Structura Laptelui

CUPRINS

INTRODUCERE

Importanța laptelui, în alimentația umană, este universal recunoscută, ca fiind Cimentul cel mai complet pentru om, deoarece conține toate componentele și în proporții : prime necesare vieții. Laptele, după cum se știe, a fost predestinat de natură ca prima hrană a omului.

Datorită complexității compoziției, laptele este un mediu de cultură perfect pentru toate clasele de microorganisme.

De-a lungul timpului, dar și în perioada contemporană, s-au dezvoltat și se dezvoltă numeroase procedee de prelucrare a laptelui în vederea obținerii unei game tot mai variate de produse cu scopul creșterii valorii biologice, a conservabilitatii , a digestibilității, scăderii volumului și masei pentru a ușura depozitarea și transportul. În procesul de prelucrare trebuie să se țină cont de protejarea elementelor biologic active din compoziția laptelui dar și de faptul că există pericolul contaminării laptelui și produselor lactate, ceea ce poate genera toxiinfecții alimentare dar și diferite pagube la nivel industrial. Laptele și produsele lactate împrumută ușor caracteristicile mediului sau materialelor cu care intră în contact și prin urmare sunt afectate atât caracteristicile organoleptice cât și fizico-chimice și microbiologice ale produselor finite. Dat fiind faptul că atât laptele cât și produsele lactate sunt consumate de către toate categoriile de populație (copii, adulți, persoane vârstnice) și sunt indicate în majoritatea regimelor alimentare pentru persoane cu diferite afecțiuni este absolut necesară păstrarea calităților biologice ale materiei prime în timpul procesului tehnologic care va avea ca efect o mai bună asimilare a laptelui și a produselor lactate în organism.

Prin structura și compoziția sa laptele este un aliment complex și dificil de controlat atât în ce privește evoluția caracteristicilor fizico-chimice și microbiologice cât mai ales în ce privește variația procentuală a componentelor laptelui sau eventuale adaosuri cu scopuri mai mult sau mai puțin benefice sănătății consumatorului.

Deci ținând cont de importanța laptelui în alimentație dar și de complexitatea compoziției acestuia, în industria laptelui se impune un control riguros în ce privește materia primă, control pe flux tehnologic și produs finit. Controlul de calitate în industria laptelui, alături de coordonarea corectă a producției, determină în egală măsură succesul activității de producție care constă în obținerea de produse de calitate superioară constantă și în desfășurarea unei activități economice profitabile.

CAPITOLUL I

CARACTERISTICILE LAPTELUI DE VACĂ

Este cel mai răspândit lapte atât ca utilizare industrială cât și consumat ca atare.

Caracteristici organoleptice

Aspect și culoare: laptele de vacă este un produs lichid de consistență normală, fluid, opac de culoare alb-gălbuie. Culoarea gălbuie, mai mult sau mai puțin pronunțată, este dată de conținutul mai mic sau mai mare de grăsime și de prezența pigmenților caretenoizi, solubili în grăsime, din anumite furaje (sfeclă, porumb). Laptele smântânit, adică fără grăsime, are o culoare albă cu o nuanță ușor albăstruie, dată de pigmenții flavonoizi, hidrosolubili.

Gustul și mirosul: laptele proaspăt are un gust dulceag cu aromă plăcută foarte puțin pronunțată. Laptele ca produs, împrumută ușor arome și gusturi străine: din aer, de grajd, de la detergenții sa dezinfectanții utilizați la igienizarea recipienților, conductelor, ustensilelor etc. în industria laptelui este indicat să se utilizeze detergenți și dezinfectanți fără miros și gust. Prin păstrare laptele capătă un miros acrișor datoria formării acidului lactic sau gust de rânced sau de seu datorate oxidării grăsimilor, gust și miros cu atât mai pronunțat cu cât laptele este mai vechi.

Apariția în lapte a unor anomalii de aspect, culoare gust și miros poate fi și urmarea transformărilor biochimice date de microorganismele din laptele provenit de la animale bolnave sau microorganismele de infecție provenite din mediul înconjurător. în ultimul caz laptele este impropriu pentru consum.

În concept modern laptele poate fi caracterizat din punct de vedere fiziologic, juridic, sanitar-veterinar, tehnologic și comercial.

Caracteristici fizico-chimice ale laptelui

Laptele din punct de vedere fizic este un lichid, cu următoarele caracteristici:

Se află intr-o stare de agregare,care se aseamănă cu cea gazoasă în privința fluidității și cu cea solidă în privința densității;

Este alcătuit din molecule, care exercită unele influențe asupra altor forte relativ puternice, dar care nu au poziții stabile;

Se prezintă sub forma unei soluții apoase în care componenții chimici se găsesc sub 3 forme: dizolvată (lactoza,vitaminele hidrosolubile, sărurile minerale, peptide cu moleculă mică, aminoacizi în stare liberă), emulsionată în lichid (grăsimea,vitaminele liposolubile) și coloidală adică în suspensie (substanțele proteice, în ser);

Are proprietăți fizice specifice: laptele este considerat schematic ca o emulsie sau suspensie de grăsime (în funcție de temperatura laptelui) într-o soluție apoasă care conține numeroase substanțe, unele sub formă coloidală. altele în stare dizolvată:

sub formă de emulsie sau suspensie se găsesc: grăsimea, pigmenții, vitaminele

liposolubile;

sub formă de soluție coloidală: substanțele proteice, fosfații insolubili;

sub formă de soluție: lactoza, sărurile "minerale, substanțele azotoase cu greutate

moleculară mică, vitaminele hidrosolubile.

Forma sub care se găsesc diferite componente în lapte depinde de gradul de dispersie al fiecăruia. Laptele conține o soluție neutră (lactoză și sodiu); aceste elemente, cu alte substanțe minerale (potasiu și clor), prezintă caracteristica comună de a fi osmotic-active.

Laptele din punct de vedere al fizicii coloidale constitue o dispersie alcătuită din 4

faze:

apoasă: conține proteine solubile, lactoză și substanțe minerale;

coloidală: conține micele de cazeină, asociate cu fosfați și citrați de calciu și de

magneziu;

grasă: conține globule de grăsime, cu diametrul de 1-8 microni, respectiv lipide

propriu-zise și substanțe liposolubile;

gazoasă: conține, în principal dioxid de carbon.

Cunoașterea proprietăților fizice ale laptelui oferă indicații asupra aspectelor următoare:

identificarea speciei de animale de la care provine laptele analizat;

condițiile de obținere a laptelui;

calitatea laptelui în raport cu cerințele standard, respectiv respectarea calității pentru

procesare cu scăderea riscul de multiplicare a microorganismelor din lapte;

asigurarea bazei de calcul pentru stabilirea prețului de livrare a laptelui;

informații privind prospețimea laptelui;

identificarea falsificării laptelui prin diluție cu apă, adaos de lapte smântânit, de

substanțe conservante (sare, bicarbonat de sodiu etc.);

aprecierea gradului de răcire a laptelui;

integritatea laptelui prin prezența componentelor sale și a raporturilor dintre ele;

aprecierea stării de sănătate a ugerului;

stabilirea necesarului de energie pentru răcirea și pasteurizarea laptelui.

Metodologia de evaluare este specifică fiecărei proprietăți fizice și se realizează prin metode de laborator, folosind aparatură, instrumentar și materiale specifice.

1.1 Structura fizică a laptelui

Laptele este un sistem coloidal ale cărui componente se află în diferite grade de dispersie:

În emulsie: trigliceride, fosfogliceride, steroli, pigmenți și vitamine liposolubile.

În dispersie coloidală: substanțe proteice.

În soluție: lactoză, substanțe azotate cu greutate moleculară mai mică, săruri și vitamine.

În tabel sunt prezentate componentele laptelui în dispersii și volume.

Componentele laptelui in dispersii și volume (Tabel 1.1)

1.2 Proprietățile fizice ale laptelui

Densitatea

Densitatea laptelui este variabilă, fiind cuprinsă între 1,029 și 1,033 la 20°C. Ea este condiționată de raportul care există între concentrația laptelui în substanțe solide negrase și de proporția în care se găsește grăsimea. Grăsimea având o densitate sub 1, densitatea laptelui va varia în sensul invers al conținutului său în această substanță.

La determinarea densității trebuie luat în considerare efectul variațiilor de temperatură. Dacă laptele are 10°C și i se ridică temperatura până la 20°C, apoi se determină densitatea, valoarea obținută va fi mai mare decât cea obținută la aceeași temperatură și la același lapte, dar care a fost cald (40°C) și apoi a fost răcit.

Aceasta se explică prin faptul că este necesar un oarecare timp până ce grăsimea se adaptează la schimbarea temperaturii, care îi modifică starea sa fizică.

De asemenea, trebuie luat în considerare așa-numitul efect „Recknagel": densitatea laptelui proaspăt muls este instabilă și se mărește cu timpul. Mărirea densității nu depășește o diviziune de lactodensimetru și se datorește variațiilor apei legate (de constituție).

Determinarea densității laptelui prezintă importanță nu numai pentru stabilirea integrității laptelui, dar și pentru determinarea substanței uscate prin calcul, cornbinând valoarea densității cu cea a procentului de grăsime al laptelui.

Formulele cele mai des folosite sunt:

Formula Fleischmann:

Formula Richmond:

Aceste formule au servit pentru întocmirea discului lui Ackermann sau a unor tabele cu ajutorul cărora, cunoscând valorile grăsimii și densității, se poate stabili direct conținutul laptelui în substanță uscată.

Tensiunea superficială

Tensiunea superficială a laptelui este forța care se exercită la suprafața de contact a laptelui cu un alt fluid.

Valorile tensiunii superficiale ale laptelui și ale unor produse lactate lichide sunt mai mici decât cele ale apei, datorită prezenței substanțelor organice coloidale și a celor în emulsie.

Tensiunea superficială a laptelui la 15°C este de 47-53 dyn/cm, a laptelui smântânit 52-57, a zerului 52-55 iar a apei este de 76.

Prin ridicarea temperaturii laptelui se mărește și tensiunea superficială. În cazul încălzirii laptelui la 85°C, tensiunea superficială a acestuia crește cu 2 dyn/cm, iar în cazul fierberii cu 3 dyn/cm.

Prin agitarea laptelui se ridică tensiunea superficială cu 2 dyn/cm. Smântânirea centrifugală urmată de agitare coboară tensiunea superficială.

Se remarcă faptul că diluția laptelui chiar până la de 10 ori nu modifică tensiunea superficială, ceea ce demonstrează că laptele are un mecanism regulator capilar care intervine în timpul diluției.

Vâscozitatea

Vâscozitatea exprimă frecarea moleculelor și se măsoară în unități centipoise cu ajutorul unor aparate speciale (vâs-cozimetre). Aceasta reprezintă viscozitatea absolută. Vâscozitatea relativă se determina prin stabilirea timpului necesar de scurgere a volumelor egale de apă și lapte (apa=l), în aceleași condiții, comparând vitezele de scurgere.

Vâscozitatea (absolută) medie, la 20°C, în centipoise: apa = 1, lapte integral = 2, lapte smântânit = 1,8. Factorii care influențează vâscozitatea laptelui sunt: compoziția laptelui, stadiul de diviziune a globulelor de grăsime (o fracțiune avansată a globulelor mărește vâscozitatea, ceea ce explică vâscozitatea mai ridicată a laptelui omogenizat), temperatura
(ridicarea temperaturii reduce vâscozitatea; ridicarea și apoi coborârea temperaturii măresc vâscozitatea), modificări ale stării de hidratare a proteinelor (prin hidratarea mai mare a proteinelor se mărește vâscozitatea), agitarea (duce la scăderea vâscozității).

Căldura specifică

Căldura specifică reprezintă numărul de calorii necesare pentru a ridica cu un grad temperatura unui gram de substanță. Căldura specifică a laptelui este 0,92-0,93 cal/g x grd.

Cunoașterea căldurii specifice a laptelui și a produselor lactate este importantă pentru tehnicienii din fabrici pentru rezolvarea problemelor de încălzire și refrigerare.

Conductibilitatea electrică

Prin conductibilitatea electrică a laptelui se înțelege rezistența medie la trecerea curentului electric exprimatăii, comparând vitezele de scurgere.

Vâscozitatea (absolută) medie, la 20°C, în centipoise: apa = 1, lapte integral = 2, lapte smântânit = 1,8. Factorii care influențează vâscozitatea laptelui sunt: compoziția laptelui, stadiul de diviziune a globulelor de grăsime (o fracțiune avansată a globulelor mărește vâscozitatea, ceea ce explică vâscozitatea mai ridicată a laptelui omogenizat), temperatura
(ridicarea temperaturii reduce vâscozitatea; ridicarea și apoi coborârea temperaturii măresc vâscozitatea), modificări ale stării de hidratare a proteinelor (prin hidratarea mai mare a proteinelor se mărește vâscozitatea), agitarea (duce la scăderea vâscozității).

Căldura specifică

Căldura specifică reprezintă numărul de calorii necesare pentru a ridica cu un grad temperatura unui gram de substanță. Căldura specifică a laptelui este 0,92-0,93 cal/g x grd.

Cunoașterea căldurii specifice a laptelui și a produselor lactate este importantă pentru tehnicienii din fabrici pentru rezolvarea problemelor de încălzire și refrigerare.

Conductibilitatea electrică

Prin conductibilitatea electrică a laptelui se înțelege rezistența medie la trecerea curentului electric exprimată în ohmi, la 25°C. Diluarea laptelui cu apă duce la scăderea conductibilității electrice.

Tulburări în secreția laptelui cauzate de mamite infecțioase sunt însoțite de modificări ale compoziției laptelui. Crește conținutul laptelui în cloruri, ceea ce determină și creșterea valorilor conductibilității electrice.

Indicele de refracție

Proprietățile optice ale laptelui se determină de obicei în zer, după îndepărtarea grăsimii.

Indicele de refracție al laptelui normal este în medie de 1,35 și reprezintă raportul între sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție. În practică se obișnuiește exprimarea direct în diviziuni ale refractometrului. Este necesar a se indica în acest caz și sistemul de refractometru folosit, deoarece scările lor nu sunt la fel la toate sistemele.

La refractometrul de imersie Zeiss laptele normal dă valori cuprinse între 38 și 40. O valoare sub 38 permite suspectarea falsificării laptelui cu apă.

Punctul de congelare

Punctul de congelare sau punctul crioscopic al laptelui este caracteristica cea mai constantă. Măsurarea punctului de congelare servește pentru stabilirea falsificării laptelui
prin adaos de apă și a gradului de diluție al acestuia. Laptele congelează sub 0°C, și anume la -0,555°C. O valoare de -0,53 sau mai mică permite suspectarea adaosului de apă.

Se consideră că scăderii punctului de congelare al laptelui cu 0,01 °C îi corespunde o adăugare de 1,82% apă.

Deoarece acidifierea naturală a laptelui duce la ridicarea punctului de congelare, determinările trebuie făcute la laptele de vacă cu aciditate maximă de 20°T.

Punctul de fierbere

La presiunea atmosferică de 760 mmHg, punctul de fierbere al laptelui este de 100,55°C.

pH-ul și aciditatea laptelui

Simbolul pH reprezintă logaritmul inversului concentrației în ioni de hidrogen—H+. pH-ul exprimă aciditatea activă, liberă sau actuală. Laptele de vacă are pH=6,6…6,8, deci o reacție ușor acidă.

Stabilirea valorii pH-ului laptelui prezintă o importanța deosebita ,deoarece de ea depinde o serie de proprietăți ale laptelui dintre care cea mai importanta este stabilitatea cazeinei.

pH-ul laptelui poate fi măsurat electronic cu ajutorul pH-metrului sau colorimetric cu soluții indicatoare sau hârtie indicatoare.

În industrie se folosesc pH-metre cu electrozi protejați de tuburi metalice pentru determinarea pH-ului laptelui în bidoane sau vane și cu electrozi speciali pentru determinarea directă a pH-ului brânzeturilor. În industria laptelui pentru determinarea colorimetrică a pH-ului se folosesc soluții de purpur de brom-cresol, albastru de brom-timol și alizarină care permit stabilirea a trei grupe de pH: <6,4; 6,6—6,8; 6,9>.

Hârtiile indicatoare pentru măsurarea pH-ului laptelui trebuie să aibă o scară de valori de pH de +0,1 până la 0,2.

Aciditatea titrabilă a laptelui exprimă aciditatea globală a acestuia și se determină prin titrare cu o soluție de NaOH cu concentrație cunoscută, în prezența fenolftaleinei ca indicator.

Pentru determinarea acidității globale a laptelui se cunosc trei metode:

Metoda Soxhlet Henkel. 50 ml lapte se neutralizează cu NaOH 0,4 n. Aciditatea se exprimă prin numărul de mililitri folosiți pentru neutralizare, înmulțit cu 2 pentru a se raporta la 100 ml.

Metoda Thorner. Se titrează 10 ml lapte cu NaOH 0,ln. Rezultatul se exprimă în zecimi de mililitru folosiți la titrare. Fiecare zecime reprezintă un grad Thorner.

Metoda Dornic. Se titrează 10 ml lapte cu NaOH 0,9 n. Numărul de zecimi de ml folosiți la titrare exprimă numărul de grade Dornic. În cazul acestei metode se folosește o soluție de NaOH 0.9 n pentru că acidul lactic are o greutate moleculară de aproximativ 90.

Folosindu-se metoda Dornic, în unele țari aciditatea se exprimă direct în acid lactic.

1.3 Compoziția chimică a laptelui

Compoziția chimică medie (în procente, %) a laptelui de vacă este:

– apa 87,5%

– substanta uscată totală: 12,5 % – grăsime: 3,5% – trigliceride: 3,43%

– fosfolipide: 0.04%

– steride 0.03%

– subsțanta uscată : – proteine totale: – cazeina 2.8%

negrasă 9% 3,4%

– lactalbulina 0.05%

– lactoglobulină 0.1%

– lactoza: 4,7%

– săruri minerale : 0,07%

– vitamine, enzime, hormoni

gaze dzilovate în lapte: CO2, O2, N2.

Acești componenți se găsesc în lapte sub diverse forme:

– în emulsie: substanța grasă, pigmenți și vitamine liposolubile;

– in dispersie coloidală: substanțele proteice;

– în soluție: lactoza, substanțe azotate cu masă moleculară mică, săruri, pigmenți și

vitamine hidrosolubile.

Dintre componenții chimici ai laptelui, cel care variază cel mai mult este grăsimea si de aceea în practică se folosește ca indice caracteristic extractul de substanță negrasă. Substanța uscată a laptelui este formată din toate substanțele nutritive de bază în alimentația omului, între care cele mai importante sunt substanțele proteice.

1.3.1 Substanțe proteice

Se consideră că proteinele din lapte au o valoare biologică ridicată. Ele conțin toți aminoacizii esențiali, nu numai în cantități suficiente dar și într-un raport optim pentru activitatea vitală a organismului. În afară de aceasta, proteinele din lapte au un grad înalt de asimilare (95-97%) și se metabolizează de 3-4 ori mai repede ca proteinele pâinii, iar folosite în rație cu alte proteine de origine vegetală stimulează digestia și asimilarea acestora. Se poate crește procentul de proteină prin îmbogățirea hranei cu substanțe proteice sau aminoacizi și astfel s-au obținut valori mai mari de uree în lapte dar fără efect asupra consumului specific la fabricarea brânzeturilor, însă crește valoarea nutritivi a produselor lactate acide (Giuseppe Pulina ș.a. 2006).

Proteinele din lapte sunt formate din cazeină circa 80-85%, lactalbumină 10-12% și lactoglobulină 5-8%. Aceste substanțe azotate constituie elementul cel mai valoros al laptelui. Ele sunt proteine complete, întrucât conțin circa 18 aminoacizi: valină, leucină. izoleucină, treonină, metionină, lizină, fenilalanină, triptofan, glicocol, alanină, serină, cisteină, acid asparagic, acid glutamic, arginină, histidină, tirozină, prolină. De asemenea conțin toți aminoacizii esențiali: valină, leucină, izolucină, treonină, metionină, lizină. fenilalanină și triptofan.

Cele mai importante fracțiuni proteice din lapte sunt: cazeina, lactalbumină. lactoglobulină.

1.3.2 Substanța grasă

Grăsimea este componentul din lapte care variază cel mai mult din punct de vedere cantitativ, în funcție de rasa animalului, dar și de hrana și îngrijirea lui. Grăsimea în lapte se găsește sub forma emulsionată, ca globule mici cu diametru variind între 2 și l u. Culoare ei este alb-gălbuie, datorită prezentei pigmenților carotina și xantofilă. Acești pigmenți provin din nutrețuri, astfel că vara, datorită pășunatului, se găsesc în cantitate mai mare și nuanța grăsimii este întotdeauna mai galbenă.

Lipidele sunt o clasă eterogenă de compuși caracterizată printr-o structură hidrofobă apolară care le conferă solubilitate în solvenți organici și insolubilitate în apă. Pentru acest component al laptelui se mai utilizează și denumirea de grăsime, dar grăsimea este de regulă considerată un amestec de trigliceride, în special atunci când amestecul se găsește sub forma solidă la temperatura mediului ambiant.

Lipidele din lapte apar sub forma de globule dispersate ca emulsie în faza apoasă a laptelui. Globulele conțin lipide nepolare sau lipide nucleu cum sunt trigliceridele, esteri ai colesterolului și esteri ai retinolului. La exterior globulele sunt acoperite cu materiale bipolare formate din fosfolipide, proteine, colesterol, enzime într-un stat elastic denumit membrana globulelor de grăsime. Membrana globulelor de grăsime previne covalescența globulelor și se comportă ca o emulsie stabilizatoare. Numărul mare de globule de grăsime și diametrul mic determină o suprafață mare, ceea ce facilitează accesul enzimelor lipolitice din tractul digestiv, ușurând lipoliza trigliceridelor și absorbția produșilor de catabolism în organism.

Membrana globulelor de grăsime

Lipidele sunt o clasă eterogenă de compuși. Ele se caracterizează printr-o structură apolară, hidrofoba. Prin urmare sunt substanțe solubile în solvenți organici și insolubile în apă. în lapte apar sub formă de globule dispersate ca emulsie în faza apoasă. Aceste globule conțin lipide nepolare sau lipide nucleu formate în majoritate din trigliceride, reprezentând cel mai mare procent din substanța grasă a laptelui (98%). La exterior sunt acoperite cu substanțe bipolare compuse din fosfolipide, proteine, colesterol, enzime, ce formează un strat elastic numit membrana globulelor de grăsime.

Membrana globulelor de grăsime are rol de a proteja trigliceridele din nucleu și se comportă ca o emulsie stabilizatoare.

La interior membrana este alcătuită dintr-un strat de lipoproteine nestructurate, strat care se formează în celulele secretorii pe măsură ce trigliceridele se deplasează de la locul sintezei în stratul dur al reticulului endoplasmatic, din regiunea bazală a celulei spre membrana apicală. Globulele de grăsime sunt excretate din celule de exocite și sunt împinse devenind înconjurate de membrana apicală. Stratul exterior al membranei globulelor de grăsime este o membrană trilaminară formată din fosfolipide și proteine, cu o structură fluidă mozaicată. Această membrană conține majoritatea enzimelor indigene ale laptelui provenite din aparatul Golgi, cu excepția plasminei și a lipoproteinlipazei care sunt asociate cu micelele de cazeină. Membrana este instabilă și se modifică în timpul depozitării în faza apoasă trasformându-se în microzomi.

Caracteristicile membranei globulei de grăsime

protejează lipidele din celula de grăsime împotriva enzimelor lipolitice;

poate fi distrusă prin congelare, agitare, spumare și în special prin omogenizare

permițând accesul enzimelor în nucleu ceea ce favorizează lipoliza și apariția râncezirii hidrolitice;

membrana globulei de grăsime este mai puțin stabilă iarna și în timpul lactației târzii

decât vara și în timpul lactației medii. De aceea apariția râncezirii se poate produce mai repede iarna decât vara;

distrugerea membranei determină eliberarea grăsimii libere care poate fi observată sub

formă de pete de ulei la suprafața laptelui.

Omogenizarea este operația prin care este distrusă membrana naturală a globulelor de grăsime și înlocuită cu o membrană lipoproteică care împiedică apariția grăsimii libere.

În ultimii ani, cunoștințele noastre cu privire la compoziția și proprietățile membranei globulei de grăsime au crescut semnificativ. în prezent, este recunoscut faptul că membrana globulei de grăsime este un sistem extrem de complex în structură. Este compusă din diferite proteine și lipide, componente cu proprietăți tehnologice și nutriționale speciale. Acestea au fost izolate și caracterizate ca ingrediente valoroase pentru încorporare în produsele alimentare noi. Sunt necesare lucrări suplimentare de cuantificare a componentelor membranei și de optimizarea proceselor de producție pentru protejarea și izolarea componentelor acesteia ca să poată fi aplicate în industria alimentară (Koen Dewettinck, 2008).

Lipidele din lapte se grupează în două categorii:

simple: care sunt trigliceride steride (98-99%);

complexe: care sunt reprezentate de lipide: o

saponificabile: fosfolipide (0,2-1%);

nesaponificabile: steroli (0,25-0,4%).

Trigliceridele

Trigliceridele sunt puternic apolare și nu sunt active la suprafață. în stare lichidă se comportă ca un solvent pentru majoritatea substanțelor apolare, fiind buni solvenți pentru vitaminele liposolubile și pentru coloranții liposolubili ce au rol de provitamine.

Datorită cantității mari în care se găsesc în lapte, trigliceridele influențează semnificativ proprietățile grăsimii laptelui, deoarece numărul acizilor grași și tipul lor este foarte mare și numărul combinaților posibile este foarte mare.

Acizii grași din grăsimea laptelui

Laptele rumegătoarelor conține o gamă variată de acizi grași, mai mult decât orice alt sistem lipidic. Caracteristicile laptelui de oaie sunt date de faptul că proporția acizilor grași cu molecule scurte este mai mare decât în laptele de vacă și bivoliță. în general în laptele rumegătoarelor proporția acizilor mono și polinesaturați cu rol de vitamine este mică. Laptele nu este considerat o sursă de acizi grași esențiali. La rumegătoare trigliceridele provin din trigliceridele din furaje, sunt sintetizate în ficat, sau în glanda mamară din acetat sau P-hidroxibutirat produs de microorganismele din rumen.

Acidul butanoic este produs prin reducerea |3-hidroxibutiratului. Acesta este sintetizat în rumen cu ajutorul bacteriilor din fibrele alimentare ce se găsesc în dietă și din acest motiv variază mult în funcție de alimentație. Toți acizii grași C6:0^-C14:0 și 50% din CI6:0 sunt sintetizați în glanda mamară, pe calea malonil-CoA și provin din acetil-CoA produsă prin sinteza acetat, în rumen. Acizii grași C18:0, C18:1, C18:2, C18:3 și 50% din CI6:1 sunt derivați ai lipidelor din sânge, iar aceștia formează 50% din totalul acizilor grași din laptele rumegătoarelor.

Acizii grași nesaturați din hrana animalelor sunt hidrogenați în rumen de către bacterii datorită potențialului redox scăzut. Are loc hidrogenarea extensivă a dublelor legături, cu excepția cazului în care sunt protejați prin încapsulare. Din acest motiv laptele rumegătoarelor conține procente reduse de acizi grași polinesaturați (PUFA), aproximativ 2,4%. Pentru a crește acest procent se pot administra în furaje lipide încapsulate sau se pot zdrobi semințe de cereale bogate în acizi grași nesaturați. Creșterea conținutului de acizi grași nesaturați scade punctul de topire al grăsimii, mărește valoarea biologică a laptelui și produselor lactate și îmbunătățește structura produselor.

Laptele și produsele lactate sunt principala sursă de acid linoleic conjugat (CLA) în dietă, iar sinteza acestuia are loc în rumenul rumegătoarelor, mai întâi sub formă de intermediar în timpul biohidrogenării acidului linoleic sub acțiunea bacteriilor Butyrivibrio fibrisolvens dar și în prezența altor bacterii. Deoarece CLA este format din acidul linoleic, cantitatea care se găsește în lapte este influențată de dietă și anotimp, fiind mai mare vara când animalele sunt furajate pe pășuni verzi bogate în PUFA. S-a studiat concentrația în CLA la lapte în funcție de pășune. Concentrația CLA1 din lapte a crescut, ca răspuns la trecerea de la fân la pășune verde și apoi a fost urmată de un declin datorită maturării pășunii și, eventual, prin trecerea în stadiul de lactație mai avansat. CLA2 a fost detectat doar la animale pășunate și nu ținute în interior și hrănite cu fân (Tsiplakou, 2006). Concentrația de CLA în lapte poate să crească de 5/7 ori prin creșterea conținutului de acid linoleic din hrana rumegătoarelor, prin infuzie duodenală sau prin furajare cu șrot de floarea soarelui. S-au obținut rezultate spectaculoase prin îmbogățirea hranei animalelor cu tomate. Astfel după 6 săptămâni conținutul în CLA a crescut cu 19,8% și PUFA cu 13% în timp ce concentrația în acizi grași saturați și colesterol a scăzut (Romano, 2010).

Trigliceridele din lapte variază foarte mult în ceea ce privește compoziția acizilor grași, dimensiunea și stabilitatea globulelor. Aceste variații în special ale profilului acizilor grași sunt responsabile pentru variațiile proprietăților reologice, culorii, stabilități chimice și valorii nutriționale ale produselor ce conțin faza grasă a laptelui. Factorii care influențează cantitatea și compoziția grăsimii din lapte de vacă pot fi grupați în:

factorii asociați cu caracteristicile rumegătoarelor: genetici, stadiul lactației,

fermentația ruminală, infecțiile ugerului, utilizarea somatotropinei bovine;

factori determinați de furaje: dieta animalului, cantitatea și compoziția grăsimii din

dietă, proteinele din dietă, aportul de energie.

efectele sezoniere și regionale.

Caracteristicile acizilor grași din grăsimea laptelui.

Reactivitate: la o încălzire o parte din acizi grași participă la reacțiile chimice.

Resturile de 3-cetoacizi formează metal cetone libere. 4-și 5- hidroacizii grași formează lactone. Lactonele sunt prezente în laptele proaspăt și sunt parțial responsabile pentru aroma caracteristică a laptelui.

Cantități mai mari pot apărea ca urmare a tratamentului termic, sau în timpul păstrări pe durata îndelungată a laptelui praf cea ce determină apariția aromelor atipice.

La temperaturi foarte mari (150°C) poziția dublelor legături se modifică și se formează izomerii trans și cis. Dublele legături sunt sensibile la oxidare formând peroxizi.

Oxidarea este responsabilă pentru lipsa de aromă a laptelui. Lipsa aromei este produsă și de procesele lipolitice, prin hidroliza legăturii esterice catalizată de lipaze. Acizi grași pot fi modificați și de reacții de intensificare în prezența unui catalizator și acizii grași nesaturați pot participa la reacții de hidrogenare la temperatură ridicată în prezența H și a unui catalizator metalic, trecând în acizi grași saturați.

Autooxidarea: legătura dublă din acizii grași nesaturați și chiar resturile de acizi grași pot participa la reacții de oxidare (Simona V., 2008). Reacțiile de oxidare ale lipidelor sunt cauza majoră a instabilități produselor lactate. Aceste reacții au loc în prezența unui radical liber, printr-un proces autocatalitic care implică grupele metilene situate între o pereche de legături duble. Procesul este inițiat și/sau catalizat de metale, în special Cu și ioni de Fe, lumina UV, radiația ionizate și enzime (în cazul laptelui, xantinoxidaza, care este componentul major al membranei globulelor de grăsime). Oxigenul este principalul reactant. Produșii finali principali sunt carbonilii nesaturați care determină defectele de gust și aromă. Polimerizarea radicalilor liberi duc la formarea compușilor pigmentați și la creșterea vâscozității, dar polimerizarea nu este semnificativă în produsele lactate.

Oxidarea lipidelor poate fi prevenită prin:

Evitarea contaminărilor cu metale în toate etapele de prelucrare prin utilizarea

oțelului inox;

Evitarea expunerii la lumina UV prin utilizarea ambalajelor opace;

Ambalarea în vid sau atmosferă inertă;

Utilizarea substanțelor care leagă oxigenul sau radicalii (ex: glucozoxidază,

superoxiddismutază)

Utilizarea antioxidanților care întrerup reacțiile în lanț ale radicalilor liberi. Adăugarea

de antioxidanți în lapte nu este permisă, dar nivelul antioxidanților naturali (tocoferolii) poate crește prin suplimentarea hranei cu vitamina E.

Fosfatide

Acestea sunt lipide complexe, polare, deoarece conțin grupe acide și/sau bazice încărcate pozitiv sau negativ. Sunt foarte active la suprafață și formează straturi duble care sunt structura de bază a membranei moleculei de grăsime. în lapte sunt prezente lipide complexe în molecula de grăsime și în lipoprotéine. Majoritatea componentelor sunt fosfolipide.

Valoarea biologică a fosfolipidelor din lapte este foarte mare datorită conținutului de fosfor.

Ceea mai reprezentativă fosfolipidă din lapte este lecitina: 0,03-0,04%.

Steride (steroli)

Acestea sunt lipidele complexe nesaponificabile și sunt reprezentate în lapte de colesterol, care este apolar și se asociază ușor cu fosfolipidele. Alături de colesterol în cantitate mai mică se găsește în lapte și ergosterol. O parte din colesterol se găsește în membrana globulelor de grăsime restul fiind dizolvat în grăsime.

Indici calitativi ai grăsimii din lapte

Caracterizarea lipidelor se face cu ajutorul unor indici calitativi, care sunt considerați

constante specifice și care permit aprecierea calității grăsimii:

Indicele de refracție crește cu cantitatea acizi grași nesaturați din compoziția grăsimii.

Acest indice este folosit pentru depistarea substituirii cu grăsimi străine;

Indicele de saponificare permite evaluarea mărimii moleculare medii a acizilor grași;

Indicele Reichert-Meissl indică proporția acizilor volatili (antrenabili cu vapori de

apă), solubili, deci se referă la acizii butiric și caproic;

Indicele Polenske indică proporția acizilor volatili insolubili în apă, deci se referă la

acizii caprilic și caprinic.

Indicele de Iod semnifică gradul de nesaturare (natura și proporția acizilor grași

nesaturați).

Asimilarea grăsimii laptelui în organism

Coeficientul de utilizare a grăsimii laptelui de către organismul uman este de 93-94%, coeficient mare ținând cont de dimensiunea destul de mare a globulelor de grăsime. Prin operația de omogenizare a laptelui globulele se scindează și se dispersează în masa de lapte cea ce crește digestibilitatea grăsimii în organism.

Grăsimea este în general furnizoare de energie: 37 kj/g.Cu toate că grăsimea laptelui este considerată hipercolesteremiantă (Borda, 2007) laptele integral are efect benefic asupra organismului. Mai multe studii de cercetare au demonstrat că oamenii care consumă lapte integral, grăsime din lapte au speranță de viață mai lungă.

1.3.3.Lactoza

Este componentul care se găsește în cea mai mare proporție din toate componentele laptelui de vacă. Este singurul zahăr care s-a găsit în lapte și care nu mai apare în nici un alt produs de origine animală sau vegetală. Lactoza sau zahărul din lapte este un dizaharid, format prin unirea a doua molecule de monozaharide glucoza și galactoză. Puterea sa de îndulcire este foarte slabă (0,27) de circa doua ori mai mică decât a glucozei și de patru ori decât a zaharozei

Prin încălzire îndelungată începând chiar de la 70°C lactoza pierde apa de cristalizare, începe să se descompună apărând o ușoară culoare galbenă. La 120°C eliminarea apei de cristalizare este considerată totală și dacă temperatura de încălzire creste la 70-180°C începe formarea caramelului, substanță de culoare brună, cu miros caracteristic. Fenomenul trebuie evitat fiind considerat ca defect în cazul fabricării laptelui concentrat sau praf.

Lactoza este singurul component care în laptele descrește în timpul perioadei de lactație (de la 5% la 4,5%), dar variațiile nu sunt semnificative.

Sub acțiunea diferitelor bacterii sau drojdii lactoza este fermentată cu formare de acid lactic, propionic, alcool, etc., proprietate utilizată în industria produselor lactate.

1.4. Compoziția microbiologică a laptelui

Compoziția microbiologică a laptelui este diferită din punct de vedere calitativ și cantitativ, deoarece sursele de contaminare pot fi numeroase (interne și externe) determinate de:

starea de sănătate a animalelor;

condițiile igienice în care se efectuează mulgerea;

condiționarea și transportul laptelui.

În glanda mamară există întotdeauna bacterii, care pătrund pe canalul lactic al ugerului, în principal micrococi (bacterii de putrefacție) și streptococci, care după caracterele morfologice se aseamănă cu Streptococcus lactis de origine intestinală. Dacă ugerul este curat, numărul de bacterii nu este prea mare (câteva sute sau mii/ml ) și în laptele proaspăt muls nu se poat dezvolta imediat, datorită proprietăților bactericide ale acestuia. Proprietățile bactericide ale laptelui se manifestă în timpul fazei bactericide.

Faza bactericida

Faza bactericidă este perioada în care dezvoltarea microorganismelor este inhibată datorită prezenței substanțelor infibitoare din compoziția laptelui proaspăt muls. Această perioadă durează aproximativ 2 ore de la mulgere în condiții de temperatură și presiune normale. în compoziția laptelui crud, proaspăt muls există o serie de substanțe antibacteriene clasificate în prezent astfel:

Lactenina LI: pH de stabilitate maximă 6,5, este distrusă la 70°C în 20 minute;

Lactenina L2: sau lactoperoxidaza, activă asupra lactobacililor și a unor specii de

streptococci lactic, este distrusă la 75°C în 30 minute, sau la 82°C în 20 secunde. PH-ul de stabilitate maximă este de 7.

Aglutinine, anticorpi capabili să aglutineze bacteriile într-o manieră specifică, activă

față de un număr important de streptococci și lactobacilli.

Inhibitori din laptele vacilor la sfârșitul perioadei de lactație, cu acțiune asupra

bacteriilor sporulate aerobe;

Lizozinul (sau muramidaza): este în concentrație mare în laptele uman și mai redusă

în laptele de vacă.

Dintre aceste substanțe, lactenina 2 și aglutínele prezintă importanță tehnologică deoarece se găsesc într-o concentrație relative constant în lapte, și nu sunt distruse prin pasteurizare.

Pe de altă parte, există unele bacterii lactice, (Str. Lactis) care produc o substanță inhibitoare (nizina).

De asemenea, în lapte pot fi prezente o serie de substanțe antibiotice sau antiseptice care pot produce un important efect inhibitor asupra unor bacterii utile.

O categorie de inhibitori de interes particular pentru industria de prelucrare a laptelui sunt bacteriofagii. Aceștia atacă specific bacteriile unei tulpini determinate și le distruge. Dacă bacteriofagul pătrunde într-o celulă de bacterie sensibilă, aceasta încetează să mai crească și după un interval de timp, aproximativ 20 minute în mediu favorabil, bacteria se dezagrogă (prin spargerea sau liză microbiana) eliberând un număr însemnat de bacteriofagi.

Laptele, prin compoziția sa chimică, se constituie un bun mediu de cultură pentru toate tipurile de microorganisme: bacterii, drojdii și mucegaiuri. Pentru a împiedica dezvoltarea unei infecții prezente accidental, laptele este pasteurizat și păstrat ulterior în condiții de refrigerare. în cazul fabricării diferitelor produse lactate, după pasteurizare este inoculat cu anumite culturi selecționate de microorganisme utile prin acțiunea cărora se va asigura acestor produse caracteristicile necesare.

În compoziția microbiologică a laptelui se găsesc:

microorganisme folositoare: acestea sunt în general bacteriile lactice care sunt

selecționate din lapte folosind medii de cultură și condiții de mediu (temperatură optimă de dezvoltare specifică fiecărui tip de microorganisme) și utilizate apoi în fabricarea produselor lactate

microorganisme dăunătoare: aceste sunt distruse termic prin operația de pasteurizare a

laptelui în timpul procesului tehnologic.

Bacteriile lactice

Acestea alcătuiesc partea cea mai importantă a microflorei laptelui și a produselor lactate, determinând acidifierea spontană a laptelui.

Bacteriile lactice sunt nesporulate și gram-pozitive. Ele fermentează lactoza, dar și zaharoza, cu formare de acid lactic.

În afară de această capacitate de acidifiere caracteristică, bacteriile lactice prezintă și însușirea de a forma prin fermentație anumite substanțe de aromă specifice. Aceste substanțe ca diacetilul sau acetilmetilcarbinolul rezultă tot prin fermentație, prin transformarea citraților existenți în lapte, dar pot lua naștere și din lactoză.

În funcție de tipul de fermentații pe care le dezvoltă în lapte bacteriile lactice se clasifică in:

– bacterii lactice homofermentative: în prezența lor are loc fermentarea lactozei cu formare de acid lactic – fermentație lactică;

– bacterii lactice heterofermentative: pe lângă fermentația lactică au loc fermentații secundare cu formare de substanțe de gust și aromă specifice fiecărui produs lactat.

Bacterii lactice homofermentative

În funcție de forma lor microscopică se clasifică în:

Lactobacilli: au formă de bastonașe, izolate sau în lanțuri mai scurte sau mai lungi;

Streptococci: au formă rotundă, de coci izolați, în lanțuri de doi (diplococci) sau

lanțuri mai lungi (streptococci).

Lactobacilli

Lactobacilli lactici se împart în mai multe genuri de microorganisme iar în genuri intră specii ce au proprietăți specifice în special, în ceea ce privește forma microscopică, temperatura de dezvoltare și capacitatea de acidifiere a mediului de cultură (laptelui). Cele mai importante genuri de lactobacilli sunt:

Lactobacillus thermobacterium

Puternic acidofli;

Temperatura optimă de dezvoltare: 37-45°C;

Specii: lactobacillus lactis; helveticus; acidophilus; bulgaricus; thermophilus;

Se găsesc în general în cultura lactică selecționată folosită pentru fabricarea iaurtului:

Microscopic: se prezintă sub formă de bastonașe alungite, izolate sau în lanțuri scurte.(figura1.2).

Figura 1.2

Lactobacillus thermobacterium

Lactobacillus streptobacterium

Acidifianți mai slabi;

Temperatura optimă de dezvoltare: 28-32°C;

Specii: LACTOBACILLUS CASEI; PLANTARUM,

Se găsesc în general în cultura lactică selecționată folosită pentru fabricarea brânzeturilor;

Microscopic: se prezintă sub formă de bastonașe în lanțuri lungi (figura 1.3).

Figura 1.3

Lactobacillus streptobacterium

Streptococi lactici

Au multe proprietăți metabolice similare, dar care populează habitaturi diverse, unele prezentând proprietăți fiziologice distincte. Caracteristicile streptococcilor din compoziția laptelui sunt:

Acidifianți mai slabi;

Temperatura optimă de dezvoltare: 24-30°C;

Specii:

Streptococcus lactis și thermophilus

Streptococci lactis și thermophilus au putere de acidifiere mai mare în cadrul genului Streprococcus și dau structură casantă produselor;

Temperatura optimă de dezvoltare: 28°C;

Sunt specifice în general în cultura lactică selecționată folosită pentru fabricarea laptelui bătut;

Microscopic: se prezintă sub formă de coci sub formă de diplococci sau lanțuri scurte de coci .(figura 1.4)

Figura 1.4

Streptococcus lactis

Streptococcus cremoris, diacetylactis

Acidifianți mai slabi, conferă structură cremoasă produselor;

Temperatura optimă de dezvoltare: 22-26DC;

Sunt specifice în general în cultura lactică selecționată folosită pentru

fabricarea smântânii, untului produsului lactat acid sana etc.;

Microscopic se prezintă sub fărmă de lanțuri lungi de cocci.

Bcterii lactice heterofermentative

Dintre bacteriile lactice heterofermentative fac parte: Lactobacilii-Thermobacterium și Leuconostoc.

Genuri:

Lactobacillus thermobacterium

Putere de acidifiere: cea mai mare în cadrul bacteriilor heterofermentative, trăiesc în simbioză cu drojdiile în granulele de Chefir;

Temperatura optimă de dezvoltare: 37-45°C;

Microscopic se prezintă sub formă de bastonașe subțiri izolate sau în lanțuri;

Specii:Lactobacillus caucaucasicus; leuconostoc

Putere de acidifiere: mai slabă, tip aromatizante, dezvoltă substanțe de aromă la fabricarea untului și maturarea brânzeturilor;

Temperatura optimă de dezvoltare: 20-25°C;

Microscopic se prezintă sub formă sferică asemănătoare streptococcilor;

Specii; Leuconostoc lactis, citrovorum, paracitrovorum, di acetylactis.

Drojdii

Drojdiile în lapte provin din aer și se găsesc în mod frecvent în compoziția aestuia.

Drojdiile utilizate în structura culturilor lactice selecționate pentru obținere de

produse sunt cele din speciile Torulla kefiri.

Caracteristici:

Temperatură optimă de dezvoltare: 20°C;

Fermentează lactoza cu producere de alcool etilic și eliberare de gaz (C02);

Sunt specifice culturilor selecționate pentru fabricarea chefirului

Microscopic: sunt mai mari decât bacteriile, au formă rotundă (diametru de 2-3 mm), bombată, culoare albicioasă, pe medii de cultură specifice.

Mucegaiuri

Mucegaiurile se găsesc accidental în lapte sub formă de spori, proveniți din aer și se dezvoltă pe suprafața produselor lactate în timp odată cu acidifierea acestora.

Culturile pure de mucegaiuri utilizate la fabricarea brânzeturilor conțin mucegaiuri din speciile:

Penicillium Roqueforti: se dezvoltă în interiorul masei de brânză sub forma unor ramificații de culoare alb-gălbuie ce alternează cu verzui-albăstrui ;

Penicillium Cammeberti: se dezvoltă la suprafața brânzei sub forma unei pelicule de culoare albă cu nuanță albăstruie.

CAPITOLUL II

TRATAREA TERMICĂ A LAPTELUI

Efectul tratamentelor termice asupra componentelui laptelui

Efectul tratamentului termic asupra componentelor laptelui prezintă importanță în măsura în care influențează valoarea nutritivă și însușirile organoleptice ale laptelui crud. Perfecționarea continuă a procedeelor de igienizare a laptelui prin efectul bactericid al căldurii este indisolubil legată de elucidarea proceselor fizico-chimice ce au loc la nivelul diferitelor componente ale laptelui, sub acțiunea căldurii.

Efectul termic asupra grăsimii din lapte.

Grăsimile laptelui sunt termostabile și tratamentele termice aplicate în mod obișnuit

nu afectează în mod normal structura lor chimică.

Influența încălzirii laptelui se manifestă însă prin pierderea treptată a proprietăților de separare spontană a grăsimii din lapte, paralel cu creșterea temperaturii. Apariția acestui fenomen (C pe diagrama lui Dahlberg) este legată de denaturarea unor substanțe proteice (aglutinine), care favorizează aglomerarea particulelor de grăsime în agregate mari. In consecință, în cazul când laptele este supus unui regim de pasteurizare exagerat, separarea spontană a grăsimii se produce mai lent decât în cazul laptelui crud.

Pentru unii consumatori aceasta constituie un defect ce poate fi evitat prin respectarea regimului de pasteurizare în limitele corespunzătoare curbei de pasteurizare (S pe diagrama Iul D.ahlber g).

În cazul fierberii laptelui în contact cu aerul (procedeul uzual în gospodărie), o parte din grăsime trece în pelicula ce se formează la suprafața laptelui cu acest prilej.

Efectul termic asupra proteinelor din lapte.

Componentele laptelui cele mai sensibile la creșterea temperaturii sunt substanțele proteice. Rezistența termică a proteinelor laptelui este diferită, în funcție de structura lor.

Sensibilitatea cea mai pronunțată o manifestă proteinele solubile^ (proteinele zerului) respectiv lactoglobulina, lactoalbumina și imunoglobunele.

Denaturarea acestor proteine se manifestă prin insolubilizarea lor, care crește rapid cu temperatura. Fenomenul de denaturare este legat de modificări structurale intervenite în urma desfacerii unor legături de hidrogen sau legături de tip covalent care determină un rearanjament al lanțului polipeptidic.

Gradul de denaturare poate fi evaluat după proporția de proteine solubile existente în soluție la pH = 4,6 (punctul izoelectric al cazeinei).

Cazeina joacă rolul de coloid protector pentru proteinele denaturate, care precipită o dată cu cazeina la punctul izolectric al acesteia sau împreună cu paracazeina, în urma acțiunii coagulante a cheagului.

Această proprietate a proteinelor solubile din lapte are aplicații practice în cazul fabricării brânzei telemea cu înglobarea albu-minei. In general, tot datorită acestui fenomen, din lapte pasteurizat se obține un randament mai bun la fabricarea brânzeturilor.

În cazul regimului de pasteurizare HTST, aplicat laptelui de consum, datorită temperaturii moderate (72°C) și timpului de menținere relativ scurt (15 s), se produce o denaturare în proporție de numai 5—10% a proteinelor solubile.

Sterilizarea laptelui îmbuteliat la autoclave (circa 20 min la 115°C) sau în instalații continue (Stork, Webster), poate provoca o denaturare integrală a proteinelor solubile. Același fenomen are loc și în cazul fierberii laptelui, cu deosebirea că la suprafața de contact al laptelui cu aerul se formează o peliculă în a cărei compoziție intră o bună parte din grăsimi și proteine.

În cazul sterilizării la temperaturi foarte înalte denaturarea proteinelor solubile are loc într-o proporție ce variază între 10 și 50%. Specific însă acestor procedee este apariția mirosului „de varză fiartă" sau de „fiert" pus pe seama grupărilor — SH și a hidrogenului sulfurat, eliberate în urma modificărilor lacto-globulinei sub acțiunea tratamentului termic.

Cazeina este mai puțin sensibilă la creșterea temperaturii; stabilitatea miceliilor poate fi însă compromisă la temperaturi ridicate; cazeina precipită la o încălzire timp de 10—15 min la o temperatură de 150°C. Acest fapt nu constituie un inconvenient din punct de vedere al tratamentelor termice obișnuite (pasteurizare, sterilizare), dar trebuie să se țină seama că în anumite condiții și anume, în prezența unei concentrații ridicate de ioni de Ca2+ cazeina precipită. Acest fenomen poate interveni în procesul de concentrare a laptelui, proces în cursul căruia concentrația sărurilor ionizate de calciu crește și ca urmare stabilitatea miceliilor de cazeina poate fi compromisă. Ca un remediu, se recurge la adaosul de citrați sau polifosfați care deplasează echilibrul în direcția formării de săruri complexe de calciu, neionizate.

Brunificarea (A. în diagrama lui Webb și Holm) este un fenomen nedorit atât din punct de vedele organoleptic cât mai ales din punctul de vedere al valorii nutritive a produsului; reacția Maillard provoacă blocarea lizinei sub forma unui produs ce nu poate fi descompus de enzime tubului digestiv, lipsind astfel organismul de unul din aminoaciz'i esențiali.

Brunificarea laptelui se poate evita prin alegerea corectă a regimului de sterilizare (diagrama Webb-Holm).

Încălzirea laptelui reduce acțiunea coagulantă a cheagului asupra laptelui atât din cauza precipitării unor săruri de fosfor și calciu cât și datorită formării unui complex de către K-cazeina cu |3 –globulină. Astfel se explică efectul stabilizant al preîncălzirii în cadrul procesului de fabricare a laptelui concentrat și a scăderii capacității coagulante a cheagului, în cazul laptelui pasteurizat.

Cazeina din lapte, în prezența acidului lactic provenit din fermentarea lactozei, precipită la fierbere, datorită separării unei părți din calciu de către acidul lactic; Cazeina precipită chiar la temperatura de pasteurizare, iar folosirea unui lapte cu aciditate care depășește 18° T, în cazul sterilizării, provoacă depuneri masive pe schimbătoarele de căldură, putând duce la colmatarea instalațiilor.

Efectul termic asupra lactozei.

La temperaturi de peste 70°C, lactoza este parțial descompusă cu formarea unor acizi,

în special acidul formic, influențând într-o oarecare măsură aciditatea laptelui.

În urma fierberii îndelungate sau încălzirii la temperaturi de peste 100°C, lactoza reacționează cu grupările —NH2 ale aminoacizilor, dând produși colorați (reacția Maillard).

Efectul termic asupra enzimelor.

În general, enzimele din lapte sunt inactive la temperaturi de peste 80 grade C.

Inactivarea enzimelor trebuie pusă pe seama denaturării substanțelor proteice ce intră în compoziția acestora.

Enzimele cel mai des întâlnite în lapte au o termorezistență diferită. Astfel, cel mai rapid este inactivată amilaza (încălzire de 1 min la 66°C), apoi lipaza (15 s la 70°C), fosfataza alcalină (5 s la 74,2°C), catalaza (30 min la 65°C). Peroxidaza este inactivată la o încălzire de 1-2 min la 80°C. Proprietatea fosfatazei alcaline de a avea o termorezistență ceva mai ridicată decât Mycobacterium tuberculosis este folosită în controlul pasteurizării, în sensul că absența ei din lapte indică o pasteurizare eficientă.

Un fenomen, al cărui mecanism încă nu a fost elucidat îl constituie așa-numita „reactivare" a unor enzime în urma sterilizării laptelui la temperaturi foarte înalte. Astfel, în laptele supus sterilizării după procedeul UHT, se constată o reactivare a fosfatazei alcaline, a catalazei și chiar a peroxidazei.

Explicația acestui fenomen ar putea consta în așa numita termo-regenerarea enzimelor; încălzirile bruște (cum este cazul procedeelor UHT) pot antrena enzima într-un coagul proteic care exercită o acțiune protectoare asupra acesteia.

Gelificarea laptelui concentrat, fabricat din lapte sterilizat prin procedee UHT după câteva luni de depozitare, este atribuită reactivării unei enzime proteolitice (N a k a i, W i 1 s o n și Herreid).

Efectul termic asupra sărurilor și gazelor din lapte.

Creșterea temperaturii influențează echilibrul salin al laptelui în sensul că la temperaturi de peste 65°C,acidul fosforic format scoate o parte din calciul legat de cazeina din sistem sub formă de fosfat tricalcic insolubil. De asemenea, echilibrul Ca2+-Ca (neionizat) este deplasat sub influența căldurii în direcția compușilor slab disociați, contribuind astfel la creșterea stabilizării cazeinei.

Solubilitatea gazelor dizolvate în lapte (în principal C02, N2 și 02) scade cu creșterea temperaturii. Prezența mai ales a oxigenului este de nedorit din cauza proceselor oxidative ce le declanșează, afectând în special vitamina C.

Pentru eliminarea gazelor dizolvate în lapte, se recurge la degazare (laptele încălzit la 75°C este trecut printr-un recipient vacuumat sau pasteurizare sub vid (vacreator). Se asigură astfel și eliminarea unor substanțe volatile rău mirositoare de origină furajer.

Efectul termic asupra vitaminelor din lapte

Vitaminele din lapte prezintă și ele o rezistență diferită la acțiunea căldurii, vitaminele hidrosolubile fiind în general mai termolabile decât cele liposolubile. Acest fenomen este pus pe seama acțiunii protectoare a grăsimii. După date recente (Gregory și Burton), pierderile în unele vitamine din laptele supus unor tratamente termice folosite în mod curent pe scară industrială.

Pierderile însemnate de vitamine, în cazul procedeelor de sterilizare în butelii, constituie unul din principalele lor dezavantaje, scoțând în evidență superioritatea procedeelor UHT.

De menționat că pierderile de vitamină C sunt puternic influențate de prezența oxigenului atmosferic și al ionilor metalelor grele (în special cupru și fier).

Vitaminele liposolubile nu sunt practic afectate de efectul căldurii.

În cazul laptelui fiert, pierderile de vitamină C sunt foarte mari (pot ajunge până la 100%), iar pierderile în celelalte vitamine depind de durata fierberii.

Influența tratamentelor termice asupra valorii nutritive a laptelui

Valoarea nutritivă a laptelui supus diferitelor tratamente termice este determinată de modificările suferite de componentele laptelui.

Laptele constituind o sursă de proteine deosebit de valoroase în alimentația omului, datorită conținutului în aminoacizi esențiali, principalul criteriu de apreciere a valorii nutritive îl constituie modificările suferite în cursul proceselor de prelucrare de către substanțele proteice.

Valoarea alimentară a laptelui este influențată și de pierderile de vitamine, săruri minerale, lactoză etc, dar în măsură mult mai mică.

Pierderea parțială a acestor componente în urma tratamentului termic poate fi relativ ușor compensată.

Studii recente (Kon) au arătat că valoarea biologică a proteinelor nu este afectată de denaturarea proteinelor solubile (proteinele zerului) ci numai de gradul de brunificare (intensitatea reacției Maillard), reacție care blochează lizina într-un compus stabil cu lactoză).

Denaturarea proteinelor solubile nu atrage după sine diminuarea valorii biologice (gradul de utilizare a proteinei de către organism) ci determină o mărire a digestibilității. Kon arată că practic, nu există o diferență între valoarea biologică a laptelui pasteurizat prin procedeul HSTS și cel sterilizat prin procedeul UHT, spre deosebire de laptele sterilizat în butelii, caz în care valoarea biologică a proteinelor scade cu circa 9%.

În ce privește laptele fiert, datorită atât formării peliculei de la suprafață cât și a depunerilor pe pereții recipientului, pierderile de calciu și proteine sunt de circa 14%, iar cele de grăsime de circa 20o/0 (Kon).

Influența tratamentului termic asupra potențialului de oxido-reducere

Prin încălzire, potențialul oxido-reducător al laptelui se reduce pe seama scăderii solubilității oxigenului, iar în domeniul temperaturilor de sterilizare, reducerea valorii EH se datorește acțiunii reducătoare a grupărilor – SH libere.

2.1 Pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea laptelui se realizează printr-un tratament termic în anumite condiții, ca să se asigure distrugerea aproape în totalitate a florei banale, în totalitate a florei patogene, când aceasta există, căutând să se influențeze cât mai puțin structura fizică a laptelui, echilibrul său chimic, ca și elementele biochimice: enzime și vitamine.

Progresele realizate de peste 70 ani în domeniul nutriției și dieteticei au stat la baza elaborării metodelor moderne de pasteurizare, care permit să se obțină un lapte tratat termic, fără a modifica sensibil compoziția și structura sa.

În procesul de pasteurizare trebuie stabilite temperatura și durata, două elemente care se asociază pentru a obține eficiența dorită.

2.2 Efectele pasteurizării asupra componentelor laptelui

Efectul pasteurizării asupra microflorei laptelui.

Tratamentul termic aplicat laptelui trebuie să asigure distrugerea bacilului tuberculozei și a tuturor microbilor patogeni, precum și a florei banale, în proporție de peste 99,9%, încât laptele să corespundă normelor igienico-sanitare prevăzute prin standard.

Distrugerea bacilului tuberculozei necesită fie un tratament termic moderat la 63°C, timp de 6 min, fie un tratament termic mai intens la 72°C, timp de 8-12 s.

În privința germenilor patogeni, cu unele excepții, rezistența acestora variază în limite strânse de temperatură și durată de încălzire. Luând ca etalon acțiunea asupra bacilului tuberculozei, în condiții normale de pasteurizare este astfel asigurată distrugerea bacteriilor patogene și a virusurilor, încă mai sensibili la acțiunea căldurii. Pericolul poate apare numai în privința toxinelor de stafilococi și enterococi, termorezistenți.

Pentru distrugerea germenilor banali, intensitatea și durata încălzirii laptelui depinde în mare măsură de calitatea materiei prime. Dacă laptele a fost colectat și transportat în condiții igienice, atunci tratamentul termic necesar pentru distrugerea bacilului tuberculozei este suficient și pentru a reduce flora banală a laptelui pasteurizat la un număr de germeni inferior celui admis prin norme. Dimpotrivă, când laptele crud are o încărcătură microbiană ridicată, acest tratament termic nu poate realiza o reducere suficientă a microflorei și atunci, pentru a asigura eficiența pasteurizării, se recurge fie la ridicarea temperaturii, fie la mărirea duratei sau la mărirea ambilor parametri.

Printr-o încălzire a laptelui la temperatura de 80-85°C, timp de circa 20 sec, eficacitatea pasteurizării poate fi asigurată numai când încărcătura microbiană nu este formată din specii sporulate sau termorezistente, căci în caz contrar, chiar o încălzire la 90-92°C, timp de 30 s, nu poate realiza reducerea microflorei în suficientă măsură. Nu se recomandă modificarea duratei de încălzire a laptelui, în funcție de calitatea sa microbiană, din următoarele motive:

Prin ridicarea temperaturii de pasteurizare se face o selecție a germenilor sporulați și termorezistenți, care în general prin enzimele lor proteolitice pot degrada cazeina, producând astfel o alterare a laptelui. Dacă, dimpotrivă, pasteurizarea laptelui se face la o temperatură moderată și laptele după pasteurizare mai conține încă bacterii lactice, acestea se dezvoltă în cursul depozitării sale, având ca rezultat o creștere a acidității. Acești fermenți lactici împiedică bacteriile proteolitice termorezistente să se dezvolte și să producă alterări grave datorită descompunerii substanțelor proteice în produse toxice pentru organism, pe când procesul de acidifiere a laptelui pasteurizat nu este periculos sănătății.

Mărirea temperaturii de pasteurizare poate determina modificări importante în compoziția și structura fizico-chimică a laptelui pasteurizat.

Deoarece tratamentul laptelui la temperatură ridicată nu este recomandat, trebuie să admitem că nu este pasteurizabilă, cu eficiența dorită, decât o materie primă cu caracteristici bacteriologice în limite destul de reduse. Astfel, pasteurizarea nu poate fi considerată o metodă de igienizare, care să absolve producătorul de lapte de măsuri de igienă din momentul mulgerii și până când laptele ajunge la rampa fabricii, inclusiv asigurarea răcirii laptelui după mulgere. Pasteurizarea are rolul de a prelungi conservabilitatea laptelui colectat și transportat igienic, distrugând eventualii germeni patogeni și nu este capabilă să transforme un lapte de calitate proastă într-un lapte de calitate bună.

Efectul pasteurizării asupra structurii si componentelor laptelui

Sub influența căldurii, componentele chimice ale laptelui suferă diferite transformări, mai mult sau mai puțin însemnate, în raport cu temperatura atinsă și cu durata încălzirii.

Substanța grasă.

La temperaturile la care se face de obicei încălzirea laptelui, nu se constată modificări din punct de vedere a compoziției chimice a grăsimii. Modificările se referă la structura fizico-chimică a globulelor de grăsime. Sub acțiunea căldurii, partea proteică din membrana globulelor de grăsime este denaturată; substanța grasă este complet topită încât separarea stratului de grăsime la suprafața laptelui se produce cu greutate.

Separarea globulelor de grăsime este condiționată de gradul de denaturare a substanțelor aglutinante din membrana lipoproteică. Într-un lapte încălzit timp de 30 min. la 62°C, nu se observă practic nici o modificare în comportarea globulelor de grăsime. Dacă laptele este încălzit la 65CC, timp de 10 min. sau la 70°C, timp de 2 min., viteza de deplasare a globulelor de grăsime pentru separare la suprafață este mult încetinită. Un astfel de lapte, lăsat în repaos, va separa la suprafață un strat foarte subțire de grăsime, având aspectul unui lapte marțial smântânit.

Substanțele proteice

Proteinele solubile încep să fie denaturate ireversibil prin încălzire, chiar de la 60°C. Cele mai sensibile sunt globularele cu rol în imunizare, care printr-o încălzire timp de 30 minute la 70°C, pot fi denaturate în proporție de 89%. în aceleași condiții de tratament termic.

În urma încălzirii se modifică în special potențialul oxidoreducător al laptelui, prin denaturarea aminoacizilor cu sulf (cistină și cisternă). Eliberarea grupărilor -SH din acești acizi, duce la formarea de hidrogen sulfurat și compuși sulfuroși care dau gustul specific de fier pentru laptele respectiv. Totodată, iau naștere substanțe cu caracter reducător care, modificând potențialul oxidoreducător al laptelui, perturbă condițiile naturale de dezvoltare a microorgansimelor, în special a bacteriilor lactice foarte sensibile.

Prezența substanțelor cu caracter reducător prezintă totuși un avantaj, deoarece protejează substanța grasă de oxidare; de aceea, se recomandă a se efectua tratamentul termic al laptelui în absența aerului, pentru a asigura prezența acestor substanțe.

Cazeina, sub forma complexului de fosfocazeinat de calciu, suferă transformări, dacă se depășesc temperaturile de 75-80°C, modificându-se echilibrul care există între miceliile de fosfocazeinat și sărurile minerale solubile. Se reduce, în special, conținutul de săruri solubile de calciu, prin transformarea în fosfat-tricalcic insolubil. De asemenea, se formează un complex între cazeină și Ș-lactoglobulină. Ca urmare a acestor modificări fizico-chimice, apar dificultățile în procesul de coagulare a laptelui cu cheag.

Lactoza

Descompunerea lactozei nu are loc decât printr-o încălzire la temperaturi mai mari de 100°C, un timp destul de îndelungat, în acest caz, iau naștere diferiți acizi organici, alcooli sau aldehide, unii reprezentând substanțe cu rol de stimulent pentru lactobacili; de exemplu, acidul foimic poate juca rol de factor de creștere în laptele sterilizat.

Prin încălzirea laptelui la temperaturi înalte, care depășesc 80°C, se favorizează formarea unor complecși colorați în brum (melanoidine) între lactoză și aminoacizi (reacția Maillard), care produc brunificarea laptelui, urmată de o creștere a acidității și apariția gustului de fiert sau de ars. Aceste transformări duc și la o scădere a valorii nutritive a laptelui, prin scăderea conținutului de aminoacizi indispensabili, blocați în acești complecși. Fenomenul de brunificare a laptelui este accentuat printr-un tratament termic de durată, în mai mare măsură decât printr-o creștere a temperaturii de încălzire; astfel efectul este de circa 10 ori mai mare printr-o încălzire de 10 min. la 120°C, decât la 100°C, dacă durata a fost de numai 7-8 s.

Sărurile minerale

Echilibrul mineral al laptelui este rapid schimbat, nu numai prin acțiunea directă a căldurii asupra sărurilor, ci și prin eliminarea dioxidului de carbon. Are loc în primul rând trecerea fosfaților de calciu solubili, în fosfat-tricalcic insolubil care precipită, încât se produce o sărăcire a laptelui în săruri de calciu solubile, când temperatura de încălzire depășește 65°C. în cazul când se practică sterilizarea la temperaturi mai mari de 100T, are loc și precipitarea cifraților de calciu și magneziu.

Enzimele

Efectul tratamentului termic se observă cel mai bine în acțiunea asupra enzimelor, încât diferitele probe pentru controlul eficacității pasteurizării și sterilizării se bazează pe evidențierea prezenței sau nu a acestora.

Prin pasteurizare, la temperatura de 75°C, se distruge în primul rând fosfataza. Dacă temperatura crește la 80-82°C, în câteva secunde sunt inactivate aldehidreductaza și peroxidaza, iar la 85-90°C sunt distruse și unele lipaze secretate de microorganisme.

Vitaminele

Distrugerea vitaminelor în timpul tratamentului termic aplicat laptelui nu este cauzată numai de acțiunea căldurii, ci mai ales de prezența oxigenului. Dacă produsul este în contact direct cu aerul în timpul încălzirii, are loc o distrugere parțială a vitaminelor (A, Bl, B12, C) la 80°C, pe când în lipsa aerului, încălzirea poate fi făcută până la 100—110°C și conținutul vitaminic rămâne aproape același. Distrugerea prin oxidare a vitaminei C, cea mai sensibilă dintre toate, poate fi favorizată de prezența unor metale, în special cuprul, când nu se lucrează cu instalații confecționate din otel inoxidabil.

Metode de pasteurizare

Metodele de pasteurizare, care fiecare poate prezenta anumite avantaje în cazuri particulare, sunt de fapt variante ale aceluiași proces, urmărind distrugerea termică a microorganismelor cu modificări minime ale valorii alimentare a laptelui de consum, durata de menținere și temperatura folosită fiind elementele variabile care trebuiesc controlate cu grijă.

Relația între durată și temperatură, pentru a obține o distrugere complectă a microorganismelor, nu este liniară, ci variază după curbă: la o creștere a temperaturii corespunde o scădere mult mai rapidă a duratei necesare.

Teoretic, există o infinitate de asociații posibile temperatură , tirnp , toate egal de eficace, între o oră la 56°C și o fracțiune de secundă la 78°C. în practică, principalele metode de pasteurizare prevăd o marjă de siguranță pentru timp, temperatură sau ambii factori, în raport cu valorile minime necesare pentru obținerea distrugerii germenilor nocivi.

Diferitele metode de pasteurizare vor fi prezentate, în ordine cronologică, după cum au fost puse la punct și introduse în producție.

Pasteurizarea joasă: constă în încălzirea laptelui la temperatura de 63-65°C, cu menținerea la această temperatură timp de 30 min. Este o metodă lentă și discontinuă, dar prezintă avantajul că nu modifică aproape de loc proprietățile laptelui, din care cauză se aplică cu bune rezultate laptelui destinat fabricării brânzeturilor.

Pasteurizarea instantanee (procedeul „flash"): prevede încălzirea cât mai rapidă a laptelui la 75-80°C au chiar mai mult, urmată de o răcire bruscă. Acest procedeu de pasteurizare se aplică în special laptelui de calitate mediocră.

Pasteurizarea înaltă-rapidă-HTST: constă din încălzirea laptelui la 72°C, cu menținere de scurtă durată 15 sec. Metoda este rapidă și continuă, prezentând avantajul mecanizării și automatizării întregului proces; este larg folosită la obținerea laptelui de consum.

2.3 Sterilizarea laptelui

Conservabilitatea redusă a laptelui pasteurizat constituie un mare neajuns din punct de vedere economic, ceea ce a determinat să se întreprindă cercetări în direcția elaborării unor procedee care să permită obținerea unui lapte total lipsit de microorganisme, atât în stare vegetativă cât și sporulată, adică steril.

2.4 Efectele sterilizării asupra componentelor laptelui

Efectul sterilizării asupra microflorei laptelui

La baza procedeelor moderne de sterilizare stau cercetările privind termorezistența diferitelor specii de microorganisme prezente în lapte. Microflora reziduală din laptele pasteurizat este formată din microorganisme termorezistente, în special termofile și microorganisme sporulate. Dintre aceștia sporii de Bacillus slearothermophihts par a fi cei mai rezistenți la tratament termic și au fost luați ca etalon.

Pentru stabilirea regimului optim de sterilizare, în afara efectului de distrugere a sporilor, trebuie cunoscut și efectul termic asupra structurii și componentelor laptelui.

Principalul neajuns al sterilizării cu durată mai mare de timp (procedeu vechi) constă tocmai în modificările nedorite ale unor componente ale laptelui și anume, modificări de gust, de culoare, precum și diminuarea valorii alimentare a produsului.

Modificările intervenite în structura și compoziția laptelui sub influența căldurii se datoresc creșterii vitezelor de reacție cu temperatura. Coeficientul de temperatură indică de câte ori crește viteza de reacție, la o creștere a temperaturii cu 10°C, iar cercetările experimentale au stabilit pentru Q10 următoarele valori:

Una din reacțiile care prezintă cel mai mare interes, deoarece se restrânge direct asupra proprietăților organoleptice, este reacția dintre lactoză si proteine (reacția Maillard), marcată prin apariția unei culori brune. Faptul că între Q10, corespunzător reacțiilor de brunificare și O10, corespunzător distrugerii sporilor, este o diferență considerabilă,, înseamnă că efectul sporicid crește mult mai repede decât viteza cu care se desfășoară procesele de modificare a componentelor laptelui.

Metode de sterilizare

În evoluția metodelor de sterilizare au fost utilizate două procedee importante: sterilizarea clasică și sterilizarea prin procedeul UHT.

Sterilizarea clasică:

Metoda constă într-o tratare la temperaturi de 115—130°C, timp de 10 — 20 min, a laptelui în butelii sau în vrac. Procedeul reprezintă o serie de dezavantaje care au făcut ca, o perioadă de timp destul de mare, majoritatea consumatorilor să prefere laptele pasteurizat :

apariția fenomenului de brunificare prin descompunerea lactozei și reacția cu grupările

aminice ale proteinelor;

denaturarea parțială a proteinelor serice (albumină și globulină) și formarea de grupări

sulfhidril (SH), cu apariția gustului de fiert;

gustul de oxidat al grăsimii datorită oxigenului remanent în lapte, care produce

oxidarea acesteia.

Sterilizarea prin procedeul UHT. Metoda constă într-o încălzire rapidă a laptelui la

temperaturi de 140-145°C, timp de 7-8 sec, urmată de o răcire bruscă la temperatura de 20-25°C, care asigură în condițiile ambalării aseptice păstrarea laptelui fără modificări.

Tratamentul UHT s-a impus, având următoarele avantaje față de sterilizarea clasică:

nu determină fenomenul de brunificare;

gustul de fiert dispare în câteva ore;

lipsit de oxigen, nu dă gustul de oxidat;

modificările proteinelor sunt foarte mici;

valoarea nutritivă nu se modifică, vitaminele A, D, E, nu sunt afectate, la fel și vitamina

și cele din complexul B ;

influența luminii este exclusă, ambalajele fiind opace.

În concluzie, laptele tratat în sistem UHT, în condițiile obligatorii. ale degazării, are valoarea nutritivă mai puțin afectată decât chiar laptele pasteurizat, menținându-și calitatea și la stocarea îndelungată. Din punct de vedere economic prezintă avantaj, întrucât aplatizează producția și nu necesită spații speciale refrigerate pentru depozitare.

Pentru a se exploata la maximum avantajele obținerii laptelui sterilizat prin procedeul UHT, trebuie atinse temperaturile ridicate de 140—150°C în câteva secunde (2 secunde și chiar sub). Parametrii scontați nu se pot atinge decât dacă laptele este încălzit în flux continuu și aceasta implică ambalarea ulterioară a produsului, în condiții sterile, și în recipienți, de asemenea, sterili.

Acest tratament termic se poate realiza după mai multe sisteme:

încălzirea indirectă, prin folosirea schimbătoarelor de căldură;

încălzirea directă, prin contact direct între lapte și agentul termic (abur);

încălzirea prin frecare mecanică, în care energia mecanică folosită pentru laminarea

produsului se transformă în energie calorică.

Încălzirea indirectă se realizează în schimbătoarele de căldură, unde produsul supus încălzirii este separat de agentul termic (abur sau apă caldă sub presiune) printr-un perete. Există variate tipuri de aparate care permit aducerea laptelui la temperaturile ridicate dorite, cu o menținere pe o perioadă de timp foarte scurtă.

Dintre dezavantajele sistemelor indirecte de încălzire, trebuie menționată influența nefavorabilă a oxigenului dizolvat în lapte, fapt pentru care instalațiile de încălzire sunt dotate cu o stație de dezaerare prealabilă a laptelui.

Încălzirea directă, în care agentul caloric este aburul sub presiune, iar laptele este amestecat cu acest abur.

Există două procedee diferite de încălzire directă:

injectarea de abur în lapte;

pulverizarea laptelui într-o cameră cu abur.

În condițiile practicate, rezultă o condensare a vaporilor de apă, care provoacă o încălzire rapidă a produsului; condensarea atrage însă, după sine, și o diluare a laptelui de ordinul a 10% din greutatea sa inițială.

Laptele, adus astfel la temperatura de sterilizare și menținut la 150°C, o perioadă minimă de timp (2 sec.) este proiectat într-o cameră cu vid, în care temperatura scade brusc; în același timp, are loc o evaporare instantanee a unei cantități de apă (aproape egală cu cea condensată), dacă vidul și temperatura sunt reglate în mod corect.

Procedeul oferă avantajul de a asigura o puternică dezaerare a laptelui. Totodată, însă, el este deosebit de exigent față de calitatea aburului folosit, deoarece amestecându-se direct în lapte, acesta trebuie să întrunească o serie de condiții, inclusiv cele referitoare la aditivii folosiți pentru apele de cazan.

Încălzirea prin frecare mecanică este un procedeu foarte modern prin care un lichid este adus, pe cât posibil, instantaneu, la temperaturi ridicate, fără aport exterior de căldură. Procedeul constă în trecerea, în strat foarte subțire, a lichidului destinat tratării termice, între două suprafețe aflate în mișcare rapidă una față de cealaltă sau între un perete mobil și altul fix. Energia mecanică, dezvoltată pentru a transmite această mișcare rapidă unuia dintre pereți si frecarea care rezultă între lichid și peretele mobil, se transformă instantaneu în energie calorică, care, absorbită de către lichidul tratat, face să crească rapid temperatura acestuia.

Sterilizarea prin procedeul "UHT", în flux continuu, implică, în mod necesar, ambalarea aseptică în recipienți sterilizați. Metoda de umplere trebuie să răspundă anumitor condiții, dintre care principalele sunt următoarele:

Recipientul trebuie să fie steril înainte de a veni în contact cu laptele; pereții trebuie să

fie sterilizați (imediat înaintea umplerii) cu ajutorul perhidrolului, a hipoclorului de sodiu, alcoolului etc, la cald sau la rece, cu c lățire ulterioară aseptică sau tratament termic complementar, ca să rămână steril până la închidere.

Operațiunea de umplere și închidere trebuie să se realizeze la adăpostul oricărui pericol

de recontaminare.

Închiderea recipienților trebuie să fie perfect etanșă.

Ambalajele folosite trebuie să fie opace, impermeabile la gaze și vapori, rezistente la

acțiunea umidității exterioare, să reziste operației de sterilizare proprie (chimică sau termică), să nu transmită produsului nici un miros sau gust străin etc. Se pot folosi atât butelii de sticlă ermetic închise, cât și ambalaje nerecuperabile sistem Tetra—Pak.

CAPITOLUL III

MATERIALE ȘI METODE

3.1 Obținerea laptelui de consum pasteurizat

Laptele de consum

Aprovizionarea cu lapte de consum a populației este o problemă de mare importanță, laptele fiind produsul de bază in alimentația copiilor, adulților și bătrânilor. De aceea, obținerea unui lapte de consum de bună calitate, cu caracteristici organoleptice cât mai apropiate de cele ale laptelui crud-proaspăt, trebuie să constituie o preocupare permanentă a întreprinderilor de industrializarea laptelui. Asigurarea indicilor calitativi corespunzători depinde în primul rând de calitatea laptelui colectat.

În mod normal, procesul tehnologic de obținere a laptelui de consum începe cu condiționarea laptelui după mulgere , urmând apoi prelucrarea propriu-zisă în fabrică.

Laptele adus la fabrică este prelucrat în instalații speciale, urmărindu-se distrugerea germenilor care pot pune în primejdie sănătatea consumatorilor și mărirea conservabilității, în funcție de tratamentul termic aplicat materiei prime, laptele de consum poate fi: pasteurizat sau sterilizat.

Laptele de consum pasteurizat reprezintă sortimentul cel mai răspândit și apreciat de marea masă a consumatorilor; procesul tehnologic de obținere a laptelui de consum pasteurizat este prezentat în schema alăturată (fig.3.1)

Recepție calitativă și cantitativă a laptelui

Răcirea si depozitare Curățirea centrifugală

tampon 4-6ºC

Normalizare

Pasteurizare 71-74ºC

Răcire 3-4ºC

Depozitare tampon

Ambalare

Butelii de sticlă Ambalaje nerecuperabile

Depozitare 4-8ºC

Livrare

Fig 3.1 Schema tehnologică de obținere a laptelui de consum pasteurizat

3.1.1 Procesul Tehnologic. Descrierea procesului tehnologic

Recepția cantitativă

Întreaga cantitate de lapte ce intră în fabrică se recepționează cantitativ, operația care se poate face în două moduri: volumetric sau gravimetric.

Volumetric

În cazul transportului laptelui în bidoane, acestea sunt descărcate din mijloacele de transport pe rampă și, de obicei se face verificarea umplerii bidonului până la semn. Procedeul prezintă unele dezavantaje sub aspectul erorilor care pot interveni în stabilirea cantității. Erorile pot apare datorită temperaturii laptelui, a modificării capacității bidoanelor, datorită loviturilor în timpul manipulării etc.

În cazul transportului laptelui cu cisterne, cantitatea de lapte se poate măsura, tot cu aproximație, cu o stangă gradată, ce se introduce în fiecare compartiment a acestora.

Măsurarea volumetrică continuă a laptelui se poate face numai cu ajutorul aparatului numit galactometru, care lucrează în flux și înregistrează pe cadran cantitatea de lapte ce trece, în litri. Pentru a nu avea erori la măsurare, trebuie evitată pătrunderea aerului în conductele de transport ale laptelui. Galactometrele pot avea debite variate; în țara noastră se folosesc cele care asigură un debit de 15000l/ /h, cu o eroare maximă de ± 0,5%.

Gravimetric

Laptele din bidon sau cisternă este golit în bazinul cântarului pentru lapte, citindu-se pe un cadran cantitatea în kilograme. Acest sistem de măsurare, cu toate că este mai precis, prezintă dezavantajul caracterului discontinu, și faptului că în R.S.R. laptele este recepționat la litru.

Diferența între recepția la volum și la greutate a laptelui rezultă din faptul că laptele are o greutate specifică mai mare decât unitatea. De exemplu, greutatea a 1000 l lapte, la temperatura de 20°C, este de 1050 kg, iar 1000 kg lapte reprezintă circa 971 l.

Recepția calitativă

Materiei prime, înainte de a intra în fabricație, trebuie să i se determine calitatea și, pe baza ei, să se facă sortarea. Recepția calitativă constă din examenul organoleptic și analiza de laborator.

Examenul organoleptic al laptelui se face la fiecare bidon sau compartiment de cisternă, observând impuritățile, culoarea, vâscozitatea, mirosul și gustul.

După examenul organoleptic, se iau probe pentru analize de laborator determinându-se: densitatea, gradul de impurificare, aciditatea, conținutul de grăsime și de proteine ale laptelui.

Temperatura laptelui trebuie controlată în mod obligatoriu, în special în perioada de vară, pentru a vedea dacă acesta a fost răcit ; nu se admite ca temperatura laptelui să depășească 10-12°C.

În mod normal, laptele trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să nu provină de la animale bolnave;

aciditatea să nu depășească 20°T, o aciditate mai ridicată favorizând coagularea proteinelor în timpul tratamentului.

să nu prezinte defecte de gust și miros;

să nu aibă o densitate mai mică de 1,029;

să aibă un conținut cât mai scăzut de impurități;

să nu conțină substanțe conservante, neutralizante sau substanțe străine.

Laptele de bună calitate trebuie să aibă și un conținut cât mai scăzut de microorganisme pentru a asigura produsului finit caracteristici bacteriologice corespunzătoare.

După recepția calitativă, prelucrarea laptelui trebuie făcută cât mai rapid, pentru a evita înmulțirea microorganismelor și creșterea acidității. De obicei, laptele trece direct la prelucrare; în caz contrar, acesta se răcește și se depozitează până la intrarea în fabricație.

Curățirea laptelui

Înainte de intrare în circuitul de fabricație, laptele se curăță pentru a îndepărta impuritățile mecanice pe care le conține, chiar dacă a fost strecurat la locul de producție.

În afară de scopul igienic, curățirea este necesară și pentru a îndepărta unele corpuri tari (nisip, pietricele etc), prevenind astfel uzura prematură a unor utilaje: pompe, galactometre, duzele instalațiilor de îmbuteliere etc. Reținerea impurităților solide se face prin montarea unor site la ștuțurile de golire ale laptelui din cisterne sau bazine de recepție.

În mod obișnuit, o primă strecurare a laptelui se face în momentul golirii bidonului sau a laptelui din cisternă prin intermediul pompelor în bazinul de recepție, folosind în acest scop tifon împăturit cel puțin în 4 straturi, fixat pe o ramă. După folosire, tifonul trebuie bine spălat, dezinfectat prin fierbere și clătire cu apă clorinată, iar apoi uscat.

Îndepărtarea impurităților mai fine se asigură cu ajutorul unor filtre speciale, materialul filtrant fiind: vată, țesătură de Nylon sau plasă metalică fină. Aceste filtre nu dau rezultate pozitive, în special în cazul filtrării unor cantități mari de lapte, fiind necesară înlocuirea lor destul de des.

Unele instalații de pasteurizare construite mai recent sunt prevăzute cu un sistem de filtre, fixate la ieșirea laptelui din sectorul de preîncălzire.

Procedeul cel mai eficace de eliminare a impurităților din lapte se bazează pe forța centrifugă, construindu-se în acest scop aparate denumite curățitoare centrifugale. în toba acestor aparate, asemănătoare cu cea a separatoarelor, se realizează separarea impurităților cu greutate specifică diferită de cea a laptelui.

Impuritățile, care sunt mai grele, sunt aruncate la periferia tobei unde se adună sub formă de nămol de separare, în timp ce laptele, urmând drumul ascendent, este evacuat prin partea superioară a tobei.

Normalizarea laptelui

Laptele de consum, în funcție de tipul care se fabrică, trebuie să aibă un anumit conținut de grăsime, stabilit prin standardele în vigoare, în prezent există trei tipuri de lapte de consum cu 3% și 2% grăsime și lapte smântânit.

Operația prin care laptele se aduce la un anumit conținut de grăsime se numește normalizare. Ea se realizează fie prin amestecarea laptelui integral cu lapte smântânit, cu smântână sau lapte foarte gras, fie prin extragerea unei părți de grăsime din lapte integral sau amestecarea unui lapte cu un conținut ridicat de grăsime cu unul cu un conținut mai redus, după caz.

Omogenizarea laptelui

Omogenizarea este un procedeu al cărui scop este de a evita separarea grăsimii în timpul depozitării laptelui de consum, asigurând un produs cu o compoziție cât mai uniformă. Datorită avantajelor tehnologice și calitative pe care le prezintă, procedeul a luat mare extindere și este aplicat în tehnologia modernă de obținere a laptelui de consum și a diferitelor produse lactate.

În principal, acest procedeu se bazează pe reducerea dimensiunii globulelor de grăsime,

obținându-se astfel o mărire a gradului de dispersie a grăsimii în lapte.

Procesul de omogenizare.

Deși acest proces se petrece într-o fracțiune de secundă, se pot distinge trei faze de desfășurare:

alungirea globulelor de grăsime;

scindarea și legarea globulelor de grăsime, sub formă de lanțuri sau ciorchine;

dispersia globulelor de grăsime.

Alungirea globulelor de grăsime este o modificare care apare de la intrarea laptelui în aparatul de omogenizare, ca o consecință a vitezei de intrare a produsului. În cazul când viteza de intrare a laptelui în aparat este prea mică, astfel că deformarea globulelor de grăsime durează prea mult timp, atunci membrana globulelor de grăsime este distrusă prin frecări interioare sau de aparat, având ca urmare alegerea untului, omogenizarea nemaifiind posibilă.

Faza a doua se realizează la trecerea laptelui prin dispozitivul de omogenizare. Globulele de grăsime, care au fost alungite, se scindează, dând naștere la un număr mare de globule mai mici. Fiecare globulă mică se desparte și își formează o membrană nouă și, din cauza capacității de lipire a membranelor, ele se aglomerează sub formă de lanțuri sau ciorchini. În cazul când procesul de omogenizare s-ar opri în acest stadiu, totuși se realizează o separare a grăsimii la suprafața laptelui.

Faza a treia, a dispersiei globulelor de grăsime, are loc sub acțiunea scăderii presiunii și vitezei, la ieșirea din duza de omogenizare.

Pentru laptele de consum, temperatura de omogenizare variază între 60 și 80°C, iar presiunea între 120 și 200 kgf/cm2. Pentru mărirea eficienței, se practică omogenizarea în două trepte, care constă din trecerea laptelui prin două supape de omogenizare, montate în serie, cu presiuni diferite. în prima treaptă, presiunea este de 200 kgf/cm2, iar în treapta a doua presiunea scade la 30-50 kgf/cm2; datorită acestei diferențe de presiune se produce o dispersie puternică a globulelor de grăsime.

Cu ocazia omogenizării crește vâscozitatea laptelui, cu atât rnai mult cu cât este mai ridicată presiunea de omogenizare și conținutul de grăsime; explicația fenomenului este adsorbția cazeinei de către globulele de grăsime. În cazul omogenizării laptelui pasteurizat, se observă întâi o scădere a viscozității și apoi o creștere, care însă din punct de vedere practic este fără importanță.

O altă modificare la laptele omogenizat este sensibilitatea față de lumină, care se accentuează. De remarcat este faptul că laptele omogenizat își menține un timp mai îndelungat gustul de proaspăt, în condițiile unei păstrări normale. La lumina solară directă, apare după 15 minute un gust neplăcut de oxidat, care se accentuează cu timpul, devenind chiar săpunos. Foarte sensibilă este în special vitamina C, în timp ce vitaminele liposolubile A, I), E și F sunt mai apărate prin membrana formată în jurul globulelor de grăsime. În cazul când vitamina C este descompusă datorită luminii solare, rezultă substanțe care reacționează ușor și cu vitaminele liposolubile, formându-se compuși ce dau gust de oxidat.

Prin omogenizare se produce și o modificare a culorii: în timp ce laptele ca atare are o colorație alb-gălbuie, laptele omogenizat este alb-intens și apare mult mai opac, datorită repartizării uniforme a grăsimii.

Avantajele omogenizării sunt în directă legătură cu cele trei efecte principale ale procesului, adică cu reducerea dimensiunii globulelor de grăsime, creșterea vâscozității și reducerea consistenței cazeinei.

Laptele de consum omogenizat își menține gustul proaspăt mai îndelungat, are o aromă mai plăcută, iar digestibilitatea sa este ameliorată ca urmare a reducerii consistenței cazeinei; produsul este mai apt de a fi consumat de bolnavi, bătrâni și sugari.

În ceea ce privește aroma, omogenizarea înlătură apariția gustului de oxidat, datorat urmelor de metale din lapte. Pentru a evita gustul de rânced, care apare chiar prin acțiunea luminii artificiale cu lungime de undă scurtă (sub 4500 A*), se recomandă ca, în încăperile unde se umple sau se manipulează sticlele de lapte, să se reducă intensitatea luminii prin utilizarea de lămpi de 30-60 luxi sau să se folosească lumină indirectă. De asemenea, se recomandă vopsirea încăperilor în culori care absorb razele sau folosirea ambalajelor opace, de tipul celor nerecuperabile.

3.1.2 Control pe flux tehnologic

Un rol important in realizarea unei alimentații raționale revine laptelui și produselor lactate folosite ca atare sau preparate in combinație cu alte alimente.

Tehnologia de prelucrare a laptelui s-a dezvoltat din cele mai vechi timpuri și au fost create o gamă foarte variată de produse lactate. Și în prezent se perfecționează metodele de procesare iar varietatea de produse obținute din lapte este tot mai mare.

Prelucrarea laptelui a avut și are în vedere atât să se obțină produse salubre cât și sănătoase ținând cont de valoarea nutritivă și biologică de excepție a acestui produs. Se ține cont că produsele lactate sunt consumate de către o gamă largă de populație, cu preponderență de către copii și oameni vârstnici și sunt recomandate în regim alimentar pentru o mare varietate de boli, în special în cazul bolilor gastro-intestinale, imunitate scăzută, etc.

Activitatea de control atât a laptelui materie primă cât și a produselor intermediare, a parametrilor operațiilor tehnologice, are repercursiuni asupra calității produsului finit, fiind important și pentru succesul economic al unității procesatoare. În controlul pe flux tehnologic se ține cont de următoarele obiective principale:

păstrarea calităților biologice a laptelui materie primă: protecția substanțelor biologic active din lapte (vitamine, enzime), a proteinelor serice (lactalbumina și lactoglobulina) bogate în aminoacizi esențiali. Prin ambalare se evită contactul cu aerul și lumina;

distrugerea microorganismelor patogene din compoziția laptelui sau a microorganismelor de infecție;

se crește digestibilitatea laptelui prin denaturarea parțială a cazeinei lactice care se digeră mai greu în organism, prin tratament termic sau maturarea biochimică a brânzeturilor;

prin fermentarea lactozei în prezența bacteriilor din culturile lactice selecționate, produsele lactate devin accesibile persoanelor cu intoleranță la lactoză;

crește conservabilitatea laptelui de la câteva ore, în cazul laptelui crud, nepasteurizat, până la un an, în cazul laptelui praf sau chiar mai mult în cazul brânzeturilor cu perioadă lungă de maturare;

se facilitează depozitarea și transportul laptelui datorită scăderii în volum a acestuia prin prelucrare (brânzeturi, produse concentrate și praf, etc);

se modifică caracteristicile organoleptice ale laptelui și astfel este agreat de către o masă mai largă de populație.

Datorita gamei variate de produse lactate, activitatea de control la procesarea laptelui se organizează diferențiat pentru diferite categorii de produse. Se are în vedere atât specificitatea operațiilor tehnologice dar și modificările componentelor laptelui pe parcursul procesului tehnologic. Astfel se organizează control pe flux tehnologic și produs finit pentru: lapte de consum, smântână de consum, produse lactate acide, conserve din lapte (lapte concentrat și lapte praf), unt, înghețată și brânzeturi.

Pe baza operațiilor din schema bloc pe operații unitare de procesarea laptelui se

verifică:

> parametrii laptelui materie primă: în funcție de caracteristicile laptelui recepționat acesta se dirijează în producție pentru obținerea diferitelor sortimente de produse avându-se în vedere proprietățile fizice (în special aciditatea și densitatea), compoziția chimică și gradul de încărcare microbiana. În cazul laptelui a cărui parametrii nu se încadrează în intervalul parametrilor admiși după normativele în vigoare, se respinge. Dirijarea în producție a laptelui materie primă se realizează pe baza registrului de laborator în care sunt înregistrați parametrii fizico-chimici ai laptelui. Se are în vedere și calitatea microbiologică a laptelui pe baza registrelor de laborator pentru analize microbiologice și de asemeni în cazul în care sunt dubii se controlează și eventuale falsificări ce pot afecta calitatea nutritivă și biologică a produselor și pot provoca anomalii în timpul procesului tehnologic, cresc costurile de fabricație, etc.

parametrii procesului tehnologic: se verifică și se înregistrează în registre de laborator, în funcție de caz, parametrii operațiilor tehnologice și/sau parametrii produselor intermediare din procesul de fabricație. Respectarea cu strictețe a schemelor tehnologice este o condiție esențială pentru obținerea produselor lactate de calitate constată și păstrării proprietăților specifice fiecărui sortiment de produs lactate în parte;

controlul calității produselor finite: în acest sens nu se admite livrarea din unitatea procesatoare a nici unui produs lactat fără controlul complet al acestuia la livrare care constă în: analize senzoriale, analize fizico-chimice și analize microbiologice. Calitatea produselor se certifică atât prin acte care însoțesc produsul pe timpul transportului și comercializării pe toată perioada de comercializare și tot termenul de valabilitate dar și prin registre de laborator și acte care certifică calitate și care sunt păstrate și arhivate în unitatea procesatoare.

Pentru organizarea activității de control în industria laptelui se are în vedere deci:

schema bloc pe operații unitare de fabricație a produselor lactate, parametrii procesului tehnologic, efectul procesului tehnologic asupra componentelor laptelui, caracteristicile

produselor finite.

3.2 Metode de analiză a laptelui

La recepția calitativă a laptelui se urmărește verificarea proprietăților organoleptice, fizico-chimice și microbiologice, care trebuie să corespundă normelor stabilite pentru a permite prelucrarea industrială a acestuia.

Probele de lapte pentru analiză se iau conform indicațiilor prevăzute în STAS 9535-74. înainte de luarea probelor, laptele trebuie bine amestecat, deoarece în timpul transportului grăsimea se poate stratifica la suprafață. Omogenizarea laptelui se face folosind agitatoare manuale sau mecanice. în cazul bidoanelor se execută manual mișcări de jos în sus, iar dacă probele se iau din cisterne, care nu au agitator mecanic, mișcările trebuie executate în toate direcțiile.

Probele de lapte de circa 500 ml, pentru analiza organoleptică și fizico-chimică, se iau în vase curate și uscate, iar pentru analizele micro-biologice vasele trebuie și sterilizate. închiderea recipienților trebuie să fie etanșă, folosindu-se dopuri dintr-un material care să nu producă modificări de gust, miros sau compoziție a laptelui.

Analizele trebuie efectuate în cel mai scurt timp posibil, probele fiind păstrate până atunci la o temperatură de 0..5CC.

3.2.1. Analiza organoleptică

Proprietățile organoleptice ale laptelui se determină conform instrucțiunilor prevăzute în STAS 6345-74; examenul organoleptic se efectuează în ordinea următoare: aspect și consistență, culoare, gust și miros.

Aspectul se analizează turnând laptele dintr-un vas într-altul, folosind pentru aceasta cilindri de sticlă incoloră. Se observă dacă laptele este omogen, fără sediment și dacă curge ușor, normal, fără să formeze o vână groasă, defect cunoscut sub numele de lapte gros.

Culoarea se observă la lumina directă a zilei. Laptele normal are culoare alb-mat, iar dacă conține o cantitate mai mare de grăsime, culoarea este albă-gălbuie, uniformă.

Gustul se apreciază la temperatura normală de 15…20ºC și trebuie să fie plăcut, dulceag, caracteristic laptelui proaspăt.

Mirosul se apreciază după ce laptele este încălzit la 50…60°C, când mirosurile străine pot fi sesizate mai ușor, fiind mai puternice. Laptele normal, proaspăt are un miros slab caracteristic, iar dacă este acidifiat mirosul este acrișor specific.

3.2.2. Analiza fizico-chimică

Analiza fizico-chimică a laptelui cuprinde, în mod curent, determinările gradului de impurificare, a densității și acidității, precum și a conținutului de grăsime.

Uneori, analiza este completată prin determinarea substanței uscate și a titrului proteic, cu scopul depistării unei eventuale falsificări prin adaos de apă.

Determinarea gradului de impurificare.

Gradul de impurificare al laptelui se determină prin filtrare, folosind pentru aceasta lactofiltrul.

Lactofiltrul (f ig.3.2 ) este format dintr-o butelie de sticlă sau de metal fără fund, la gura căreia se fixează o sită metalică pe care se așează materialul filtrant o rondela specială din vată sau pâslă. În vasul lactofiltrului se toarnă 250 ml lapte și, după filtrare, se desface sita metalică, se scoate rondela, care se usucă la aer și se compară cu etaloanele standard.

Figura 3.2 Lactofiltrul

Determinarea densității

Densitatea reprezintă masa unității de volum la 20°C, exprimată în g/cm3 și se determină la lapte prin metoda aerometrică (STAS 6347-73).

Înainte de analiză, proba de lapte se aduce la 20°C și se omogenizează bine prin efectuarea a 8-10 răsturnări, cu precauție pentru a nu se forma spumă. În cazul laptelui de oaie, bivoliță și capră, cu un conținut mai ridicat de grăsime, se recomandă întâi încălzirea probei la temperatura de 40°C, timp de 5 minute, omogenizarea, după care proba este adusă la 20°C.

Pentru determinarea densității sunt necesare următoarele:

termolactodensimetru;

cilindru de sticlă de 250 ml.

Determinarea pH-ului

Măsurarea precisă a pH-ului la lapte se face prin metoda electrometrică, folosind un

sistem de electrozi alcătuit dintr-un electrod de sticlă și un electrod de comparație. Se poate utiliza pH-metrul de laborator, iar ca soluții tampon standard:

soluție tampon cu pH = 6,88 : fosfat monoacid de potasiu 0,025 M și fosfat diacid de sodiu 0,025 M;

soluție tampon cu pH = 4,00: ftalat acid de potasiu 0,05 M.

Înainte de a efectua măsurătorile, pH-metrul trebuie reglat. Aparatul se încălzește timp de 30 minute, se toarnă în pahar 40 ml, soluție tampon, se introduc electrozii și după 1- 2 minute se citește indicația pe scala gradată. Dacă cifra se deosebește de valoarea pH-ului soluției standard, se face corectura necesară folosind potențiometrul aparatului.

Apoi se umple paharul cu lapte (2/3 din capacitatea sa), se introduc electrozii si se face citirea pH-ului după 10-15 secunde. După fiecare determinare electrozii se clătesc cu apă distilată și se usucă prin tamponare cu o hârtie de filtru.

Determinarea acidității

Aciditatea laptelui poate fi apreciată rapid prin anumite reacții calitative

(proba fierberii, cu alcool), cu scopul stabilirii prospețimii, iar cantitativ prin metoda titrării (STAS 6353-68).

Proba fierberii

Într-o eprubetă se introduc 2-5 ml lapte și se încălzește. Laptele proaspăt nu trebuie să coaguleze la fierbere. Dacă aciditatea este puțin crescută peste 20°T, cazeina precipită sub formă de grunji; când aciditatea depășește 26°T, cazeina coagulează complet.

Proba cu alcool

Într-o eprubetă se introduc volume egale de lapte și alcool (1-2 ml) și se amestecă bine prin scuturare. Dacă nu apar grunji pe pereții eprubetei, laptele este proaspăt.

Apariția fulgilor de cazeina ne arată că aciditatea laptelui este crescută și, în funcție de concentrația soluției alcoolice folosite, se poate aprecia valoarea acidității

Metoda prin titrare

Aciditatea se determină prin titrare cu soluție alcalină (NaOH) până la neutralizarea probei de lapte, în prezență de fenolftaleină ca indicator.

Aciditatea laptelui se exprimă, la noi, în grade Thorner (°T) și reprezintă numărul de mililitri soluție hidroxid de sodiu 0,1 n necesar pentru neutralizarea a 100 ml lapte.

Determinarea conținutului de grăsime.

Conținutul de grăsime din lapte se determină în mod frecvent prin proba butirometrică (STAS 6352/1-73). Separarea grăsimii în butirometru se realizează prin centrifugare, în prezența alcoolului izoamilic, după ce a avut loc dizolvarea substanțelor proteice sub acțiunea acidului sufluric.

Pentru efectuarea determinării, sunt necesare următoarele:

butirometru pentru lapte, tip Gerber;

pipetă de 10 ml cu două bule sau dozator automat pentru acid sulfuric;

pipetă de 1 ml cu o bulă sau dozator automat pentru alcool izo-amilic ;

pipetă de 11 ml pentru lapte;

stativ;

baie de apă;

centrifugă cu 800-1 200 rot/min (fig.1);

acid sulfuric d = 1,817

alcool izoamilic d = 0,810

în butirometru, bine spălat și uscat, se introduc în următoarea ordine :

10 ml acid sulfuric, ere se lasă să se scurgă încet pe peretele interior al butirometrului,

așezat în poziție înclinată.

11 ml. lapte, care se lasă să se prelingă încet în butirometru, vârful pipetei se sprijină pe

peretele interior, ca laptele să nu se amestece cu acidul; se evită astfel ridicarea bruscă a temperaturii, care poate provoca spargerea butirometrului.

1 ml alcool izoamilic, care se introduce fără a uda gâtul butirometrului, pentru ca

acesta să nu devină alunecos și dopul să sară în timpul centrifugării.

Butirometrul se astupă cu un dop de cauciuc, se învelește într-o cârpă (pentru protecția mâinilor) și se agită prin răsturnarea repetată, până când coagulul format se dizolvă complet.

Se introduce butirometrul în centrifugă cu dopul spre margine. în centrifugă trebuie să fie în permanență un număr pereche de butirometre, așezate față în față, ca să fie în echilibru, pentru a nu se produce o descentrare. Se înșurubează capacul centrifugei și se centrifughează circa 5 min. Apoi butirometrele se scot și se țin cu dopul în jos într-o baie de apă la 65-70°C, timp de 5 min. Citirea înălțimii coloanei de grăsime separată se face la meniscul inferior, după ce se manevrează dopul, aducând nivelul de jos al stratului de grăsime la o diviziune întreagă a scării.

Determinarea titrului proteic

Conținutul în proteine poate fi determinat printr-o metodă rapidă (STAS 6355-73), tratând laptele cu aldehidă formică care blochează grupările aminice ale proteinelor, iar grupările carboxilice libere pot fi titrate cu soluție de hidroxid de sodiu 0,143 n, având astfel rezultatul exprimat direct în procente.

Pentru determinare sunt necesare următoarele:

2 pahare conice de 200 ml;

pipete de 1,2 și 25 ml;

hidroxid de sodiu 0,143 n;

aldehidă formică, soluție 40%, proaspăt neutralizată;

oxalat de potasiu, soluție 28%;

sulfat de cobalt, soluție 5%;

fenolftaleină, soluție alcoolică 2%.

Într-un pahar conic se prepară soluția martor, introducând 25 ml lapte, 1 ml soluție oxalat de potasiu și 0,5 ml soluție sulfat de cobalt.

În al doilea pahar conic se introduc 25 ml lapte, 0,25 ml soluție de fenolftaleină și 1 ml soluție de oxalat de potasiu. După un minut, se titrează amestecul cu soluția de hidroxid de sodiu până se obține o colorație identică cu a soluției martor. La proba astfel neutralizată se adaugă apoi 5 ml formaldehidă și, după un minut, se titrează din nou cu soluție de hidroxid de sodiu până se recapătă colorația soluției martor.

3.2.3. Controlul falsificărilor

Principalele falsificări ale laptelui sunt:

diluarea laptelui;

smântânirea parțială sau adăogarea de lapte smântânit;

adăugarea de lapte praf reconstituit;

adăugarea de lapte provenit de la alte specii de animale;

adăugarea de substanțe neutralizante;

adăugarea de îngrășăminte chimice.

Determinarea gradului de diluare a laptelui

Pentru a aprecia gradul de diluare a laptelui se poate determina substanța uscată negrasă sau densitatea laptelui smântânit.

Metoda bazată pe determinarea substanței uscate negrase.

Substanța uscată negrasă se obține scăzând din substanța uscată totală conținutul de grăsime al laptelui. Substanța uscată negrasă este relativ constantă, variind între 90 și 97 g/l. Dacă din calcul rezultă o valoare mai mică decât 90, laptele a fost diluat cu apă.

Determinarea smântânirii parțiale sau a adăugării de lapte smântânit

Smântânirea laptelui sau amestecarea laptelui integral cu lapte smântânit produce o scădere a procentului de grăsime și de substanță uscată, precum și o mărire a densității.

Falsificarea se pune în evidență mai greu, deoarece conținutul de grăsime poate prezenta în mod natural variații mari. Se consideră falsificare, de obicei, când reducerea, între conținutul de grăsime determinat și procentul mediu de grăsime al laptelui colectat din zona respectivă este de 0,04-0,5%.

Identificarea adaosului de lapte de capră

Identificarea se bazează pe proprietatea cazeinei din laptele de capră de a fi insolubilă într-o soluție de amoniac 25%.Metoda se poate aplica numai în cazul laptelui proaspăt.

Într-un butirometru pentru unt se introduc 20 ml lapte, se încălzește pe baia de apă la 40°C, se adaogă 2 ml amoniac 25% și se menține apoi timp de 30 minute la 50—55°C, agitând din când în când. Se centrifughează 10 minute la 1 200 rot./min.

laptele de vacă nu dă precipitat sau acesta este în cantitate neglijabilă;

laptele de capră umple aproape jumătate din tija butirometrului. Metoda permite astfel

identificarea unui adaos de 20% lapte de capră.

Identificarea adaosului de lapte praf reconstituit

Metoda se bazează pe reacția față de o soluție de resazurină-amoniac în aldehidă formica, la un adaos de lapte praf în proporție de minimum 10%

Într-o eprubetă se introduc 10 ml. lapte și se încălzește pe baia de apă la 37-40°C, timp de 5 minute. Se adaogă 0,5 ml. reactiv și se agită încet de 2-3 ori.

Rezultatul se citește după 15-20 minute, interpretându-1 astfel:

lapte proaspăt: colorație roză persistentă 24 ore;

lapte reconstituit în proporție de 10%: colorație imediată în albastru;

lapte reconstituit în proporție de 10-30%: colorație roz-mov care se menține 1 oră, după

care timp nuanța mov slăbește și se intensifică cea roz;

laptele reconstituit în proporție de 40-90% : colorație albastru mov, care începe să

slăbească după 4-5 ore.

Identificarea azotaților

Laptele impurificat cu îngrășăminte chimice (azotat de amoniu, nitro-calcar etc.)

conține azotați, care pot fi identificați printr-o reacție colorimetrică folosind ca reactiv difenilamină.

Reactivul se prepară astfel: pe o sticlă de ceas se cântăresc 0,1 g difenilamină și se trece cantitativ într-un balon cotat de 500 cm3 folosind 200 ml acid sulfuric diluat 1 : 3. Se adaugă apoi acid sulfuric concentrat, agitând până se dizolvă complet substanța; după răcire la 20°C, se completează volumul până la semn. Reactivul poate fi păstrat un timp mai îndelungat într-o sticlă bine închisă.

Pentru analiză se iau 50 ml lapte într-un vas Erlenmayer și se încălzesc pe baia de apă până la 35-40°C. Se adaugă încet 5 ml soluție de acid acetic 10% pentru precipitarea cazeinei și se menține la această temperatură 5-10 min. până la separarea zerului. Din zerul separat la suprafața se ia 1 ml într-o eprubetă și se adaugă încet, pe pereți, 5 ml reactiv, după care se agită puternic.

Se observă reacția colorimetrică, interpretând astfel rezultatul:

colorație roz-gălbuie, lapte normal neirnpurificat;

colorație albastru închis după 2-3 min, lapte impurificat (reacția de culoare persistă

circa 10 min).

3.2.4. Proba fosfatazei

Prezența enzimei fosfataza este pusă în evidență prin acțiunea sa hidrolitică, în anumite condiții, asupra fenilfosfatului-disodic, eliberând fenolul care este identificat cu ajutorul reactivului 2,6-dibrcm-chinon-clorimidă ; intensitatea culorii albastre obținute este proporțională cu conținutul de fosfataza.

Aparatură și reactivi:

termostat (38…40°C);

baie de apă;

pipete de 1 și 5 ml;

soluție tampon (pil = 9,6) : 8 g carbonat de sodiu anhidru și 14 g bicarbonat de sodiu

se dizolvă în apă distilată într-un balon cotat de 1000 ml; se adaugă, câteva picături de cloroform (se prepară săptămânal).

soluție fenil-fosfat-disodic: 0,110 g se dizolvă în 50 ml soluție tampon (se prepară

zilnic);

soluție 2,6-dibrom-chinon-clorimidă: 40 mg se dizolvă în 10 ml alcool etilic (se

păstrează max.3 zile la rece);

soluție etalon de fenol: 10 ml din această soluție se diluează la 500 ml (l ml = 2 y

fenol);

În 3 eprubete se pipetează câte 1 ml lapte. Una din eprubete se încălzește în baie de apă, timp de 5 minute, la 80…85°C și se răcește (proba-martor).

În fiecare eprubetă se adaugă câte două picături de cloroform. În eprubeta cu proba-martor se adaugă 5 ml soluție-etalon de fenol (10 y fenol-cantitate maximă admisibilă în laptele pasteurizat) și 5 ml soluție fenil-fosfat-disodic. în celelalte două eprubete se pun câte 5 ml apă și 5 ml soluție fenil-fosfat-disodic.

Toate eprubetele se mențin 30 min la 38-40°C, după care se răcesc și se adaugă în fiecare câte 4 picături soluție 2,6 dibrom-chinon-clori-midă. Se agită și după 10 min se compară cu proba-martor.

Dacă colorația obținută este sub sau egală cu cea a probei-martor, laptele este corect pasteurizat — considerând fosfataza absentă (proba negativă).

CAPITOLUL IV

VALOAREA NUTRITIVĂ A

LAPTELUI DE CONSUM PASTEURIZAT

4.1.Caracteristicile laptelui materie primă

Caracteristici organoleptice

Aspect și consistență: fluid, consistență normală fără urme de filanță, aglomerări de grăsimi și substanțe proteice;

Gust și aromă: nu se degustă, aromă normală cu ușoară nuanță de iarbă;

Culoare: alb-gălbuie , uniformă.

Caracteristici fizico-chimice

Caracteristicile fizico-chimice ale laptelui sunt prezentate în tabelul 4.1.

Tabelul 4.1. Caracteristicile fizico-chimice ale laptelui materie primă

Parametri laptelui materie primă arată că se folosește lapte de calitate bună deoarece:

Aciditate este de 16-17°T, aciditatea normală fiind de 15-19°T;

Procentul de grăsime este de 3,5-3,6; cel normal fiind de 3,2-4,2%;

S.U.T. are valoare de 9-9,3%, valoarea normală fiind de minim 8,5%.

Compoziția laptelui materie primă este prezentată în figura 4.1.

Figura 4.1. Compoziția laptelui materie primă

4.2. Control pe flux tehnologic

Fișa tehnologică de fabricare a laptelui de consum este prezentată in tabelul 4.1

1.Comandă lucru

2.Intrări – materie primă, ambalaje, etichete

3. Ieșiri – produs finit si SNCU

4. Parametri de monitorizat

Tabelul 4.1 Fișa tehnologică de fabricare a laptelui de consum

Normalizarea laptelui

Smântână rezultată din normalizare

Smântână rezultată din normalizare este prezentată in figura 4.2

Figura 4.2. Smântână rezultată din normalizare

La normalizarea laptelui de la 3,55% grăsime la 1,5% grăsime rezultă 4% smântână cu 39% grăsime.

Normalizarea propriu zisă

Normalizarea propriu zisă a laptelui de consum este prezentată in figura 4.3

Figura 4.3. Normalizarea propriu zisă a laptelui

Pentru a se obține lapte normalizat cu 1,5% grăsime se amestecă 42 % lapte integral cu 3,55% grăsime cu 58% lapte smântânit, cu 0,1% grăsime.

4.3. Analiza laptelui de consum

Evoluția temperaturii laptelui

Evoluția temperaturii laptelui la fabricarea laptelui de consum este prezentată în figura 4.4.

Figura 4.4. Evoluția temperaturii laptelui la fabricarea laptelui de consum

Prin urmare laptele este recepționat la temperatura de refrigerare, iar în zona de recuperare a căldurii I din pasteurizator aceste ajunge la 43°C, temperatură optimă de separare a grăsimii din lapte. În zona de recuperare căldură II laptele se încălzește la 70°C, temperatură optimă de omogenizare. Regimul de pasteurizare este la temperatura de 72-74°C, timp de 2535sec. Acest este stabilit deoarece este regimul de distrugere a bacilului tuberculozei, considerat etalon pentru microorganismele patogene(care dă îmbolnăvire la om).

Evoluția perioadei de conservare

Perioada de păstrare a laptelui este direct proporțională cu temperatura de pasteurizare (figura 4.5).

Figura 4.5. Perioada de păstrare a laptelui de consum

Laptele ca materie prima are o perioada de păstrare de o zi pe când laptele pasteurizat la o temperatura de 72-74ºC perioada de păstrare este mai mare ajungând la 5 zile. Cea mai mare perioadă de păstrare o are totuși laptele pasteurizat la temperatura de 85 ºC care ajunge la o valabilitate de 10 zile.

CONCLUZII

Laptele ca materie primă pentru a putea fi acceptat si prelucrat trebuie sa

îndeplinească unele caracteristici organoleptice si fizico-chimice:

trebuie sa aibă o culoare alb-gălbuie , uniforma

o aroma normala cu ușoara nuanță de iarba

sa aibă un aspect fluid si o consistenta normala fără urme de filanță, aglomerări de grăsime si substanțe proteice

In tabelul 4.1 ni se arata ca sa folosit un lapte de calitate buna deoarece:

Aciditate este de 16-17°T, aciditatea normală fiind de 15-19°T;

Procentul de grăsime este de 3,5-3,6; cel normal fiind de 3,2-4,2%;

S.U.T. are valoare de 9-9,3%, valoarea normală fiind de minim 8,5%.

La normalizarea laptelui de la 3,55% grăsime la 1,5% grăsime rezultă 4% smântână cu

39% grăsime.

Pentru a se obține lapte normalizat cu 1,5% grăsime se amestecă 42 % lapte integral

cu 3,55% grăsime cu 58% lapte smântânit, cu 0,1% grăsime.

Laptele pasteurizat pentru a ajunge la un produs finit trebuie sa treacă printr-o serie de

modificări si transformări. Prin urmare laptele este recepționat la temperatura de refrigerare, iar în zona de recuperare a căldurii I din pasteurizator aceste ajunge la 43°C, temperatură optimă de separare a grăsimii din lapte. În zona de recuperare căldură II laptele se încălzește la 70°C, temperatură optimă de omogenizare. Regimul de pasteurizare este la temperatura de 72-74°C, timp de 2535sec. Acest este stabilit deoarece este regimul de distrugere a bacilului tuberculozei, considerat etalon pentru microorganismele patogene.

Cu cât laptele este pasteurizat la o temperatura mai mare cu atât c perioada de

pasteurizare a laptelui este mai mare astfel:

La laptele materie prima perioada de păstrare este de o zi

La temperatura de 72-74ºC perioada de păstrare este de 5 zile

La temperatura de 85ºC ajunge pana la 10 zile.

BIBLIOGRAFIE

Bara Vasile, Oneț Cristian. 2008. Ghid de igienă a unităților de industrie alimentară, pag,111-117, Editura Universității din Oradea.

Borda D. 2007. Tehnologii în industria laptelui-Aplicații ale presiunii înalte. pag.2 -72, Editura Academica Galați

Chintescu G., Grigore Șt. 1982. Îndrumător pentru tehnologia produselor lactate. pag.33-40,59-76,181-207. Editura tehnică București

Costin.G.M., Rodica Segal. 2001. Alimente pentru nutriție specială. pag. 187-10. Editura Academica Galați

Chiș, C. 1998. Controlul calității laptelui și a produselor lactate. Ed. Risoprint. Cluj-Napoca.

Georgescu Gh. 2005. Cartea producătorului și procesatorului de lapte. pag. 13-140; 254-276; 324-40. Editura Ceres, București.

Guzun V., Gr. Mustață, S. Rubțov, C. Banu, C. Vizireanu. 2001. Industrializarea laptelui. Editura “Tehnica-Info” Chișinău.

Iliescu, G., Vasile, C. 1982. Caracteristici termofizice ale produselor alimentare. Editura tehnică, București.

Hîlma Elena, 2012, Control de calitate în tehnologia de prelucrare a laptelui, Editura Unicersirății din Oradea.

Macovei V., Costin G.M. 2006. Laptele aliment medicament. Editura Academica, Galați.

Moraru C., Giurcă V., Segal B., Banu C., Costin G. M., Moțoc D., Pană N. Biochimia Produselor Alimentare, Editura Tehnică București.

Nenițescu C. D. 1974. Chimie Organică. Editura didactică și pedagogică, București.

Purcărea Cornelia. 2005. Biochimie agro-alimentară. Editura Universității din Oradea.

Rotaru G. 2003. Sisteme de asigurare a calității,în Știința și ingineria fabricării brânzeturilor. Editura Academica, Galați

Rotaru G., Moraru C. 1997. Industrua alimentară. H.A.C.C.P. Calitate. Analiza riscurilor. Punctele critice de control. Ed. Academica, Galați.

Scorțescu, G., Chintescu G., Buhățel R. 1967. Tehnologia Laptelui și a Produselor Lactate. Editura Tehnică București.

Tofan C., Bahrim G., Nicolau A., Zara M.. 2002. Microbiologia produselor alimentare. Tehnici și analize de laborator. Editura AGIR, București

S.TA.S. 9535/1-74;STA.S. 9535/2-74; S.T.A.S. 6352/1-88; S.T.A.S. 6347-89; S.T.A.S. 6346-89; S.T.A.S. 6345/95; S.R. ISO 6091/2008; S.TA.S. 6352/2-87;S.T.A.S. 6344/88; S.T.A.S. 66345-95; S.T.A.S. 6344-88; S.T.A.S. 6352/2-87; S.T.A.S. 6353-85; S.T.A.S. 6354-84; S.T.A.S. 6355-89.

ANEXE

Anexa 1. Vană recoltare smântână

Anexa 2. Aparat de îmbuteliat si etichetat lapte pasteurizat

Anexa 3. Depozitare lapte in camere frigorifice

Anexa 4. Pasteurizator

Anexa 5. Omogenizator

Anexa 6. Separator de grăsime centrifugal cu rol și de curățitor centrifugal

BIBLIOGRAFIE

Bara Vasile, Oneț Cristian. 2008. Ghid de igienă a unităților de industrie alimentară, pag,111-117, Editura Universității din Oradea.

Borda D. 2007. Tehnologii în industria laptelui-Aplicații ale presiunii înalte. pag.2 -72, Editura Academica Galați

Chintescu G., Grigore Șt. 1982. Îndrumător pentru tehnologia produselor lactate. pag.33-40,59-76,181-207. Editura tehnică București

Costin.G.M., Rodica Segal. 2001. Alimente pentru nutriție specială. pag. 187-10. Editura Academica Galați

Chiș, C. 1998. Controlul calității laptelui și a produselor lactate. Ed. Risoprint. Cluj-Napoca.

Georgescu Gh. 2005. Cartea producătorului și procesatorului de lapte. pag. 13-140; 254-276; 324-40. Editura Ceres, București.

Guzun V., Gr. Mustață, S. Rubțov, C. Banu, C. Vizireanu. 2001. Industrializarea laptelui. Editura “Tehnica-Info” Chișinău.

Iliescu, G., Vasile, C. 1982. Caracteristici termofizice ale produselor alimentare. Editura tehnică, București.

Hîlma Elena, 2012, Control de calitate în tehnologia de prelucrare a laptelui, Editura Unicersirății din Oradea.

Macovei V., Costin G.M. 2006. Laptele aliment medicament. Editura Academica, Galați.

Moraru C., Giurcă V., Segal B., Banu C., Costin G. M., Moțoc D., Pană N. Biochimia Produselor Alimentare, Editura Tehnică București.

Nenițescu C. D. 1974. Chimie Organică. Editura didactică și pedagogică, București.

Purcărea Cornelia. 2005. Biochimie agro-alimentară. Editura Universității din Oradea.

Rotaru G. 2003. Sisteme de asigurare a calității,în Știința și ingineria fabricării brânzeturilor. Editura Academica, Galați

Rotaru G., Moraru C. 1997. Industrua alimentară. H.A.C.C.P. Calitate. Analiza riscurilor. Punctele critice de control. Ed. Academica, Galați.

Scorțescu, G., Chintescu G., Buhățel R. 1967. Tehnologia Laptelui și a Produselor Lactate. Editura Tehnică București.

Tofan C., Bahrim G., Nicolau A., Zara M.. 2002. Microbiologia produselor alimentare. Tehnici și analize de laborator. Editura AGIR, București

S.TA.S. 9535/1-74;STA.S. 9535/2-74; S.T.A.S. 6352/1-88; S.T.A.S. 6347-89; S.T.A.S. 6346-89; S.T.A.S. 6345/95; S.R. ISO 6091/2008; S.TA.S. 6352/2-87;S.T.A.S. 6344/88; S.T.A.S. 66345-95; S.T.A.S. 6344-88; S.T.A.S. 6352/2-87; S.T.A.S. 6353-85; S.T.A.S. 6354-84; S.T.A.S. 6355-89.