Технология приготовления йогурта

Калининградский Государственный Технический Университет Кафедра технологии продуктов питания Технология приготовления йогурта индивидуальная работа по дисциплине «Общие принципы переработки сырья и введение в технологию производства продуктов питания» Выполнила студентка гр. 01-ТП-2 Родионовская Юлия Анатольевна Калининград, 2004 Содержание 1. История развития йогурта…………………………………………………3 2. Состав и свойства сырья………………………………………………….. 4 3. Изменения продукта в процессе приготовления……………………….. 11 4. Технология приготовления йогурта…………………………………….. 13 5. Список используемой литературы………………………………………16 История развития йогурта Легенда гласит, что йогурты изобрели древние тюрки, желая настроить на мирный лад своих ангелов-хранителей. Они называли этот вкусный и полезный продукт «белым кислородом». Однако наиболее реалистична другая версия. В соответствии с ней, предшественник йогурта появился в те далекие времена, когда древние народы-кочевники путешествовали, перевозя молоко в бурдюках из козьих шкур. Из воздуха в молоко попадали бактерии, от движения животных молоко в бурдюках на их спинах постоянно переме- шивалось и, сквашиваясь на жаре, превращалось в особый продукт, который был предшественником современного йогурта. В средневековую Европу йогурт попал от монголов и стразу получил там широкое распространение – и как питательный пищевой продукт, и как действенное средство народной медицины. С незапамятных времен йогурт известен многим народам Европы, Азии и Африки. Татары, башкиры, узбеки, казахи, туркмены-ткинцы называют его «катыком», у армян он известен как «мацун», у грузин – «мацони», у таджиков – «чургот». В Египте носит имя «лебен», в Индии – «дахи», на Си- цилии – «мецорад». У турок, греков и румын он называется «йогурт» и также именуется во всех странах Западной Европы. Родина современного йогурта – страны Балканского полуострова, где на протяжении многих веков особое внимание уделялось культивированию и отбору лучших естественных заквасок для кислого молока, и где были выделены уникальные культуры болгарской палочки и термофильного стрептококка. Создателями «предка» йогуртов –болгарского кислого молока являются траки (предки болгар). Траки были отличными скотоводами. Они разводили многочисленные стада овец, молоко которых использовали в пищу. Овечье молоко, употреб- ляемое пастухами в пищу, хранилось в мешке из кожи ягнят. Но когда молоко быстро прокисало, то его выбрасывали. Пока не установили, что оно пригодно для употребления. Далее было замечено, что если взять часть скис- шего молока и добавить в свежее, то сквашивание молока ускоряется, а вкус полученного продукта улучшается, если молоко было предварительно проки- пячено. Так появилась закваска. Ее сохраняли, обмакивая в хорошо разме- шанное кислое молоко чистую сухую ткань. Ткань затем высушивали в тени и хранили в чистом месте. Перед употреблением высушенную ткань опуска- ли в хорошо прокипяченное теплое молоко, которое сквашивалось в течение суток. И сегодня у высокогорных пастухов можно найти естественные зак- васки. Они и служат как источники выделения Lactobacteriumbulgaricumи Состав и свойства сырья Вода……………………88,0 + 1 Белок…………………….. 3,2 + 0,5 Сухие вещества………. 12,0 + 1 Лактоза............................... 4,9 + 0,1 В том числе: Минеральные вещества…0,8 + 0,1 Жир……………………. 3,5 + 0,7 Отклонения в составе молока объясняются влиянием многих факторов: породы скота, кормления его, стадии лактации, возраста, состояния животно- Сухие вещества находятся в молоке в тонкодисперсном и растворенном состоянии: жир – в виде тонкой эмульсии со средним размером жировых ша- зеина и сывороточных белков около 100 нм; молочный сахар – в молекуляр- ном состоянии; минеральные соли – в коллоидном, молекулярном и ионном состоянии. Чем более тонко и равномерно диспергирована та или иная составная Белки . Белок составляет одну четвертую часть общего содержания в молоке сухих веществ и одну треть сухих обезжиренных веществ. Белки мо- лока в целом имеют в высшей степени благоприятный качественный и колли- чественный аминокислотный состав. Состав белковых веществ представлен в таблице 1. К а з е и н – фосфорсодержащая белковая фракция молока, выпадаю- щая при подкислении до рН 4,6 – 4,7, составляет около 80% всех белков мо- фосфоамидной связи с диаминокислотой – аргинином. ные и кислотные группы, определяющие электрический заряд этих молекул. В изоэлектрической точке при рН 4,6 – 4,7 молекулы казеина электронейтра- льны т. е. имеют равное число положительных и отрицательных зарядов. При рН выше изоэлектрической точки в молекулах казеина получают перевес отрицательные заряды вследствие преобладания карбоксильных групп дикар- боновых аминокислот и фосфорной кислоты, которые со щелочами могут образовывать соли – казеинаты. При рН ниже изоэлектрической точки в мо- лекулах преобладают положительные заряды, при этом казеин находится в катионной форме. ТАБЛИЦА 1 Белковые вещества молока Молекуляр-ная масса Химический состав, % %к обще-му содер- жанию белка г/л азот цистеин Казеин……………………..... В том числе: Казеин…………………… Другие фракции (точно не Идентифицированные) Сывороточные белки………. В том числе: лактоглобулин…………… лактоглобулин…………… Протеозо-пептоны…………. Иммунные глобулины……... Сывороточный альбумин….. Лактотрансферин (красный протеин)……………………. Лактенины…………………. Белки оболочек жировых Шариков…………………… 80 35 25 8 12 20 10 4 2 2 1 - 1 - 25,0 11,0 8,0 2,0 4,0 6,0 3,0 1,2 0,6 0,7 0,3 0,2 - - 4,6 4,4 4,9 3,7 - - - - - 5,7 4,7 7,8 - 4,2 30000+10% 30000 24000 19000 - - 36000 16000 - 180000 69000 86000 - - 0,8 1,1 0,6 0,2 - - 0 0 1,1 0 0 0,2 0,1 0,5 15,7 15,3 5,2 14,0 - - 15,3 - - - 16,1 15,2 - 12,3 0,34 0 0 1,4 - - 2,6 6,4 - - - 5,2 2,2 2,1 Казеин в свежем молоке находится в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса, частицы которого имеют приблизительно сферическую форму и Состав казеинаткальцийфосфатного комплекса приведен в табл. 2. вании которых принимают участие фосфорные группы, входящие в состав молекулы казеина (органический фосфор). Отдельные субъединицы казеина- ций в фосфате и цитрате находится в форме двух- и частично трехосновной соли. Кальций и натрий образуют казеинаты калия и натрия, взаимодействуя с карбоксильными группами казеина. ТАБЛИЦА 2 Компоненты казеи- наткальций фосфат- ного комплекса Содержание Компоненты казеинат- кальцийфосфатного комплекса Содержание г на 100г сухого Моль на1моль казеина Г на вещества Моль на 1 1 моль казеина Казеин……………. Фосфор органичес- кий……………….. ческий…………… Кальций…………. 88,20 0,76 1,13 3,41 1 8 11 24 Магний………....... Калий…………….. Натрий…………… Лимонная кисло- та………………… 0,24 0,27 0,18 0,87 3 2 2 1 лактоальбумин, лактоглобулин, иммунные глобулины, а также переходящий в молоко непосредственно из крови сывороточный альбумин. К термостаби- льным белкам принадлежит незначительная часть сывороточных белков, не коагулирующих под воздействием предварительной тепловой обработки при рН 4,6 и представляющих собой протеозопептонную фракцию, осаждаемую специфическими реактивами (трихлоруксусная, фосфорно-вольфрамовая ки- слоты и другие реагенты). вый комплекс, состоящий из особого белка (гаптеина) и фосфолипидов. Аминокислотный состав гаптеина отличается от других белков молока. При- сутствие липопротеинового комплекса обуславливают высокую стадильность жировой эмульсии в молоке. Поверхность жировых шариков покрыта обо- лочкой; на наружной поверхности оболочки (на границе с водной фазой) располагается белковый компонент комплекса,а на внутренней – углеводо- родные цепи фосфолипидов. Кроме основных белковых веществ в молоке содержатся в небольших коли- чествах д р у г и е б е л к и (так называемые «второстепенные»), к ним отно- сятся входящие в состав жировых шариков липопротеины, белковые вещес- тва, обладающие бактерицидными свойствами, - лактенины, «красный» про- теин, содержащий железо. В плазме молока имеются также азотистые вещества небелковой при- роды: свободные аминокислоты, амины, амиды и многие другие биологичес- Ки активные соединения, которые играют огромную роль в азотистом обме- не молочнокислых бактерий, в особенности в начальный период их развития в молоке, когда ими еще не создана собственная ферментная система для протеолиза белка. Молочный жир. Молочный жир представляет собой смесь триглице- и непредельные с одной или многими двойными связями, с четным и нечет- ным, с малым и большим (18 и выше) числом атомов углерода в цепи. В мо- ра в значительных количествах, следует назвать в первую очередь пальмитиновую, миристиновую, олеиновую и стеариновую кислоты. Особен- зуемых числом Рейхерта-Мейсля. Фосфатиды лецитин и кефалин содержатся в оболочках жировых шариков. Они представляют собой диглицериды жирных кислот, в нии с холином (лецитин) и аминоэтиловым эфиром (кефалин). Оба эти соеди- нения отличаются большой гидрофильностью. На поверхности раздела жир- фобные жирнокислотные остатки находятся в жире, а гидрофильные фосфор ные остатки обращены к воде. На этом свойстве основана эмульгирующая роль фосфатидов в образовании стойкой природной эмульсии жира в молоке. Поверхность каждого жирового шарика молока покрыта молекуляр- ным слоем фосфатида, за которым следует защитный слой оболочечного бел- цериды и холестерин (эфир одноатомного спирта циклического строения-хо- лестерина и олеиновой кислоты), а также близкий к нему по строению эрго- стерин, который в результате обработки ультрафиолетовыми лучами приоб- ретает свойства антирахитического витамина Д (эргокальциферола). П р о т е а з ы - ферменты, действующие на пептидные связи белков; сосредоточены в водной фазе молока. В молозиве содержание протеаз в 1,5 раза выше по сравнению с количеством их в молоке. Кс а н т и н о к с и д а з а – фермант, влияющий на развитие окислено- го вкуса молока при хранении, но не являющийся первопричиной, определяя- ющей подверженность или устойчивость к окислению. Ксантиноксидазная активность молока находится в зависимости от его глобулиновой фракции. Содержание ксантиноксидазы в молоке постепенно увеличивается к концу лактации и зависит от рацтона кормления, в частности от содержания в кор- мах молибдена. Ф о с ф а т а з а встречается в двух видах: щелочная с оптимумом рН 9,0 и кислая с рН 4,5. Щелочная фосфатаза на 50-60% связана с абсорбиро- свя- зана с альбуминной фракцией молока. Фосфатаза расщепляет эфирные связи фосфорной кислоты с сахарами и аминокислотами. Щелочная фосфатаза легко инактивируется при нагревании, и отсутствие ее в молоке служит надежным доказательством пастеризации мо- лока. А м и л а з а – фермент, катализирующий распад крахмала до мальтозы. Имеется две формы амилазы: амилаза, активируемая присутствием ионов Са и Сl, и амилаза, активируемая присутствием SH-групп. Р е д у к т а з а – восстановительный фермент; первоначальное количес- тво в молоке невелико, в основном она накапливается при последующем развитии микрофлоры, поэтому по количеству ее можно косвенно определи- ть бактериальную обсемененность молока. П е р о к с и д а з а – окисляющий фермент, попадает в молоко только из молочной железы; присутствие ее в молоке снижает активность некоторых видов заквасок в связи с образованием специфических продуктов окисления. Действие пероксидазы устраняется при добавлении цистеина и бисульфита натрия. К а т а л а з а – фермент, разрушающий перекись водорода, находится почти целиком в сыворотке в связанном (с лактоальбумином) состоянии. Зольная часть молока представляет собой не- сгораемые минеральные компоненты. Количество их (около 0,7%) не отража- ет действительного количественного и качественного состава минеральных веществ, так как при озолении молока происходят значительные изменения его вследствие химических реакций, а часть минеральных веществ улетучи- вается. Наиболее полный минеральный состав молока характеризуется следу- ющими данными (в мг/100 мл.): P K Ca Cl Na CO Mg SO 170 145 120 100 50 20 13 10 животного, сезона года и других факторов. Хлориды калия и натрия находят- ся в растворе в ионизированном состоянии, фосфаты и цитраты кальция и магния – частично в растворимой форме и частично в коллоидном состоянии. Несмотря на то, что растворимые соли кальция и магния в виде фосфа- тов и цитратов содержатся в молоке в небольшом количестве, они сильно влияют на термостабильность молока, сычужное свертывание, процесс загус- тевания сгущенного молока с сахаром и другие технологические свойства молока. Микроэлементы. Наряду с перечисленными выше минеральными веществами в молоке имеются и другие, содержащиеся в ничтожно малых количествах: кобальт, йод, медь, железо, марганец, молибден, никель, цинк. Молоко содержит растворимые кислород, азот и углекислоту. Количес- тво газов непостоянно и зависит от способа дойки и обработки молока (аэра- ции) и в среднем составляет до 80 мл в 1 л молока, в том числе углекислоты до 60 мл, кислорода около 5 мл и азота 15 мл. Углекислота влияет на кислот- ность парного молока. Наличие кислорода вызывает потерю витамина С и способствует развитию окисленного вкуса в молоке при хранении. Физические свойства. Из физических свойств молока технологическое значение имеют плотность, осмотичнское давление, тепло- вые свойства, электропроводность, вязкость, поверхностное натяжение. П л о т н о с т ь сборного, товарного молока составляет в среднем 1028,8 кг/м с колебаниями 1028-1030 кг/м. Плотность молока складывается из плотностей составных его частей Плотность молока может указывать на разбавление его водой. Так, нап- ример, при плотности 28 – молок натуральное, при плотности 28-27 – подозрительное, при плотности 27 и ниже – фальсифицированное водой. Снижение плотности молока на один градус соответствует добавлению в него около 2,5% воды. О с м о т и ч е с к о е д а в л е н и е молока зависит главным образом от количества солей и лактозы в нем, близко к величине давления крови (кро- вяной сыворотки, мочи, желчи) и довольно постоянно – оно изменяется только при заболевании животного. ры замерзания на 1,85 С обусловливает при 0 С осмотическое давление 2,24 МПа. Средняя температура замерзания нормального коровьего молока около -0,550 С с колебаниями от -0,540 до -0,570 С, что соответствует осмотическому давлению 0,70-0,74 МПа. жается на величине теплоемкости через скрытую теплоту плавления. Тепло- емкость цельного молока, содержащего 3,5% жира, при 40 С (жидкий жир) составляет 3,8189*10^3 , а при 15 С 3,8353*10^3 Дж/(кг*К). Средняя расчет- ная величина теплоемкости молока может быть принята равной 3,8266*10^3 Дж/(кг*К). Т е п л о п р о в о д н о с т ь молока колеблется в пределах 3,9542-5,2335*10^2 Вт/(м*К), причем из компонентов его наименьшую теплопрово- дность имеет молочный жир. Э л е к т р о п р о в о д н о с т ь молока равна 44*10^(-4) Ом и зависит от содержания солевой части и ионогенных веществ. Подобно осмотическо- му давлению электропроводность молока при нормальном состоянии орга- жировых шариков и их комкование увеличивают вязкость. В среднем вязкос- ть молока составляет 1,75*10^(-3) Па*с с колебаниями в сравнительно широ- П о в е р х н о с т н о е н а т я ж е н и е молока в среднем 43,6*10^(-3) Н/м, т. е. значительно ниже, чем у воды. Такое понижение поверхностного натяжения обусловлено наличием в молоке белков, особенно белков оболочек жировых шариков и лецитина, сконцентрированных на поверхнос- ти раздела жир – плазма. Поверхностное натяжение молока существенно изменяется от ряда факторов (состав и состояние сухих веществ молока). в процессе приготовления В основе производства йогурта лежит молочнокислое брожение, вызы- ваемое микроорганизмами. На первой стадии молочнокислого брожения при участии фермента лактазы происходит гидролиз молочного сахара (лактозы): Из гексоз (глюкозы и галактозы) в конечном счете образуется молочная 2С Н О = 4С Н О различные продукты обмена: 2С Н О + Н О = СН СН ОН + СН СНОН + 2СН СНОН СООН + Исходя из этого, в первом случае микробы молочнокислого брожения называются гомоферментативными, во втором – гетероферментативными. образующих микроорганизмов Str. diacetilactis, которые помимо молочной кислоты и летучих кислот образуют ароматические вещетсва, в частности диацетил (СН –СО-СО-СН ), имеющий наибольшее значение в ароматизации йогурта. Наряду с образованием диацетила протекает реакция, в результате которой получается ацетоин (СН –СН-ОН-СО-СН ), не обладающий арома- том, из которого при определенных условиях окислительно-воссстановитель- ной реакции образуется диацетил. Образование диацетила в процессе молочнокислого брожения, вызыва- емого ароматобразующими молочнокислыми бактериями, связано с наличии- ем лимонной кислоты как промежуточного продукта брожения лактозы. обильном потреблении кисломолочных продуктов). При развитии молочнокислого брожения накапливается молочная кис- рН йогурта достигает изоэлектрической точки казеина (рН 4,6 – 4,7). В изоэлектрической точке казеин теряет растворимость и коагулирует в виде сгустка. на двумя факторами: электрическим зарядом и гидрофильностью. В свежем молоке частицы казеинаткальцийфосфатного комплекса имеют отрицатель- ный заряд, в силу одноименности заряда частицы отталкиваются при соуда- рении. По мере приближения к изоэлектрической точке частицы приобрета- ют эелектронейтральность, характерную для изоэлектрического состояния (число положительных зарядов равно числу отрицательных). В изоэлектри- ческом состоянии частицы казеина соединяются между собой, образуя сетча- тую трехмерную структуру, и сквашенное молоко из жидкого состояния переходит в гель. ты; (казеиновый комплекс) Са + 2Н (С Н О ) + (Казеин) + 2Са (С Н О ) В результате сгусток казеина обедняется кальцием. Одновременно образуется растворимый лактат кальция. Структурно-механические изменения. чениями молочного жира и влаги. Характерно, что повышение температуры ускоряет процесс структурообразования. Как следует из таблицы 3 повыше- ТАБЛИЦА 3 Влияние температуры пастеризации на вязкость сгустка 10^3 (в Па с) Температура пастеризации, С 63 72 80 90 457 549 1234 1896 Разрушенная 4,53 6,01 6,39 7,9 Через 15 мин после разрушения 6,32 6,32 8,22 10,11 Технология приготовления йогурта Производство йогурта осуществляется двумя способами – термостат- ным и резервуарным (по приведенной ниже схеме). Эти два способа имеют оряд общих технологических операций. Подготовка сырья Нормализация Очистка Пастеризация Гомогенизация Заквашивание Сквашивание молока в резервуарах Розлив в бутылки и пакеты камере Розлив в бутылки и пакеты Созревание Хранение Реализация зовано частично или полностью восстановленное молоко из целоного молока Нормализация молока по жиру. Для большинства йогуртов содержа- ние жира должно быть не менее 6%. Расчет потребного для нормализации обезжиренного молока или сливок ведут по формулам материального балан-са если нормализация осуществляется путем смещивания цельного молока с обезжиренным или со сливками. Тепловая обработка. Пастеризацию молока проводят при температуре 85-87 С с выдержкой в течение 5-10 мин или при 90-92 С с выдеожкой 2-3 мин. Гомогенизация молока. Тепловая обработка молока обычносочета- ется с гомогенизацией. Гомогенизация при температуре не ниже 55 С и давлении 17,5 МПа улучшает консистенцию и предупреждает отделение сыворотки. При производстве резервуарным способом гомогенизацию следует считать обязательной технологической операцией. Охлаждение молока. Пастеризованное и гомогенизированное молоко немедленно охлаждают в регенеративной секции пастеризационной установки до температуры заквашивания его чистыми культурами молочнокислых бактерий: при использовании термофильных культур – до 50-55 С. В охлажденное до температуры заквашивания молоко должна быть немедленно внесена закваска, соответствующая виду вырабатываемого продукта. Закваску перед внесением в молоко тщательно перемешивают до получения жидкой однородной консистенции, затем вливают в молоко при постоянном перемешивании. Наиболее рационально вносить закваску в молоко в потоке. Для этого закваска через дозатор подается непрерывно в молокопровод, в смесителе она хорошо смешивается с молоком. Сквашивание молока. кка термофильных рас – 2,5-3 ч. Охлаждение. дства в универсальных резервуарах или в пластинчатых охладителях до тем- пературы не выше 8 С, а затем разливаются в бутылки. При обычном способе производства сквашенное молоко в мелкой таре по достижении определенной кислотности перемещают в хладостаты, где оно охлаждается. Технологическая схема производства термизированного йогурта с фруктово-ягодными наполнителями. ре постоянном перемешивании. 2. Подогрев до (35-60) С Производится в заквасочной установке ОЗУ. ра и сахара. Процентное содержание к общему объему смеси рассчитывается в зависимости от применяемого стабилизатора и технологии. Производится в заквасочной установке ОЗУ. 4. Фильтрование смеси. 5. Гомогенизация. Производится на роторно-пульсационном аппарате или гомогенизаторе плунжерного типа. 6. Пастеризация с выдержкой. производится в заквасочной установке ОЗУ. 7. Охлаждение до (38-42) С. Производится в заквасочной установке ОЗУ. 8. Внесение закваски. 9. Сквашивание (ферментация). Производится в заквасочной установке ОЗУ. 10. Добавка фруктово-ягодного наполнителя (10-12)% 11. Охлаждение. 12. Термическая обработка (65-80) С. (Термизация). 13. Упаковка продукта в горячем виде. 14. Охлаждение. 15. Хранение при температуре 5 С. Список используемой литературы 1. Банникова Л. И. Селекция молочнокислых бактерий и их применение в молочной промышленности. – М.: Пищевая промышленность, 1975. – 256с. 2. Бартон Г. Стерилизация молока. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 79с. 5. Под ред. А. Г. Храмцова, Г. Г. Нестеренко. Продукты из обезжиренного молока, пахты, молочной сыворотки. – М.: Пищевая промышленность, 1982. – 220с. 6. Производство молочных продуктов: качество и эффективность. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000. – 80с. 8. Твердохлеб Г. В. и др. Технология молока и молочных продуктов. – М.: Агропромиздат, 1991. – 462с.