu o coadă mică (figura 2.15a).
Dimensiunile lor au scăzut odată cu creșterea presiunii de omogenizare. Distribuțiile de mărime a emulsiei omogenizate la 20 și 50 MPa au variat de la 0.158 la 17.378 și de la 0.120 la 11.482 μm. Rezultatele au indicat că o presiune mai mare de omogenizare a adus un mai mare consum de energie, consolidarea în continuare a forțelor mecanice (de exemplu cavitație, acțiune de forfecare și curgere turbulentă), și picături mari în globule mici. Omogenizarea dublă putea reduce distinct dimensiunea picăturii și restrânge distribuția picăturilor. [17]
Dimensiunea picăturii este scăzută atunci când este omogenizare dublă, în timp ce proba omogenizată la 20 + 20 MPa a prezentat o distribuție monomodală între 0.158 și 3.802 μm, în timp ce probele omogenizate la 20 + 50, 50 + 20 și 50 + 50 MPa au arătat distribuție bimodală; probele omogenizate la 50 + 50 MPa au arătat cea mai mică dimensiune situată între 0.0794-3.311 μm. Cozile mici ar putea fi atribuite formării de grupuri sau agregate de picături în re-coalescență la intensitate mare de omogenizare.
Figura 2.16b prezintă efectul presiunii la omogenizare asupra concentrației proteinei de suprafață în emulsii. Cum presiunea de omogenizare a crescut la 20 la 50 MPa, concentrația de proteină de suprafață a fost semnificativ (p <0,05) redusă 2.048-1.750mg/m2. În timpul depozitării la rece, concentrația de proteină de suprafață a fost de asemenea semnificativ (p <0,05) redusă; reducerea a fost mai puțin severă la presiune mai mare. După depozitare la 4 °C timp de 30 zile, concentrația de proteină de suprafață de 20 și 50 MPa scăzut la 1.623 și 1.624 mg / m2.
Figura 2.17 arată curbele vîscozității aparente față de rata de forfecare pentru frișcă sub diferite presiuni de omogenizare după depozitarea la 4 °C timp de 1 zi. Toate probele afișate sunt dependente de viteza de forfecare și comportamentul de forfecare. Quemada (1998) a arătat că comportamentul la forfecare a emulsiilor de ulei ar putea fi atribuite la formarea de centre sau agregate ale picăturilor. La o viteză de forfecare scăzută, vîscozitățile aparente ale tuturor probelor au scăzut rapid cu creșterea vitezei de forfecare. Așa cum se arată în Fig. 3a, cu omogenizare dată, când omogenizarea a fost dublă, valorile vîscozității aparente au fost de ordine crescătoare, 20 + 20 <50 + 20 = 20 + 50 = 50 + 50 MPa (Fig 3b).
Rezultatele au arătat că omogenizarea ar putea afecta în mod evident proprietățile fizice ale compusului de frișcă. Presiunea mai mare de omogenizare a condus la o mai îngustă distribuție a mărimii picăturilor, dimensiunea mai mică a diametrului mediu și emulsie mai omogenă. Concentrația de proteină de suprafață a scăzut odată cu creșterea timpului de presiune de omogenizare și de depozitare. Emulsiile au arătat un comportament de forfecare mai mic (n <1) și un sistem solid (G0> G00). [16]
2.7 Efectele modificării concentrației de proteine în zer asupra proprietăților fizice și stabilității compusului frișcă
Concentratul proteic din zer (WPC) a fost modificat cu ajutorul unui tratament termic la diferite pH-uri și momente de încălzire. Au fost măsurate turbiditatea, distribuția granulometrică, proprietățile intrinseci, fluorescența, agregatele solubile și insolubile cu conținut de WPC. Mai mult decât atât, proprietățile fizice ale compusului frișcă cu adaos de WPC au fost studiate cu ajutorul RSM. Analiza a arătat că tratamentul termic la valori de pH mai mici și mai mult timp a crescut vîscozitatea (frișcă), fermitatea și a scăzut sinereza, ceea ce duce la o mai bună stabilitate în produsele finale. Rezultatele obținute au arătat că frișca, conține WPC modificat care a fost tratat la tratament termic mai mare și valorile pH-ului mai mici, a avut proprietățile texturale dorite. În cazul compusului de frișcă conținând WPC încălzit timp de 20 min la valori de pH mai mici, a fost observată o mai bună stabilitate chiar și la un conținut scăzut de grăsimi în comparație cu celelalte condiții de proces.
S-a folosit zer praf concentrat de proteine achiziționat de la Milei și depozitat la 4°C. Laptele și smântâna primă au fost obținute de la o industrie de lactate locală. Nici un tratament termic sau alte procese, cum ar fi omogenizarea nu au fost efectuate pe lapte și smântână înaintea experimentelor noastre.
Zerul praf concentrat de proteine a fost hidratat în apă deionizată timp de 2 ore la temperatura ambiantă, sub mixare ușoară și apoi soluția a fost menținută la 4 °C timp de 24 ore pentru a finaliza hidratarea. După hidratare, pH-ul soluțiilor a fost ajustat la 3,2, 5,2 și 7,2 prin adăugarea a 1 N HCI și 1 N NaOH. pH-ul din soluțiile WPC a fost măsurat din nou după 15 de minute pentru a asigura stabilitatea și ajustarea pH-ului. Apoi tratamentul termic a fost realizat într-o baie de apă la 80 °C timp de 5, 12,5 și 20 min. După tratamentul termic, soluțiile au fost răcite rapid până la 4 °C utilizând apă rece și apoi depozitate la 4 °C. Probe de proteine din zer după tratament termic au fost liofilizate la 45 °C timp de 24h. [18]
Conținutul de grăsimi din probe de frișcă a fost ajustat la 25%, 30% și 35% prin adăugare de lapte degresat la 40% cremă – grăsime. Apoi, a fost adăugat 1, 2, și 3% în greutate din proteină de zer praf tratată termic. Probele au fost apoi pasteurizate la 85 °C timp de 5 minute într-o baie de apă. Au fost apoi omogenizate la 50 °C și la 3000 rpm timp de 1 minut. Cremele tratate au fost ținute la rece timp de 24 ore la 5 °C pentru a promova cristalizarea grăsimii și a sprijini formarea structurii de spumă în timpul mixării. După răcire, frișca era gata pentru aerisire. În prima etapă, o porțiune de probă de frișcă a fost mixată cu ajutorul unui model de mixer clasic, în momente diferite pentru a găsi depășirea maximă. Apoi restul din fiecare probă a fost mixată în momentul optim găsit în etapa anterioară. Apoi au fost studiate proprietățile fizice ale probelor. Toate măsurătorile au fost efectuate în triplicat. [18]
Cantitatea de agregate insolubile a fost determinata astfel :15 ml din fiecare probă a fost centrifugată la 10.000 g timp de 30 min la temperatura de 20 °C utilizând centrifuga. După centrifugare, fracțiunile solubile au fost îndepărtate, și a fost măsurat conținutul de substanță uscată. Fracțiunea insolubilă a fiecărei probe a fost obținută prin scăderea materiei uscată de fracțiune solubilă din materia uscată totală a eșantionului inițial. [18]
Turbiditatea dispersiei de WPC a fost realizata astfel: probele au fost diluate cu apă distilată în raport de 1: 100 (0,09 mg ml-1). Atunci absorbanța de dispersii a fost determinată la 600 nm pe un spectrofotometru UVeVis . Această absorbanță a fost folosită ca un indicator de turbiditate. [18]
Probele au fost diluate cu apă distilată la raport de 1:10 (0,9 mg ml-1). Intensitatea fluorescenței triptofanului de soluții WPC modificate fost măsurată la temperatura ambiantă, prin fluorescență cu spectrometru Shimadzu. Lungimea de undă de excitație și lungime de undă de emisie au fost 290 și 400 nm. [18]
Vîscozitatea aparentă a fost măsurată folosind vîscozimetru de rotație. vîscozitatea compusului frișcă fost măsurată folosind axul 6 la diferite turații (1, 2, 5,10, 20, 40 și 50 RPM) 24 h (la 4 °C) după producție. De data aceasta permite finalizarea cristalizarea globulelor de grăsime. Înainte de efectuarea analizelor, temperaturile probelor au fost ajustate la 4 °C.
Depășirea reprezintă 1 ml de aer la 100 ml de smântână. S-a calculat după mixare în primele 30 s, și la intervale de 10 s,
Pentru evaluarea cantitativă a stabilității spumei, 20 g de frișcă a fost plasată pe o pâlnie Buchner. Apoi pâlnia a fost plasată în incubator la 25 °C timp de 3 ore. Paharul tarat fost folosit pentru a colecta ser și sinereza . Sinereza fost folosită ca un indicator de stabilitate a spumei:
Fermitatea compusului de frișcă a fost măsurată printr-un analizorul de textură. Rata de penetrare a probei a fost de 1 mm pe secundă, iar distanța de penetrare a fost de 30 mm. Forța maximă a fost egală cu valoarea de fermitate. După mixare, temperatura la toate probele a fost ajustată la 4 °C.
Comportamentul reologic al produselor lactate este complex și depinde de temperatura, concentrația și starea fizică a fazei dispersate. Analizele statistice au indicat că timpul de tratament termic, pH-ul soluției WPC, WPC și conținutul de grăsime din frișcă, interacțiunea de timp în tratamentul termic și pH-ul soluției WPC și interacțiunea WPC și conținutul de frișcă au avut un efect semnificativ asupra vîscozității.
Așa cum se arată în Fig.2.18, timpul de tratament termic a fost majorat, vîscozitatea din frișcă a fost crescută. Efectul pH-ului în soluția WPC asupra vîscozității din frișcă a fost mai mare decât timpul de tratament termic.
La o valoarea a pH-ului mai mare a soluției WPC, vîscozitatea din frișcă este mai mică. Rezultatele obținute arată că (figura 2.18 B), în cazul conținutului constant de WPC în frișcă, timpul mai mare de tratament termic WPC a condus la creșterea vîscozității. Mai mult, la timpul constant de tratament termic, creșterea conținutului WPC în frișcă a crescut semnificativ vîscozitatea produsului final. Figura 2.18 C prezintă efectul conținutului de grăsime din smântână la mixare și tratamentul termic a soluției WPC la vascozitatea produselor finale. [19]
Valori de pH constant și conținutul mai ridicat în frișca WPC a condus la creșterea vîscozității probei (Fig. 2.18 D). Prin investigarea efectul reciproc de conținut de grăsimi în frișcă și pH-ul soluțiilor WPC pe vîscozitate (Fig. 2.18 E), a fost dezvăluit că la conținut de grăsime constant, pH-ul soluțiilor WPC a fost redus, vîscozitatea a fost crescută atunci când conținutul de grăsime a fost constant și această vîscozitate este de dorit pentru produsul final.
Așa cum se arată în Fig. 2.18 F, la conținut scăzut de grăsime din frișcă (<27,5%), prin modificarea conținutului WPC în frișcă, vîscozitatea a fost aproximativ constantă. Așa cum se arată în Fig. 2.19A, pH-ul mai mare de soluții WPC în timpul tratamentului termic a condus la creșterea depășirii în frișcă.
După cum se poate vedea în Figura 2.19B, frișca, conținând 1% WPC care a fost încălzit timp de 16.25-20 min a dovedit a avea o depășire mai mare (aproximativ 125%), în comparație cu alte condiții de procedură.
Așa cum se arată în Fig. 2.18C, la conținut constant de grăsime în frișcă, prin schimbarea tratamentului termic, depășirea a fost aproximativ constantă. La valori pH mai mici decât 5,2 (Fig. 2.18D), prin pH-ul tot mai mare în soluții WPC la un conținut constant WPC, depășirea în cazul compusului de frișcă a fost crescută.
Cum era de așteptat în acest studiu, prin creșterea conținutului de grăsimi, la conținut constant WPC în frișcă, fermitatea a fost crescută. Fig. 2.19F prezintă efectul de conținut de grăsimi în frișcă și conținutul WPC din frișcă la fermitate. Așa cum se arată în această figură, la conținutul de grăsime constant din frișca, prin schimbarea de conținut WPC, s-au observat modificări puține în fermitate și numai la conținut mai mare de grăsimi, crescând conținut WPC-ului a condus la scăderea fermității produsului final. Când aerul este mixat în smântână, rezultă noi interfețe de apă. Apoi globulele de grăsime și proteine sunt absorbite pe aceste interfețe, formând o peliculă. Acest film poate preveni deformarea structurii de spumă. Proprietățile filmului depind de caracteristicile sale proteice.
Rezultatele obținute din diverse analize au arătat că structurile WPC au fost modificate după tratamentul termic la diferite momente și diferite pH-uri și, de asemenea, după liofilizare. Rezultatele de distribuție ale dimensiunilor de particule au indicat că, după aceste tratamente, prin creșterea pH-ului soluțiilor WPC, s-au format agregate mai mari. La valori de pH mai mici și mai mult timp de soluții WPC a crescut vîscozitatea, fermitatea și a scăzut sinereza și depășirea în frișcă, ceea ce duce la o mai bună stabilitate în produsele finale. Rezultatele noastre au arătat că frișca, conține WPC modificat care a fost tratat la timp cu tratament termic mai mare și valori ale pH-ului mai mici. În cazul compusului de frișcă ce conține WPC încălzit timp de 20 min la valori pH mai mici, o mai bună stabilitate a fost observată chiar și la un conținut scăzut de grăsimi în comparație cu celelalte condiții de proces. [18]
Capitolul 3 – PARTE EXPERIMENTALĂ
Smântâna și laptele integral sunt emulsii de grăsime în lapte smântânit. Principala deosebire între ele constă în conținutul mare de grăsime al smântânii față de lapte, totodată, în conținutul mai mic de apă. Datorită acestui fapt, greutatea specifică a smântânii este mai mică decât a laptelui smântânit.
Smântâna este un produs obținut din lapte în urma procesului de degresare sau smântânire. Principalele sortimente de smântână de la noi din țară sunt: smântâna dulce și smântâna fermentată. Smântâna dulce poate fi de două tipuri: tip 14 (conținut de grăsime 14 %) și tip 32 (conținut de grăsime 32 %) și smântâna fermentată care poate fi tip 25 (conținut de grăsime 25 %), tip 30 (conținut de grăsime 30 %), tip 40 (conținut de grăsime 40 %). Fiecare firmă poate comercializa și alte tipuri în urma obținerii standardelor de firma.
Scopul lucrării a fost caracterizarea unor tipuri de smântână, din punct de vedere organoleptic (culoarea, aspectul, consistența, mirosul) și fizico-chimic (aciditate, pH, conținut de grăsime, indice de iod, indice de peroxid, controlul pasteurizării, determinarea conținutului de apă, determinarea conținutului de glucide, identificarea falsificărilor).
Determinările s-au realizat pe trei tipuri diferite de smântână dulce (frișcă Hulala, Meggle, Topping cream) și smântâna de gătit (LaDorna, Meggle, Polimark). În figurile de mai jos (figura 3.1 a, b) se pot observa sortimentele analizate.
3.1 Caracteristicile organoleptice și fizico-chimice ale smântânii
3.1.1 Examenul organoleptic
Acesta se realizează pe produsul având temperatura de 8-12 oC. Se apreciază din punct de vedere al aspectului, al consistenței, al mirosului și al gustului.
În tabelul de mai jos sunt prezentate caracteristicile organoleptice pentru smântâna dulce (frișcă), (tabelul 3.1).
Tabelul 3.1 Indici organoleptici ai smântânii dulci (frișcă)
Tabelul 3.2 Indici organoleptici ai smântânii pentru gătit–La Dorna, Meggle, Polimark
3.1.2 Determinări fizico-chimice
Se determină aprecierea integrității și a stării de prospețime.
Aprecierea integrității smântânii constă în determinarea conținutului de grăsime și depistarea eventualelor falsificări.
Determinarea conținutului de grăsime – Metoda butirometrică-varianta volumetrică
Mod de lucru
În butirometrul curat și uscat se introduc 10 mL acid sulfuric fără a atinge gâtul butirometrului și 5 mL smântână, încet, pe peretele butirometrului. Se introduce 5-6 mL apă caldă (35-46 oC) care se trece prin pipeta folosită pentru măsurarea smântânii și 1 mL alcool izoamilic după care se închide cu un dop de cauciuc. Se protejează butirometru cu o pânză și se agită până la dizolvarea completă a smântânii, după care se centrifughează la 1200 rotații/minut, timp de 5 minute. [20]
Se scoate din centrifugă și se introduce într-o baie de apă la 65-75 oC, timp de câteva minute, după care se citește pe tijă conținutul de grăsime.
Interpretare
Smântâna dulce trebuie să conțină 14 sau 32±1 % grăsime- conform STAS 6352-61
Tabelul 3.3 – Conținutul în grăsime al diferitelor tipuri de smântână la diferite temperaturi
Tabelul 3.4 – Conținutul în grăsime al diferitelor tipuri de smântână la diferite temperaturi
Se observă că unele tipuri de smântână analizate nu sunt în concordanță cu valorile afișate de producător ceea ce este percepută ca o falsificare. Conform rezultatelor obținute, indiferent de valoarea temperaturii conținutul de grăsime nu se modifică.
Decelarea falsificatorilor
Smântâna este un produs ce se pretează la falsificări cum ar fi: adaosul de: făină, albușul de ou, gelatină, lapte mixat și a unor substanțe inerte și neutralizante.
Adaosul de făină
Are la bază reacția de culoare dintre amidon și soluție pe bază de iod.
Mod de lucru
Într-o eprubetă se introduce 5-10 mL smântână, peste care se adaugă cantitate egală de apă, după care se fierbe. După ce conținutul s-a răcit se adaugă 2-3 picături din soluția de iod iodurat. Reacția poate fi efectuată și pe smântâna simplă folosind o sticlă de ceas.
Interpretare:
În prezența amidonului, amestecul se colorează în albastru
În absența amidonului, amestecul se colorează în galben
În cazul smântânii dulci (frișca) amestecul s-a colorat în galben pentru toate probele ceea ce indică absența amidonului. În schimb în cazul smântânii pentru gătit una din probe s-a colorat vizibil în albastru (figura 3.2 Polimark), acest lucru indică faptul că este falsificată cu amidon.
Amidonul este folosit în industria produselor lactate deoarece acesta are rolul de a îngroșa, datorită caracteristicilor tixotrope, fiind considerat un agent de falsificare. Odată folosit în produsele lactate acestea nu mai pot fi considerate naturale.
Adaosul de albuș de ou, gelatină și amestecul cu lapte bătut
Mod de lucru
Se diluează cu apă în părți egale câțiva mL de smântână peste care se adaugă câteva picături de acid acetic și se fierbe. Substanțele albuminoide coagulează prin fierbere fiind reținute prin filtrare. Laptele mixat se identifică după cantitatea redusă de grăsime.
Interpretare
În urma analizelor efectuate s-a observat că toate probele de smântâna pentru gătit (figura 3.6, figura 3.7, figura 3.8) au coagulat prin fierbere la fel ca și frișcă Hulala și Meggle, ceea ce înseamnă că nu conțin albuș de ou, gelatină sau lapte mixat deoarece albuminoidele au coagulat prin fierbere. Nu se poate spune același lucru însă despre frișca “Topping cream” unde, cum s-a observat în figura 3.5 amestecul nu a coagulat. Falsificarea cu albuș de ou și gelatină este de obicei folosită pentru îmbunătățirea consistenței iar laptele mixat pentru a-i spori volumul.
Adaosul de substanțe inerte (creta, gips, cazeină)
Se fac diluări mari în apă, iar amestecul se lasă în repaos. Toate substanțele inerte după un timp sedimentează formând un strat mai mult sau mai puțin abundent.
Observație: nu s-au observat sedimente ceea ce arată că nu s-au adăugat substanțe inerte.
Aprecierea stării de prospețime
a. Determinarea acidității – Metoda THÖRNER
Această determinare este foarte des folosită pentru produsele lactate deoarece ne oferă informații asupra prospețimii smântânii dulci. Crește foarte repede datorită transformării lactozei în acid lactic. O aciditate crescută indică învechirea produsului [21].
Mod de lucru
Într-un vas Erlenmayer de 100 mL se introduce cu o pipeta 5 mL de smântână, peste care se adaugă cu aceiași pipeta 20-25 mL de apă distilată (40-45oC). se adaugă 3-4 picături de fenolftaleină și se titrează cu hidroxid de sodiu (N/10) până la apariția culorii roz care trebuie să persiste timp de 30 de secunde:
Aciditatea oT =20 x V
În care:
V-volumul soluției de hidroxid de sodiu, 0.1 N întrebuințat la titrare, în mL
20-factor de echivalare pentru100.
Interpretare
Smântâna dulce trebuie să aibă aciditatea de maxim 20oT la livrare și maxim 22 oT la desfacere. Temperatura de livrare trebuie să fie de maxim 10 oC conform STAS 6353-68.
Tabelul 3.5 Valorile obținute în determinarea acidității pentru smântâna dulce
Tabelul 3.6 Valori obținute în determinarea acidității pentru smântâna de gătit
Am observat că aciditatea nu s-a modificat considerabil odată cu creșterea temperaturii pentru niciuna din probele de smântână analizate și de asemenea s-a încadrat în limita admisa de 20oT la livrare și maxim 22 oT conform STAS 6353-68 pentru aceste tipuri de produse.
b. Aprecierea calității igienice (salubrității) – Controlul pasteurizării smântânii
Metoda se bazează pe prezenta sau absența peroxidazei, enzimă distrusă la temperatura de pasteurizare a smântânii.
Mod de lucru
Într-o eprubeta se iau 3-4 mL de smântână peste care se adaugă aceiași cantitate de apă distilată călduță (40-50oC) și se agită. Se introduce în eprubeta 1 mL benzidină și 4-5 picături de apă oxigenată, iar după agitarea amestecului se face interpretarea.
Interpretare:
– smântâna pasteurizată corect nu își schimbă culoarea;
– smântâna nepasteurizată (prezența peroxidazei) se colorează în albastru verzui.
Niciuna dintre smântânile analizate: smântâna dulce (Hulala, Meggle, Topping Cream) sau smântâna de gătit (LaDorna, Meggle, Polimark) nu si-a modificat culoarea, acest lucru semnifică faptul că pasteurizarea a fost efectuată corect [STAS 6348-61].
Determinarea pH-ului
Determinarea pH-ului s-a realizat cu ajutorul pH-metrului firma EXTECH.
Tabelul 3.7 Valori ale pH-ului pentru diferite tipuri de smântâna dulce
Tabelul 3.8 Valori ale pH-ului pentru diferite tipuri de smântâna de gătit
În urma analizelor s-a observat că pH-ul crește odată cu creșterea temperaturii pentru ambele tipuri de smântână.
Determinarea conținutului de apă prin metoda gravimetrică
Este o procedură de bază folosită la controlul alimentelor. Apa reprezintă componentul principal al produselor de origine animală, aceasta ne oferă informații asupra: valorii nutritive (conținut ridicat de apă – valoare nutritivă scăzută), perisabilitatea (conținut scăzut de apă – conservabilitate bună), coeficient de utilizare digestivă, verificarea respectării rețetei oficiale de fabricație, calcularea substanțelor adăugate.
Principiul metodei constă în expunerea probei de analizat la o sursă de căldură până la o greutate constantă. Pierderea în grăsime, calculată procentual, reprezintă conținutul de apă.
Mod de lucru:
Se numerotează fiolele și se tarează notându-se greutatea fiecărei fiole. În fiecare fiolă se introduce 5 g frișcă. Se cântărește fiola de produs și din cantitatea respectivă se scade tara și se află cantitatea exactă luată în lucru. După cântărire, fiolele se introduc în etuvă, reglată la temperatura de 103 ± 2ºC. Se lasă o oră după care se scot fiolele din etuvă, se introduce în exicator și după răcire se cântăresc și se notează greutatea.
Calculul rezultatelor:
unde:
m – tara fiolei + produs înainte de uscare, în grame;
m1 – tara fiolei + produs după uscare, în grame;
m2 – cantitatea de probă luată în lucru , în grame;
Tabelul 3.9 Determinarea conținutului de apă pentru diferite tipuri de smântâna dulce
În urma determinării conținutului de apă am observat că frișca Hulala are un conținut mai mic decât celelalte probe, și odată cu creșterea conținutului de apă, conținutul de grăsime scade.
Tabelul 3.10 Determinarea conținutului de apă pentru diferite tipuri de smântâna de gătit
În urma determinării conținutului de apă pentru smântâna de gătit am observat că cea mai mare cantitate de apă se întâlnește în smântâna Meggle. Conținutul mare al cantității de apă poate însemna valoare nutritivă scăzută.
Determinarea indicelui de iod
Lipidele animale și vegetale, conțin în moleculă radicali acil proveniți de la acizii grași saturați și nesaturați, în diferite proporții. Gradul de nesaturare al unei grăsimi se apreciază prin indicele de iod. Indicele de iod este o valoare care reprezintă cantitatea de iod exprimată în grame, ce se adiționează la 100g lipide.
Mod de lucru
Se cântărește 1 g de proba, se dizolva în 4 mL cloroform și se adaugă 5 mL soluție alcoolică de iod 0,1 N într-un flacon cu dop rodat de 300 mL. Flaconul se închide și se ține la întuneric timp de 30 minute agitând din când în când. Se adaugă 3 mL KI, 2 mL apă și se titrează cu tiosulfat de sodiu 0,1 N până la colorația galben-deschis. Se adaugă 0,4 mL amidon și se continuă titrarea, agitând puternic până la decolorare.
În paralel se efectuează determinarea cu o probă martor.
Indicele de iod se calculează conform formulei:
În care:
– indice de iod
– volumul de tiosulfat de sodiu 0,1N folosit la titrarea probei luate ca martor (mL)
– volumul de tiosulfat de sodiu 0,1N folosit la titrarea probei luate în lucru (mL)
m – masa probei luate în lucru (g)
0.01269 – numărul de g de iod corespunzător la 1 mL tiosulfat de sodiu 0.1 N.
Tabelul 3.11 Determinarea indicelui de iod pentru smântâna dulce (frișcă)
Tabelul 3.12 Determinarea indicelui de iod pentru smântâna pentru gătit
În urma determinării indicelui de iod s-a observat că valoarea cea mai mică în cazul smântânii dulci s-a înregistrat la frișcă Hulala, iar în cazul smântânii pentru gătit cea mai mica valoare s-a înregistrat la smântâna LaDorna.
Indice de peroxid
Indicele de peroxid reprezintă conținutul de peroxid și alte substanțe oxidante dintr-o anumită cantitate de produs, care, oxidează iodura de potasiu punând în libertate iodul.
Se extrage grăsimea din proba de analizat, la rece, cu cloroform și se tratează un volum din extractul cloroformic, în mediu de acid acetic, cu soluție de iodură de potasiu. Se titrează iodul eliberat cu o soluție de tiosulfat de sodiu cu titrul cunoscut
Mod de lucru
Se cântăresc circa 5 g produs și se dizolva într-un amestec de 18 cm3 acid acetic și 12 cm3 cloroform, într-un vas conic cu dop șlefuit. Se adaugă o soluție proaspăt preparată dintr-un gram de iodură de potasiu și 1 cm3 apă și se agită puternic. După un minut, se adaugă 30 cm3 apă și 2 cm3 soluție de amidon și se titrează cu o soluție de tiosulfat de sodiu.
În paralel se efectuează o probă de control a reactivilor, trecând prin toate fazele analizei aceiași reactivi ca probele de analizat, luați în aceleași cantități.
Calcul
Indicele de peroxid se exprimă prin numărul de mL de tiosulfat de sodiu 0.01 oxidat de iod eliberat de HI prin acțiunea peroxizilor din 1 g de probă de analizat și se calculează cu formula [1]:
În care:
V2 – volumul soluției 0.01 N de tiosulfat de sodiu folosit la titrarea probei de analizat, în cm3
V1 – volumul soluției 0.01 N de tiosulfat de sodiu folosit la titrarea probei de control al reactivilor, în cm3
n – normalitatea soluției de tiosulfat de sodiu
m – masa probei luate pentru determinare, în grame
Tabelul 3.13 Valorile obținute în determinarea indicelui de peroxid pentru smântâna dulce
Tabelul 3.14 Valorile obținute în determinarea indicelui de peroxid pentru smântâna de gătit
Indicele de peroxid ne oferă informații asupra stării de prospețime a produsului. În urma determinărilor s-a observat că gradul cel mai mare de prospețime s-a înregistrat la proba de frișcă Meggle iar cel mai ridicat în cazul smântânii de gătit Polimark. Diferențele dintre probe nu au diferit semnificativ.
Determinarea glucidelor
În produsele alimentare pot fi prezente mai multe categorii de glucide monozaharide, dizaharide, polizaharide, precum și compuși complecși în care moleculele de oze sunt legate de componente neglucidice.
Glucoza, fructoza, zaharoza, lactoza, amidonul, dextrinele, celuloza sunt prezente mai frecvent în alimente și determinarea lor are mare importanță pentru aprecierea valorii calorice sau nutritive a unui aliment.
Metode generale de determinare ale glucidelor din alimente se bazează pe caracterul reducător al aldozelor sau pe capacitatea unora din ele de a roti planul luminii polarizate (determinarea polarimetrică).
Deoarece în produsul alimentar pot fi prezente mai multe tipuri de glucide, într-o primă etapă se poate realiza identificarea acestora prin cromatografie pe hârtie sau pe strat subțire.
Determinarea zaharurilor solubile, direct reducătoare
Principiul metodei
Proba de analizat (în soluție apoasă) se tratează cu un exces de reactivi Fehling, conform reacțiilor:
Din acest moment, determinarea glucidelor reducătoare se poate executa prin două metode:
metoda iodometrică Luff – Schoorl bazată pe determinarea iodometrică a excesului de reactiv Fehling; volumul de tiosulfat de sodiu consumat la titrare este proporțional cu conținutul în zahăr reducător din probă.
metoda permanganometrică Bertrand care constă în separarea oxidului cupros, oxidarea acestuia cu o sare ferică și titrarea permanganometrică a ionului Fe2+ format; volumul soluției de permanganat de potasiu utilizat pentru titrare este echivalent cu cantitatea de zahăr reducător din probă. Reacțiile care au loc sunt:
Modul de lucru
Prepararea extractului din produsul alimentar
1-5g produs se triturează la mojar cu aproximativ 5-10 mL apă distilată; se adaugă treptat și sub agitare încă 25 mL apă distilată și se trece proba cantitativ într-un vas conic. Se adaugă 5 mL soluție de sulfat de aluminiu 20%, se agită, se lasă în repaus timp de 15 minute, după care se adaugă hidroxid de sodiu 2N până la neutralizare. Se filtrează și se aduce volumul la 50 ml, în balon cotat, prin spălări repetate ale filtrului cu apă distilată.
Metoda Luff – Schoorl
10 mL extract se introduc într-un flacon iodometric, se adaugă 10 mL reactiv Fehling I, 10 mL reactiv Fehling II și se fierbe 2 minute pe sită; se răcește la curent de apă rece, după care se adaugă 10 mL iodură de potasiu 30% și 10 mL acid sulfuric, d=1,11. Iodul pus în libertate se titrează cu tiosulfat de sodiu în prezența amidonului ca indicator. Se notează cu V1 numărul de mL de tiosulfat utilizați la titrare.
Stabilitatea titrului soluției Fehling
Într-un flacon iodometric de 250 mL se introduc 10ml de reactiv Fehling I, 10ml reactiv Fehling II, se adaugă 20 mL apă distilată și se fierbe pe sită, timp de 2 minute. Se răcește repede într-un curent de apă, se adaugă 10 mL iodură de potasiu 30% și 10mL acid sulfuric, d=1,11. Iodul pus în libertate este titrat cu tiosulfat de sodiu în prezența amidonului până la colorația alb-gălbuie. Se notează cu V volumul de tiosulfat de sodiu utilizat la titrare.
Calcul
V – V1= volumul (ml) de tiosulfat de sodiu 0,1N corespunzător zahărului reducător din probă. Conform tabelului folosit in metoda Luff-Schoorl se stabilește cantitatea de zahăr reducător corespunzătoare volumului de tiosulfat, apoi se raportează valoarea găsită la diluțiile făcute.
Rezultatele se exprimă în grame zahăr reducător la 100g probă.
Tabelul 3.15 Rezultate ale continutului in zaharuri
Tabelul 3.15 Rezultate ale continutului in zaharuri
Rezultatele au arătat ca cea mai mare cantitate de zaharuri se găsește in frișca Hulala iar cea mai mica in smântâna de gătit LaDorna. Valorile sunt asemănătoare cu cele întâlnite pe ambalaj.
CONCLUZII
Scopul lucrării a fost caracterizarea unor tipuri de smântână, din punct de vedere organoleptic (culoarea, aspectul, consistența, mirosul) și fizico-chimic (aciditate, pH, conținut de grăsime, indice de iod, indice de peroxid, controlul pasteurizării, determinarea conținutului de apă, determinarea conținutului de glucide, identificarea falsificărilor).
Studiile de specialitate efectuate pe frișcă au arătat că stabilitatea e dependentă de timpul de mixare, de tipul de structură format și de rigiditatea lor. Dacă timpul de mixare este prea mare atunci frișca se prăbușește datorită daunelor produse de membrana proteinei și de interfața apă grăsime care susțin bulele de aer. Procesul de mixarea modifică proprietățile cremei făcând-o mai vîscoelastică decât crema nemixată.
Este foarte important să alegem un tratament/proces adecvat pentru a prelungi perioada de valabilitate. Depozitarea la -18 sau -4 oC a condus la schimbări substanțiale în coalescența parțială a grăsimii și diferențe semnificative în ceea ce privește depășirea. Picăturile de grăsime răcite au coagulat parțial mai bine și mai rapid decât cele congelate, punând în evidență dimensiunea medie a particulelor, vîscozitatea aparentă, respectarea depășirii și a curgerii.
Omogenizarea afectează în mod evident proprietățile fizice ale compusului de frișcă. Presiunea mai mare de omogenizare a condus la o îngustare a distribuției mărimii picăturilor, dimensiune mai mică a diametrului mediu și emulsie mai omogenă.
Concentrația de proteine de suprafață a scăzut odată cu creșterea timpului de presiune de omogenizare și de depozitare
La unele tipuri de smântână s-a observat că valorile conținutului de grăsime afișat de producători nu au fost în concordanță cu cele obținute în laborator, ceea ce poate fi perceput ca o falsificare. Conform rezultatelor obținute, indiferent de valoarea temperaturii conținutul de grăsime nu se modifică.
Din probele analizate din punct de vedere al falsificării cu amidon numai una a ieșit pozitivă, amidonul este folosit în general pentru a îngroșa. În ceea ce privește falsificarea cu albuș de ou, gelatină sau lapte mixat niciuna din probe nu a ieșit pozitivă. De asemenea nu au fost adăugate substanțe inerte.
Am observat că aciditatea nu s-a modificat considerabil odată cu creșterea temperaturii pentru niciuna din probele de smântână analizate și de asemenea s-a încadrat în limita admisă pentru aceste tipuri de produse.
Pasteurizarea a fost efectuată corect pentru toate smântânile analizate.
S-a observat că odată cu creșterea temperaturii crește și pH-ul.
În urma determinării conținutului de apă am observat că, frișcă „Hulala” are un conținut mai mic decât celelalte probe și că, odată cu creșterea conținutului de apă, conținutul de grăsime scade. Conținutul mic al cantității de apă poate însemna valoare nutritivă crescută.
În urma determinărilor experimentale efectuate, toate produsele au corespuns din punct de vedere organoleptic si fizico-chimic, fapt ce ne determină să recomandăm produsul pentru comercializare și consum.
BIBLIOGRAFIE
1. Banu C. -„Aplicații ale aditivilor în industria alimentară”, Editura ASAB, București; 2010
2. Banu C.-Aditivi și ingrediente pentru industria alimentară”, Editura TEHNICĂ, București; 2000
3. Bamforth, C. W.-Physico-chemical aspects of food processing, Blackie Academic & Professional, London (1995), 417–439
4. Ewa Jakubczyk, Keshavan Niranjan – Transient development of whipped cream properties, Journal of Food Engineering 77 (2006) 79–83
5. Qiangzhong Zhao, Wanmei Kuang, Min Fang, Dongxiao Sun-Waterhouse, Tongxun Liu, Zhao Long, Mouming Zhao – Frozen, chilled and spray dried emulsions for whipped cream: Influence of emulsion preservation approaches on product functionality, LWT – Food Science and Technology xxx (2014) 1-7
6. Anton, M., Chapleau, N., Beaumal, V., Delepine, S., & Lamballerie-Anton, M. – Effect of high-pressure treatment on rheology of oil-in-water emulsions prepared with hen egg yolk. Innovative Food Science & Emerging Technologies (2001), 9-21.
7. Allen, K. E., Dickinson, D., & Murray, B.-Acidified sodium caseinate emulsion foams containing liquid fat: a comparison with whipped cream. LWT – Food Science and Technology, (2006) 225-234.
8. N. Drelon, E. Gravier, L. Daheron, L. Boisserie, A. Omari, F. Leal-Calderon, – Influence of tempering on the mechanical properties of whipped dairy creams, International Dairy Journal 16 (2006) 1454–1463.
9. Boode, K., Walstra, P., & de Groot-Mostert, A. E. A. – Partial coalescence în oil-in-water emulsions. Influence of the properties of the fat. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, (1993) 139–151.
10. Chan Wang, Xiao-Wei He, Qiang Huang, Xiong Fu, Sha Liu – Physicochemical properties and application of micronized cornstarch în low fat cream, Journal of Food Engineering 116 (2013) 881-888
11. Goff, H.D.,. Instability and partial coalescence în whippable dairy emulsions. Dairy Science 80 (1997) , 2620–2630.
12. Kirsty E. Allen, Eric Dickinson, Brent Murray – Acidified sodium caseinate emulsion foams containing liquid fat: A comparison with whipped cream, LWT 39 (2006) 225–234
13. Kirsty E. Allen, Brent S. Murray, Eric Dickinson – Development of a model whipped cream: Effects of emulsion droplet liquid/solid character and added hydrocolloid, Food Hydrocolloids 22 (2008) 690–699
14. Katrien van Lent, Cao Thu Le, Brecht Vanlerberghe, Paul Van der Meeren – Effect of formulation on the emulsion and whipping properties of recombined dairy cream, International Dairy Journal 18 (2008) 1003–1010
15. Zhao Long, Mouming Zhao, Qiangzhong Zhao, Bao Yang, Liya Liu – Effect of homogenisation and storage time on surface and rheology properties of whipping cream, Food Chemistry 131 (2012) 748–753
16. Campanella, O. H., Dorward, N. M., & Singh, H. – A study of the rheological properties of concentrated food emulsions. Journal of Food Engineering, 25, (1995)427–440.
17. Floury, J., Desrumaux, A., & Lardičres, J. – Effect of high-pressure homogenization on droplet size distributions and rheological properties of model oil-in-water emulsions. Innovative Food Science & Emerging Technologies, (2000)1, 127–134.
18. M. Sajedi , A. Nasirpour, J. Keramat , S. Desobry – Effect of modified whey protein concentrate on physical properties and stability of whipped cream, Food Hydrocolloids 36 (2014) 93-101
19. Emam-Djome, Z., Mousavi, M. E., Ghorbani, A.-V., & Madadlou, A. – Effect of whey protein concentrate addition on the physical properties of homogenized sweetened dairy creams. International Journal of Dairy Technology, 61, (2008) 183-191
20. STAS 6352-61
21. STAS 6353-68
22. STAS 145-67
23. SR 13531:2008
24. Tabel metoda Luff-Schoorl
24. Banu, C., ș.a.− Industrializarea laptelui, Editura Tehnico- Informatică, Chișinău.
25. Banu, C., Vizireanu, C.−Procesarea industrială a laptelui, Editura Tehnică, București 1998.
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: Efectele Modificarii Concentratiei de Proteine In Zer Asupra Proprietatilor Fizice Si Stabilitatii Compusului Frisca (ID: 120978)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.