Биохимические и физико-химические процессы при производстве кисломолочных продуктов и мороженого

1.7.1 Производство кисломолочных продуктов

Важнейшим биохимическим процессом, протекающим при выработке кисломолочных продуктов, является брожение молочного сахара, вызываемое микроорганизмами бактериальных заквасок. Его скорость и направление определяют консистенцию, вкус и запах готовых продуктов.

По характеру брожения молочного сахара кисломолочные продукты можно разделить на две группы. К первой группе относят продукты, в основе приготовления которых лежит главным образом молочнокислое брожение (простокваша, йогурт, ацидофилин, творог, сметана), ко второй группе - продукты со смешанным брожением, приизготовлении которых происходит молочнокислое и спиртовое брожение (кефир, кумыс, ацидофильно-дрожжевое молоко).

Многие молочнокислые бактерии при сбраживании сахара кроме молочной кислоты образуют ряд других химических веществ, придающих кисломолочным продуктам специфические вкус и аромат. К ним относятся летучие кислоты (уксусная, пропионовая и др.), карбонильные соединения (диацетил, ацетоин, ацетальдегид), спирт и углекислый газ.

В зависимости от продуктов, накапливаемых в процессе брожения, все молочнокислые бактерии подразделяют на гомоферментативные и гетероферментативные. Молочнокислые бактерии, образующие в качестве основного продукта брожения молочную кислоту, относят к гомоферментативным; бактерии, которые кроме молочной кислоты в значительных количествах образуют и другие продукты брожения, - к гетероферментативным.

Путем определенного комбинирования различных видов молочнокислых бактерий и регулирования температуры сквашивания можно получить продукт с нужными вкусовыми, ароматическими достоинствами, консистенцией и диетическими свойствами.

В кисломолочных продуктах со смешанным брожением (кефир, кумыс и др.) наряду с молочной кислотой образуется большое количество этилового спирта и углекислого газа. Возбудителем спиртового брожения в этих продуктах являются дрожжи. Способность дрожжей вырабатывать спирт и углекислый газ зависит от многих факторов: вида используемых дрожжей, количества молочного сахара в исходном сырье, температуры, рН среды и др.

Накопление молочной кислоты при молочнокислом брожении лактозы имеет существенное значение для образования белкового сгустка, определяющего консистенцию кисломолочных продуктов. Сущность кислотной коагуляции сводится к следующему. Образующаяся (или внесенная) молочная кислота снижает отрицательный заряд казеиновых мицелл, в результате этого достигается равенство положительных и отрицательных зарядов в изоэлектрической точке казеина (рН 4, 6 - 4, 7).

При кислотной коагуляции помимо снижения отрицательного заряда казеина нарушается структура казеинаткальцийфосфатного комплекса (отщепляется фосфат кальция и структурообразующий кальций). Так как кальций и фосфат кальция являются важными структурными элементами комплекса, то их переход в раствор дополнительно дестабилизирует казеиновые мицеллы.

При выработке творога кислотно-сычужным способом на казеин совместно действуют молочная кислота и внесенный сычужный фермент.

Под действием сычужного фермента казеин превращается в параказеин, имеющий изоэлектрическую точку в менее кислой среде (рН 5 - 5, 2).

В изоэлектрической точке казеиновые или параказеиновые частицы при столкновении агрегируют, образуя цепочки или нити, а затем пространственную сетку, в ячейки или петли которой захватывается дисперсионная среда с жировыми шариками и другими составными частями молока и происходит гелеобразование.

1.7.2 Производство мороженого

Мороженое обладает высокой пищевой ценностью. Оно содержит молочный жир, белки, углеводы, минеральные вещества и витамины, легко усваивается организмом. Основной процесс, определяющий структуру и консистенцию готового продукта, - это фризерование смеси. Его протекание зависит от состава смеси, режимов пастеризации, гомогенизации, охлаждения и скорости замораживания смеси.

Содержание в смеси жира и СОМО, а также вид и количество вводимого стабилизатора влияют на структуру и консистенцию мороженого.

Увеличение в смеси количества жира и СОМО положительно действует на структуру мороженого: в продукте образуются мелкие кристаллы льда, так как создается механическое препятствие их росту. Оптимальным считается содержание СОМО в мороженом 8 - 12%. Содержание СОМО выше 12% сильно повышает вязкость смеси и может вызвать усиленную кристаллизацию лактозы. Выпадение относительно крупных (выше 10 мкм) кристаллов лактозы приводит к порокам мороженого - мучнистости и песчанистости. Для предупреждения пороков необходимо следить за соотношением содержания воды и СОМО. Оно должно быть не менее 6, 6.

Структура мороженого также улучшается с увеличением содержания в смеси сахарозы. Сахароза снижает температуру замерзания смеси и положительно влияет на кристаллизацию воды. Однако содержание сахарозы выше 17% ухудшает консистенцию мороженого. Уменьшается его взбитость, продукт приобретает чрезмерно плотную консистенцию, быстрее плавится. Его приходится замораживать и хранить при более низких температурах.

Существенное влияние на структуру и консистенцию мороженого оказывают стабилизаторы. Все стабилизаторы обладают большой водосвязывающей способностью. Связывая значительные количества свободной воды, они повышают вязкость смесей и препятствуют образованию крупных кристаллов льда при замораживании. Мороженое приобретает мелкокристаллическую структуру и эластичную консистенцию. Кроме того, стабилизаторы обеспечивают высокую взбитость смесей, образование стойкой пены и повышают сопротивляемость мороженого таянию. Смеси, содержащие излишнее количество стабилизаторов, обладают чрезмерной вязкостью, плохо взбиваются, что обусловливает тягучую, тестообразную консистенцию мороженого.

Качество готового продукта во многом зависит от режимов пастеризации и гомогенизации смеси. Смеси для мороженого содержат больше сухих веществ по сравнению с молоком, поэтому требуют применения более высоких температур пастеризации или более продолжительных сроков выдержки. Режимы пастеризации устанавливают в зависимости от вида вырабатываемого мороженого и типа применяемого аппарата.

Гомогенизация смеси способствует улучшению структуры мороженого. В результате гомогенизации повышается дисперсность жира, увеличиваются вязкость и взбитость смеси.

Давление гомогенизации необходимо устанавливать в зависимости от содержания жира и СОМО в смеси: чем они выше, тем ниже должно быть давление.

От правильности проведения замораживания смеси зависят структура и консистенция готового продукта. Замораживание проводят в две стадии: частичное замораживание влаги (45 - 55% всего количества) с одновременным взбиванием смеси во фризере и окончательное превращение в лед оставшейся влаги во время закалки мороженого.

В процессе замораживания смеси создается структура мороженого, от которой зависят консистенция и вкусовые качества продукта. Структура мороженого определяется, в первую очередь, размерами кристаллов льда. Размер кристаллов льда в мороженом хорошего качества должен составлять 20 - 55 мкм.

На структуру мороженого влияют скорость замораживания и степень взбитости смеси. При быстром замораживании смеси образуется много мелких кристаллов льда, размер которых незначительно увеличивается во время закалки мороженого. При медленном замораживании создается мало центров кристаллизации, при закаливании образуются крупные кристаллы льда, мороженое приобретает грубую структуру.

Взбитость смеси характеризуется степенью насыщения ее воздухом во время фризерования. Для получения мороженого хорошего качества необходимо, чтобы пузырьки воздуха были мелкими (размером не более 100 - 150 мкм), равномерно распределены по всему объему продукта. Крупные пузырьки воздуха в мороженом нежелательны. Они образуются чаще всего при слишком высокой взбитости молочных смесей. Мороженое с высокой взбитостью приобретает снежистую, или хлопьевидную, структуру. При недостаточной взбитости продукт имеет грубую структуру и очень плотную консистенцию.

Взбитость зависит от состава смеси и режимов технологической обработки. Она повышается при введении стабилизаторов, увеличении содержания СОМО и уменьшении размера жировых шариков. Взбитость понижается с повышением содержания сахарозы, жира, стабилизаторов, с образованием скоплений жировых шариков при высоких давлениях гомогенизации и т. д. Взбитость мороженого на молочной основе должна быть 50 - 90% и 40 - 70% - для мороженого на плодово-ягодной основе.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие биохимические и физико-химические процессы лежат в основе производства большинства кисломолочных продуктов?

2. Чем характеризуется брожение молочного сахара при выработке простокваши, кефира и кумыса?

3. Расскажите о механизме кислотной коагуляции казеина.

4. Как влияют режимы пастеризации на структурно-механические и синеретические свойства белковых сгустков?

5. Какие затруднения возникают при выработке творога из гомогенизированного молока?

6. Для каких продуктов желательно наличие в структуре сгустков тиксотропно-обратимых связей, и для каких - необратимо разрушающихся?

7. Как предотвратить отделение сыворотки в кисломолочных продуктах при резервуарном способе производства?

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒