CAPITOLUL I INTRODUCERE Iaurtul este un produs original din Asia Mică şi Peninsula Balacanică, răspândit în prezent în foarte multe ţări. Iaurtul conţine toate elementele nutritive ale laptelui sub formă uşor digestibilă. Tehnologia de preparare a acestui produs are la bază utilizarea de culturi de bacterii lactice selecţionate ce se folosesc sub formă de monoculturi sau culturi mixte cu proprietăţi biotehnologice corespunzătoare pentru obţinerea unor produse de calitate constantă. Iaurtul este un produs lactat acid, cu consistenţă de coagul sau fluidă, preparat prin fermentarea laptelui, tratat termic la temperaturi ridicate şi însămânţat pentru fermentare cu culturi care conţin Lactobacillus bulgaricus şi Streptococcus thermophilus. Iaurtul se poate fabrica din lapte de vacă, bivoliţă sau amestec de lapte de vacă şi bivoliţă. Fermentarea laptelui la fabricarea iaurtului este produsă de două bacterii lactice asociate: Lactobacillus bulgaricus şi Streptococcus thermophilus. Streptococul are temperatura optimă de dezvoltare la 37 – 40 0C, iar lactobacilul la 45 – 50 0C, ultimul având o putere acidifiantă importantă (până la 2,7% acid lactic). Cele două bacterii se dezvoltă în iaurt într-o strânsă simbioză, Lactobacillus bulgaricus favorizând dezvoltarea bacteriei Streptococcus thermophilus printr-o activitate proteolitică prin care se eliberează o serie de aminoacizi din cazeină. La producerea iaurtului degresat tratarea preliminară a laptelui este continuă până în momentul introducerii în tancurile de termostatare, unde se adaugă şi maiaua de producţie. La fabricarea iaurtului se folosesc utilaje pentru pasteurizare, omogenizare, concentrare, distribuire în borcane sau pahare, termostatare şi răcire precum şi utilaje pentru spălarea borcanelor. Pentru fabricarea iaurtului la care distribuirea în ambalaje se face după fermentare, răcire şi amestecare, se folosesc termostatare de răcire, vane paralelipipedice cu pereţi dubli având un capac bombat, prevăzut cu o deschidere acoperită du plasă; în acest fel se menţine contactul cu exteriorul şi se împiedică pătrunderea prafului. Caracterul uşor acid al iaurtului conferă o agreabilă senzaţie de prospeţime, reducând în acelaşi timp fabricarea acidului clorhidric în stomac. Bogat în proteine digerabile, dar sărac în calorii şi în colesterol, iaurtul conţine o mare cantitate de minerale şi vitamine ceea ce îl face recomandat pentru dieta sănătoasă începând cu dezvoltarea copiilor până la perioadele de sarcină ale viitoarelor mame şi ajungând la persoanele de vârsta a treia. CAPITOLUL II TEHNOLOGIA FABRICAŢIEI II.1. PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE MATERIEI PRIME: LAPTE INTEGRAL DE VACĂ II.1.1. Compoziţia chimică a laptelui Laptele are o structură heterogenă, principalii componenţi chimici fiind următorii:
1
Apa
Grăsimi propriu-zise: Glucide Substanţa grasă
Fosfatide Alte grăsimi
Steride
Glucide: Lactoza Substanţa
Proteice:
uscată
Cazeina
Substanţe
Lactoglobulina
azotate
Lactalbumina
Substanţa
Neproteice: Aminoacizi
negrasă
Uree Săruri minerale
Amide
Pigmenţi Vitamine Enzime Gaze dizolvate (CO2, O2, N2) Aceşti componenţi se găsesc în lapte sub diferite forme (sistem heterogen): - în emulsie: substanţa grasă, pigmenţi şi vitamine liposolubile; - în dispersie coloidală: substanţe proteice; - în soluţie: lactoză, substanţe azotate cu masă moleculară mică, săruri, pigmenţi şi vitamine hidrosolubile. Substanţele proteice sunt reprezentate de cazeină în proporţie de circa 80-85 %, lactalbumină 10-12 % şi lactoglobulina 5-8 %. Cazeina este componentul proteic de bază şi se caracterizează prin faptul că acesta conţine în molecula sa fosfor sub formă de acid fosforic. Molecula sa este formată din trei fracţiuni: - α şi β care precipită sub acţiunea cheagului; - γ-cazeina care rămâne în zer. Ultimele cercetări au scos la iveală o altă fracţiune, k-cazeina, cu rol protector, care este degradată de către enzimele coagulante. Lactalbumina nu conţine fosfor, dar are un conţinut bogat în sulf. Ea este denaturată prin încălzirea laptelui la peste 72° C şi poate fi astfel precipitată după coagularea cazeinei din zer. Lactoglobulina, alături de lactalbumină, sunt proteinele normale ale zerului, denumite şi proteine serice. Substanţele azotate neproteice constituie un element foarte valoros al laptelui deoarece ele conţin circa 18 aminoacizi saturaţi şi nesaturaţi. Pentru a înţelege mai bine acest lucru vom exemplifica câţiva aminoacizi în tabelul ce urmează: 2
Tabelul III. 1.Conţinutul în aminoacizi al proteinelor din laptele de vacă Aminoacizi Valină Leucină Izoleucină Lizină Gliocol Alanină Acid aspargic Tirozină
Cazeina 7 12,1 6,5 6,9 0,5 5,6 6,3 6,4
Lactoalbumină 4 15 8 0,3 0,1 9,3 5,3
Lactoglobulină 7,9 17,7 6,6 10,4 10,1 4,3
Sărurile minerale prezente în masa laptelui sunt în proporţie de circa 0,7-0,8 % ca cloruri, fosfaţi şi citraţi de Ca, Na, K, Mg. În cantităţi mai mici putem găsi şi S, Zn, Fe, Al, Cu ş.a. Dintre toate aceste elemente, calciul joacă rolul cel mai important privind rolul laptelui în alimentaţia omului. Sărurile de Ca şi Mg împiedică coagularea cazeinei în timpul încălzirii. Sărurile de Ca si P participă la stabilirea cazeinei în soluţia coloidală şi apoi în procesul de închegare a laptelui. Laptele mai conţine şi mici cantităţi de S în compoziţia proteinelor, circa 270-400 mg/l, care determină apariţia gustului de fiert a laptelui atunci când acesta este supus fierberii un timp mai îndelungat. Vitamine. Laptele conţine şi vitamine în cantităţi diferite în funcţie de o serie de factori, cum ar fi: rasa, perioada de lactaţie, alimentaţia animalului cât şi modul de tratare a laptelui după mulgere. Vitaminele liposolubile prezente în lapte sunt vitaminele A şi D în cantităţi mai mari şi în cantităţi mai mici vitaminele E şi K. Vitamina A joacă un rol important în lapte atât din punct de vedere fiziologic cât şi tehnologic ca substanţă naturală cu rol antioxidant. Vitamina D2 (antirahitică) şi provitamina acesteia, ergosterolul, variază cantitativ în funcţie de modul de hrănire a animalului, fiind în cantitate mai mare vara. Vitaminele hidrosolubile din lapte sunt cele ale complexului B, în special vitaminele B1, B2 şi PP. Vitamina B1 (tiamina) se găseşte în cantitate medie de 750 /l, reprezentând circa 75% din necesarul pentru un adult. Vitamina B2 (riboflavina) se găseşte în lapte în proporţie de 0,10-0,12 mg % şi poate acoperi circa 66% din necesarul zilnic. Vitamina B2 participă la procesele redox celulare, influenţând procesele fermentative din lapte. Vitamina PP (antipelagroasă) e conţinută în lapte în proporţie de 4-12 mg/l. Enzimele din lapte provin fie din sânge, fie sunt secretate de anumite microorganisme. Lipaza este secretată de glanda mamară şi inactivarea sa impune un tratament termic la 32-37° C timp de 1-3 ore, urmată de o răcire rapidă şi puternică. Activitatea sa, desfăşurată la un pH = 8, duce la apariţia unui gust amar, asociat cu un gust de săpun. Proteazele provoacă coagularea laptelui dar şi o hidroliză lentă a cazeinei. Fosfataza şi peroxidaza permit controlul eficienţei pasteurizării laptelui. Reductaza este de natură microbiană, fiind secretată de bacteriile de contaminare. Acţiunea sa reducătoare permite aprecierea indirectă a calităţii igienice a laptelui. 3
Glucidele sunt reprezentate în masa laptelui de către lactoză, care din punct de vedere chimic este un dizaharid format dintr-o moleculă de glucoză şi o moleculă de galactoză. Lactoza joacă un rol important în fabricarea produselor lactate, ea fiind elementul de bază în realizarea tipurilor de fermentaţii care folosesc la obţinerea unor produse derivate din lapte. Substanţa grasă din lapte este reprezentată de grăsimile propriu-zise, gliceride 98-99% şi cantităţi reduse de lipide, precum fosfatidele 0,2-1% şi steroli 0,25-0,40% etc. Grăsimea din lapte se găseşte sub formă emulsionată, de culoare alb-gălbuie datorită prezenţei pigmenţilor carotină şi xantofilă. Gliceridele conţin aproape toţi acizii graşi, în special acid butiric, acid capronic, acid caprilic, acid caprinic, acid miristic, acid palmitic, acid stearic, şi acid arahic. Dintre acizii graşi nesaturaţi, ponderea cea mai mare o are acidul oleic, circa 36%. Prezenţa acizilor graşi şi proporţia acestora determină unele caracteristici ale grăsimii din laptele de vacă: - punctul de topire mai scăzut: 29-34°C, ceea ce determină o asimilare mai uşoară; - punctul de solidificare între 18-23° C; - densitatea grăsimii la 20°C este de 0,936. Sterolii se găsesc în cantitate destul de mică sub formă de colesterol 0,07-0,4% şi urme de ergosteroli. Ei joacă un rol important în formarea vitaminei D, a acizilor biliari şi a hormonilor sexuali. Fosfatidele realizează o legătură între faza grasă şi cea apoasă a laptelui stabilizând globulele de grăsime. Dintre ele, în cantitatea cea mai mare este prezentă lecitina, circa 0,03-0,04%. Gazele sunt reprezentate de CO2, care după mulgere reprezintă circa 10% din volum. Această proporţie scade în urma agitării şi a aerării, dar în aceste condiţii creşte conţinutul de N şi O2. Azotul nu influenţează procesele ce au loc în masa laptelui, dar cantităţi ridicate de O2 pot duce la apariţia unor procese oxidative urmate de o deteriorare a gustului. II.1.2. Compoziţia microbiologică a laptelui Laptele, prin compoziţia sa chimică, este un mediu propice pentru dezvoltarea tuturor tipurilor de microorganisme: bacterii, drojdii şi mucegaiuri. Imediat după mulgere, laptele prezintă anumite proprietăţi bactericide determinate de prezenţa unor inhibitori, anticorpi, dezvoltarea bacteriilor fiind frânată. Totuşi condiţiile improprii de obţinere şi prelucrare a laptelui pot conduce la o infestare microbiană ce determină o deteriorare a calităţii laptelui. Unele microorganisme sunt utilizate în procesele tehnologice de prelucrare a laptelui. Din această categorie putem exemplifica bacteriile lactice (Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus ,Streptococcus termophilus, Streptococcus cremoris ş.a.). Alte specii de microorganisme pot fi dăunătoare, de exemplu: bacterii coliforme, proteolitice. II.1.3. Proprietăţi fizico-chimice Structura şi compoziţia chimică a laptelui de vacă se reflectă în anumite proprietăţi fizico-chimice caracteristice, care, prin determinarea lor, permit efectuarea controlului calităţii acestuia. a) Densitatea laptelui este influenţată de conţinutul în substanţă uscată, dar şi de raportul care există între partea grasă şi negrasă ; ea variază foarte puţin cu rasa, vârsta 4
sau hrana animalului. Densitatea creşte cu cât conţinutul în substanţă uscată negrasă este mai mare, deoarece principalii componenţi (proteinele şi lactoza) au greutăţi specifice mai mari decât unitatea şi scade, variind invers proporţional cu creşterea conţinutului de grăsime. Densitatea laptelui este cuprinsă între 1,029 şi 1,033. b) Vâscozitatea este proprietatea inversă fluidităţii, exprimând frecarea internă a particulelor unui lichid care curge. Vâscozitatea este influenţată de: compoziţia chimică, stadiul de diviziune al globulelor de grăsime (vâscozitatea creşte datorită omogenizării), starea de hidratare a proteinelor (creşte vâscozitatea), variaţii bruşte de temperatură prin încălzire sau răcire (măresc vâscozitatea). Vâscozitatea absolută a laptelui se exprimă în centipoise şi variază între 1,72 şi 2 (la 20°C); este socotită pentru laptele integral egal cu 2, iar pentru laptele smântânit 1,8. Joacă un rol important în procesul de smântânire, prin rezistenţa pe care o opune ridicării în suprafaţă a globulelor de grăsime în timpul centrifugării. c) Căldura specifică reprezintă numărul de calorii necesare pentru a ridica cu un grad temperatura unui gram de substanţă. Căldura specifică a laptelui este de 0,92-0,93 cal/g °C. Cunoaşterea căldurii specifice a laptelui e de mare importanţă în calculul schimbătoarelor căldură pentru încălzire sau refrigerare. d) Indicele de refracţie oferă informaţii preţioase asupra substanţelor ce se găsesc dizolvate în lapte. Este în medie egal cu 1,35. e) Punctul de fierbere. La presiune normală 760 mmcol Hg, laptele fierbe la temperatura de 100,2° C. f) Punctul de congelare. Laptele congelează la temperatura de -0,555°C, constantă de cea mai mare importanţă. O valoare mai mică a punctului de congelare denotă un adaos de apă. g) pH-ul arată concentraţia în ioni de hidrogen a laptelui, adică aciditatea activă a mediului. Laptele de vacă normal se prezintă ca un lichid cu reacţie slab acidă, pH-ul oscilând în limitele 6,6-6,8. Laptele prezintă proprietăţi amfotere-tampon, datorită prezenţei substanţelor proteice şi a anumitor săruri minerale (fosfaţi, citraţi). h) Aciditatea totală (aciditatea titrabilă). Aceasta se stabileşte prin titrare cu o soluţie alcalină de hidroxid de sodiu, în prezenţa indicatorului fenolftaleină, exprimânduse în grade de aciditate. Laptele proaspăt muls are o aciditate de 16-18°T. În timpul păstrării, aciditatea laptelui creşte, în special, datorită acidului lactic care se formează prin fermentarea lactozei de către bacteriile lactice. II.1.4. Proprietăţi organoleptice - aspect-culoare: laptele de vacă trebuie să se prezinte ca un lichid opac, cu consistenţă normală şi culoare alb-gălbuie (coloraţie gălbuie datorită conţinutului mare de grăsime şi prezenţei pigmenţilor carotenoizi din anumite furaje); culorile anormale de roz, roşu, albastru ,galben sunt rezultatul dezvoltării unor microorganisme de infecţie care secretă pigmenţii caracteristici; - gust-miros: laptele proaspăt trebuie să aibă un gust dulceag şi aromă plăcută specifică, dar foarte puţin pronunţată. Producţia şi compoziţia chimică a laptelui sunt supuse variaţiilor între anumite limite, sub influenţa următorilor factori şi condiţii: - rasa: rasele de vaci se deosebesc prin cantitatea de lapte pe care o produc cât şi prin compoziţia laptelui; - individualitatea şi selecţia; - vârsta; - perioada de lactaţie; - mulsul şi intervalul între mulsori; 5
- mişcarea şi munca; - temperatura exterioară; - folosirea substanţelor medicamentoase; - alimentaţia ş.a. II.1.5. Controlul calităţii laptelui La recepţia calitativă a laptelui se urmăreşte verificarea proprietăţilor organoleptice, fizico-chimice şi microbiologice, care trebuie să corespundă normelor stabilite pentru a permite prelucrarea industrială a acestuia. Luarea probelor Probele de lapte pentru analiză se iau conform indicaţiilor prevăzute în STAS 9535-74. Înainte de luarea probelor, laptele trebuie bine amestecat, deoarece în timpul transportului grăsimea se poate stratifica la suprafaţă. Omogenizarea laptelui se face folosind agitatoare manuale sau mecanice. Analizele trebuie efectuate în cel mai scurt timp posibil, probele fiind păstrate până atunci la o temperatură de 0-5°C. II.1.5.1. Analiza organoleptică Proprietăţile organoleptice ale laptelui se determină conform instrucţiunilor prevăzute în STAS 6345-74; examenul organoleptic se efectuează în ordinea următoare: aspect şi consistenţă, culoare, gust şi miros. Aspectul şi culoarea - se examinează dacă laptele este omogen, opac şi fără corpuri străine vizibile în suspensie. De asemenea se examinează dacă laptele are culoarea albă cu o uşoară nuanţă gălbuie. 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 şi dacă curge uşor, 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 conţine o cantitate mai mare de grăsime, culoarea este albă-gălbuie, uniformă. Gustul se apreciază la temperatura normală de 15-20° C şi 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 uşor, fiind mai puternice. Laptele normal, proaspăt are un miros slab caracteristic, iar dacă este acidifiat, mirosul este acrişor, specific. Consistenţa laptelui. Acesta trebuie să aibă o consistenţă fluidă. Consistenţa laptelui se apreciază prin transvazarea laptelui dintr-un vas în altul.
II.1.5.2. Analiza fizico-chimică Analiza fizico-chimică a laptelui cuprinde, în mod curent, determinările gradului de impurificare, a densităţii şi acidităţii, precum şi a conţinutului de grăsime. Determinarea gradului de impurificare. Gradul de impurificare al laptelui se determină prin filtrare, folosind pentru aceasta lacrofiltrul. Lactofiltrul este format dintr-o butelie de sticlă sau de metal fără fund, la gura căreia se fixează o sită metalică pe care se aşează materialul filtrant-o rondela specială din vată sau pâslă. În vasul lactofiltrului se 6
toarnă 250 ml lapte şi, după filtrare, se desface sita metalică, se scoate rondela, care se usucă la aer şi se compară cu etaloanele standard. Determinarea densităţii. Densitatea reprezintă masa unităţii de volum la 20°C, exprimată în g/cm3 şi se determină la lapte prin metoda aerometrică (STAS 6347-73). Înainte de analiză, proba de lapte se aduce la 20°C şi se omogenizează bine prin efectuarea a 8-10 răsturnări, cu precauţie pentru a nu se forma spumă. Pentru determinarea densităţii sunt necesare următoarele: - termolactodensimetru; - cilindru de sticlă de 250 ml. Determinarea pH-ului. Măsurarea precisă a pH-ului la lapte se face prin metoda electrolitică, folosind un sistem de electrozi alcătuit dintr-un electrod de sticlă şi un electrod de comparaţie. Se poate utiliza pH-metrul de laborator, iar ca soluţii tampon standard: - soluţie tampon cu pH = 6,88: fosfat monoacid de potasiu 0,025 M şi fosfat diacid de sodiu 0,025 M; - soluţie tampon cu pH = 4,00: ftalat acid de potasiu 0,05 M. Determinarea acidităţii. Aciditatea laptelui poate fi apreciată rapid prin anumite reacţii calitative (proba fierberii, cu alcool), cu scopul stabilirii prospeţimii, iar cantitativ prin metoda titrării (STAS 6353-68). Aciditatea se exprima, la noi, în grade Thorner (°T) şi reprezintă numărul de mililitri soluţie hidroxid de sodiu 0,1 n necesar pentru neutralizarea a 100 ml lapte. Exprimarea acidităţii mai poate fi făcută în: grade Soxhlet-Henkel (°SH) şi grade Dornic (°D). Determinarea conţinutului de grăsime. Conţinutul de grăsime din lapte se determină în mod frecvent prin proba butirometrică (STAS 6352-73). Separarea grăsimii în butirometru se realizează prin centrifugare, în prezenţa alcoolului izoamilic, după ce a avut loc dizolvarea substanţelor proteice sub acţiunea acidului sulfuric. Determinarea titrului proteic. Conţinutul 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 soluţie de hidroxid de sodiu 0,143 n, având astfel rezultatul exprimat direct în procente. II.1.5.3. Analiza microbiologică Din punct de vedere microbiologic, controlul calităţii laptelui se referă, în general, la următoarele determinări: numărul total de germeni şi de bacterii coliforme, identificarea laptelui mastitic şi testul de reducere. Determinarea numărului total de germeni. Metoda permite aprecierea gradului de contaminare al produsului, prin însămânţări pe medii nutritive solide şi numărarea coloniilor rezultate. Determinarea numărului probabil de bacterii coliforme şi de Escherichia coli. Gradul de contaminare al laptelui cu aceste bacterii se poate determina prin însămânţări pe medii speciale, evidenţiind puterea lor fermentativă: -bacteriile coliforme fermentează lactoza la 37°C, cu producere de gaze; -Escherichia coli fermentează lactoza la 44°C, cu producere de gaze şi formare de indol. Proba reductazei. Această determinare permite să se stabilească în mod indirect gradul de contaminare, prin măsurarea activităţii reducătoare a laptelui, determinată de prezenţa bacteriilor. Identificarea laptelui mastitic (metoda cu reactiv CMT). Se poate depista laptele mastitic, determinând în mod indirect conţinutul anormal de leucocite. 7
II.1.5.4. Controlul falsificărilor Principalele falsificări ale laptelui sunt: - diluarea laptelui; - smântânirea parţială sau adăugarea de lapte smântânit; - adăugare de lapte praf reconstituit; - adăugare de lapte provenit de la alte specii de animale; - adăugare de substanţe neutralizante; - adăugarea de îngrăşăminte chimice. Determinarea gradului de diluare a laptelui. Pentru a aprecia gradul de diluare a laptelui se poate determina substanţa uscată negrasă sau densitatea laptelui smântânit. Metoda bazată pe determinare a substanţei uscate negrase. Substanţa uscată negrasă se obţine scăzând din substanţa uscată totală conţinutul de grăsime al laptelui. Când conţinutul de grăsime al probei analizate este mai mic decât al probei luate la grajd, se presupune că laptele a fost falsificat. Determinarea smântânii parţiale sau a adăugării de lapte smântânit. Falsificarea se pune în evidenţă mai greu, deoarece conţinutul de grăsime poate prezenta în mod natural variaţii mari. Se consideră falsificare când reducerea, între conţinutul de grăsime determinat şi 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 soluţie de amoniac 25%. Identificarea adaosului de lapte praf reconstituit. Metoda se bazează pe reacţia faţă de o soluţie de resazurină-amoniac în aldehidă formică, la un adaos de lapte praf în proporţie de minimum 10%.
-
Identificarea substanţelor neutralizante Proba fierberii. La fierbere îndelungată, laptele care conţine bicarbonat de sodiu îşi modifică proprietăţile organoleptice, astfel: culoarea devine brună; gust neplăcut de săpun (datorită saponificării grăsimilor). Reacţia nu este evidentă decât la cantităţi mai mari de substanţă adăugată. Metoda cu indicatori de pH. Laptele proaspăt, cu aciditate de 18-19°T, dă o anumită coloraţie în prezenţa indicatorilor cu domeniul de viraj în limitele de pH = 6,56,7. În cazul când coloraţia este modificată, laptele conţine substanţe neutralizante. Metoda cu reactiv Nessler. Metoda permite depistarea laptelui impurificat cu carbonat sau bicarbonat de amoniu, prin metoda colorimetrică, dozând amoniacul cu reactiv Nessler. Metoda Hunkár. Metoda se bazează pe modificarea capacităţii tampon a sărurilor minerale, datorită acidifierii şi apoi a reducerii acidităţii şi permite a se aprecia numărul de °T cu care a fost redusă aciditatea laptelui prin adaos de substanţe neutralizante. Identificare azotaţilor. Laptele impurificat cu îngrăşăminte chimice (azotat de amoniu, nitrocalcar etc.) conţine azotaţi, care pot fi identificaţi printr-o reacţie colorimetrică folosind ca reactiv difenilamina. 8
-
Se observă reacţia colorimetrică, interpretând astfel rezultatul: coloraţie roz-gălbuie, lapte normal neimpurificat; coloraţie albastru închis după 2-3 min, lapte impurificat (reacţia de culoare persistă circa 10 min). Sensibilitatea metodei este de 25 mg/l lapte pentru azotat de amoniu şi 30 mg/l lapte pentru nitrocalcar. II.1.6. Defecte ale laptelui care pot interveni în procesul tehnologic de prelucrare. Posibilităţi de recondiţionare şi folosire. În masa laptelui pot apărea anumite modificări ale proprietăţilor sale organoleptice sau/şi fizico-chimice, numite defecte, atât la mulgere cât şi în timpul prelucrării în vederea obţinerii produsului finit. Aceste modificări pot duce la imposibilitatea folosirii directe a laptelui sau/şi la apariţia unor probleme în fluxul tehnologic. Originea acestor defecte poate fi atât în hrana animalelor, modul de îngrijire a acestora sau/şi condiţiile existente în momentul mulgerii, cât şi în manipularea greşită a laptelui în procesul tehnologic. Pentru a cunoaşte defectele ce pot apărea cât şi sursa şi modul de combatere, de prevenire a lor, vom enumera câteva dintre ele: a) laptele murdar, defect observat prin apariţia unor impurităţi la suprafaţa laptelui sau de murdărie pe filtru, este cauzat de condiţiile incorecte de mulgere şi păstrare a laptelui, de o neigienizare corespunzătoare a grajdului; b) formarea de flocoane, urme de sânge, denotă un lapte cu sânge, fapt ce rezultă în urma unor boli ale ugerului sau a unor hemoragii, mai ales după fătare. În acest caz se recomandă un control mai atent al sănătăţii animalelor. c) o infecţie a laptelui cu anumite bacterii care secretă pigmenţi duce la apariţia unei coloraţii în roşu a laptelui, defect denumit lapte roşu sau a unei coloraţii albastre la suprafaţă ce se accentuează prin păstrare, defect ce poartă denumirea de lapte albastru. Apariţia acestor modificări se poate preveni prin efectuarea unei spălări şi dezinfecţii a utilajelor. d) dacă la laptele proaspăt muls observăm un miros de grajd datorat folosirii unui grajd murdar, neaerisit sau pregătirii hranei în timpul mulsului, atunci se impune o respectare a programului de grajd, o igienizare corespunzătoare a animalului şi a grajdului şi scoaterea imediat după muls a laptelui din grajd. e) gustul de furaje, diferit, după felul nutreţului folosit, apare mai ales în laptele proaspăt datorită hrănirii animalului cu furaje necorespunzătoare, defect ce se poate preveni prin schimbarea hranei animalelor. f) laptele colostral sau din ultima perioadă de lactaţie prezintă un gust sărat imediat după muls. Ca măsură de prevenire se recomandă mulsul separat a laptelui din ultima perioadă de lactaţie şi cel colostral. g) gustul acru, amar, străin nu se observă decât în timpul păstrării, ca rezultat al descompunerii diferitelor componente ale laptelui. Astfel, lactoza, prin descompunere conferă laptelui un gust acru, proteinele-amar, rău mirositor, iar grăsimea, prin descompunere conferă laptelui un gust de rânced, săpunos. Acest defect impune spălarea şi dezinfectarea corectă a utilajelor şi răcirea şi păstrarea la rece a laptelui. h) un conţinut prea ridicat în cupru şi fier determină apariţia unui gust metalic ce se accentuează în timpul păstrării. Sursa de provenienţă a acestei modificări a gustului laptelui o constituie folosirea de vase necorespunzătoare, încât se recomandă folosirea aluminiului şi a oţelului inoxidabil. 9
i) laptele filant este un lapte vâscos datorită infecţiei cu anumite bacterii. Se poate preveni prin spălarea şi dezinfectarea utilajelor. j) numărul mare de microorganisme, infecţia masivă sau neîmpiedicarea dezvoltării lor duce la reducerea conservabilităţii laptelui, defect ce se manifestă printr-o creştere rapidă a acidităţii, iar laptele se coagulează la fierbere. În acest caz se recomandă o spălare şi dezinfectare corespunzătoare a utilajelor, iar laptele trebuie răcit şi păstrat la rece. Aceste modificări ale proprietăţilor organoleptice şi fizico-chimice ale laptelui pot fi cauzate, de asemenea, de unele falsificări cu scopul de a mări câştigul sau de a ascunde anumite defecte. De obicei, se recurge la adăugarea în lapte a unei anumite cantităţi de apă sau la extragerea unei părţi de grăsime, fapt ce se observă prin modificarea densităţii. Mai grave sunt acele falsificări care se realizează cu scopul de a ascunde anumite defecte ale laptelui, falsificări ce conduc la obţinerea unui lapte periculos pentru alimentaţia omului. De exemplu, pentru a masca acidifierea laptelui şi a împiedica precipitarea cazeinei se folosesc substanţe neutralizante, precum carbonatul sau bicarbonatul de sodiu. Aceste substanţe duc la o modificare a pH-ului, favorizând astfel dezvoltarea bacteriilor proteolitice, fapt care determină formarea unor substanţe toxice în lapte. II.2. PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE MATERIILOR AUXILIARE II.2.1. Stabilizatorii Stabilizatorii sunt consideraţi de Codex Alimentarius ingrediente alimentare şi nu aditivi. În producţia diverselor tipuri de iaurturi se folosesc ingrediente care trebuie să prezinte un gust şi o aromă plăcută, dar care să nu mascheze aroma specifică iaurtului. Stabilizatorii sunt utilizaţi pentru îmbunătăţirea structurii iaurtului deoarece, fiind coloizi hidrofili, sunt capabili să lege apa. Ei măresc vâscozitatea şi contribuie la prevenirea separării zerului din iaurt. Tipul de stabilizator şi proporţia în care este adăugat trebuie să fie determinate experimental pentru condiţiile concrete de fabricaţie. Dacă se foloseşte un stabilizator nepotrivit sau într-o doză prea mare, produsul poate prezenta o consistenţă şi o structură tare, cauciucoasă. Ca stabilizator pe scară relativ largă este utilizată gelatina obţinută din piele de porc prin prelucrare acidă (tip A) sau din piele şi oase de bovine prin prelucrare alcalină (tip B). II.2.2. Culturile pure de bacterii lactice Culturile pure de bacterii lactice se prepară în laboratoare speciale şi apoi se livrează fabricilor sub formă lichidă sau uscată, ambalate în sticluţe sau fiole. Culturile pure se însămânţează zilnic în lapte, obţinându-se prin fermentare un lapte coagulat cunoscut sub denumirea de – maia - . După câteva însămânţări, maiaua verificată de laborator se pot folosi în producţie. Maielele conţin una sau mai multe specii de microorganisme, având un rol deosebit în fabricarea unui număr mare de produse lactate: - determină obţinerea produselor acide fermentate prin fermentarea laptelui până la o anumită aciditate, la care are loc coagularea lui; - în funcţie de microorganismele pe care le conţin, maielele asigură gustul, aroma şi consistenţa specifică diverselor produse. Laptele, care se foloseşte la prepararea maielelor, trebuie să fie de bună calitate şi selecţionat în acest scop. 10
CAPITOLUL III PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE PRODUSULUI FINIT: IAURTUL DEGRESAT III. 1. Caracteristicile iaurtului III.1.1. Caracteristici organoleptice Iaurtul normal obţinut trebuie să prezinte următoarele proprietăţi organoleptice: ♦ un aspect de porţelan la rupere, omogen, monofazic; ♦ o consistenţă compactă, fermă, fără bule de gaz şi fără eliminare de zer; ♦ o culoare albă cu o uşoară nuanţă de gălbui; ♦ un gust plăcut, uşor acidulat; ♦ o aromă specifică laptelui folosit. III.1.2. Caracteristici chimice Caracteristicile chimice ale iaurtului sunt prezentate în tabelul III.1. Tabelul III.1. Caracteristici chimice pentru diferite tipuri de iaurt Caracteristici
Iaurt foarte gras ( extra
Iaurt gras
Iaurt slab
Grăsime, % minim Substanţă uscată, % minim15 Aciditatea, în 0T
) 4 15 75…145
2,8 11,3 74…140
<0,5 8,5 75…140
III.1.3. Caracteristici microbiologice Iaurturile prezintă următoarele caracteristici microbiologice: ♦ germeni patogeni – lipsă; ♦ bacterii coliforme, la ml maxim: ♦ pentru iaurtul în bidoane – 50; ♦ pentru iaurtul în alte ambalaje – 5. III.1.4. Eventualele defecte ale iaurturilor Defectele cele mai des întâlnite în tehnologia de fabricarea a iaurtului, precum şi cauzele lor sunt redate în tabelul III.2. Tabelul III.2. Defectele iaurturilor şi cauzele lor Defectul
Cauzele apariţiei defectului
11
Recomandări pentru înlăturarea defectului
Gust fad
Temperatură scăzută de fermentare, se dezvoltă numai streptococi Fermentaţie insuficientă
Gust de Lapte necorespunzător suprafermentat, Temperatura de fermentare prea amar, lipsit de aromă ridicată Menţinerea în termostat timp prea îndelungat Răcire târzie sau insuficientă a iaurtului după fermentare Gust de drojdie, mucegai, brânzos
Gust metalic, uleios, seos
Gust săpunos
Infectarea maielei sau iaurtului cu drojdii sau mucegaiuri
Se respectă temperatura de fermentare de 41 – 420C Prelungirea timpului de fermentare Folosirea unei culturi mai active şi mărirea aportului de bacterii Sortarea laptelui Se respectă temperatura de fermentare de 41 -420C Se urmăreşte momentul coagulării; în instalaţii noi acestea se face automat Răcirea rapidă a iaurtului după fermentare Înlocuirea maielelor de producţie Reducerea conţinutului direct de aer Măsuri de igienă şi dezinfectare a utilajelor, ambalajelor şi apei
Curăţarea insuficientă a borcanelor, închiderea neigienică a ambalajelor Urme metalice ( Fe, Cu ) în Cositorirea bidoanelor şi a altor iaurt, provenind de pe utilaje sau utilaje din apă Analiza apei Păstrarea iaurtului la întuneric Acţiunea luminii, în special a soarelui, asupra produsului Stare igienică nesatisfăcătoare, Respectarea normelor de igienă curăţirea insuficientă a Analiza apei borcanelor Folosirea apei necorespunzător
Consistenţă filantă, mucilaginoase
Folosirea unei maiele învechite
Înlocuirea maielelor de producţie
Separarea de zer
Suprafermentarea iaurtului din cauza menţinerii îndelungate în termostat sau a răcirii insuficiente Agitarea iaurtului, în timpul sau după fermentare
Suprafermentare, apariţie de gaze
Prezenţa bacteriilor care formează gaze ( din grupa coli ) şi a drojdiilor în lapte sau în maia Încălzirea insuficientă a laptelui
Se respectă temperatura şi durata de fermentare ( 21/2 – 3 ore la 41 -420C ) Pentru a nu se face agitarea iaurtului, după fermentarea borcanelor cu iaurt se transportă pentru răcire pe cărucioare Înlocuirea maielelor de producţie
Curăţirea nesatsfăcătoare a utilajelor 12
Pasteurizarea laptelui la temperaturi de peste 850C Igiena utilajelor
Coagul moale
Calitatea necorespunzătoare a materiei prime Nerespectarea condiţiilor de fermentare (temperatură, timp ) Nerespectarea condiţiilor de însămânţare Culturi selecţionate puţin active Pasteurizarea necorespunzătoare Igienă necorespunzătoare Calitatea redusă a apei folosite
Coagul spongios
Înlocuirea materiei prime Corectarea parametrilor tehnologici Înlocuirea culturilor selecţionate Corectarea parametrilor Dezinfectarea utilajelor Înlocuirea sursei de apă
CAPITOLUL IV ELEMENTE DE INGINERIE TEHNOLOGICĂ IV.1. SCHEMA TEHNOLOGICĂ DE OBŢINERE A IAURTULUI DEGRESAT STABILIZATOR
LAPTE CRUD INTEGRAL
13
CULTURI STARTER DE PRODUCŢIE
RECEPŢIA CANTITATIVĂ ŞI CALITATIVĂ A LAPTELUI
FILTRARE PRIN CENTRIFUGARE A LAPTELUI
NORMALIZAREA LAPTELUI
OMOGENIZAREA LAPTELUI
ÎNSĂMÂNŢAREA ÎN LAPTE PASTEURIZAT LA 90…95OC 30 MIN.ŞI RĂCIT LA 45OC
TERMOSTATARE LA 43… 45OC 2-2,5 ORE
RĂCIRE LA 10OC
LAPTE DEGRESAT PENTRU OBTINEREA IAURTULUI DEPOZITARE LA 1…2OC 24 ORE PASTEURIZARE ÎN VANĂ LA 90…95OC 20…30 MIN.
RĂCIREA LAPTELUI LA 45… 48OC
CULTURI STARTER DE PRODUCŢIE DE TIP CUATERNAR
ÎNSĂMÂNŢAREA CU CULTURI STARTER DE PRODUCŢIE
DISTRIBUŢIA ÎN AMBALAJE DE DESFACERE
TERMOSTATARE LA 43..45OC 2,5-3 ORE
PRERĂCIRE LA 18…20OC
RĂCIRE LA 2….8OC
DEPOZITARE LA 2…8OC
LIVRAREA IAURTULUI DEGRESAT
IV.2. DESCRIEREA ETAPELOR TEHNOLOGICE DE OBŢINERE A IAURTULUI DEGRESAT
14
Recepţia cantitativă şi calitativă se face prin cântărire sau măsurarea volumului. Laptele trebuie să fie de bună calitate. Laptele adunat de la punctele de colectare, centrele de colectare sau unităţi zootehnice de creştere a animalelor producătoare de lapte este transportat cu ajutorul cisternelor la unitatea de prelucrare a sa în vederea obţinerii laptelui concentrat. Aceste mijloace de transport trebuie să asigure anumite condiţii în timpul deplasării: păstrarea unei temperaturi scăzute şi evitarea baterii laptelui. În timpul verii se vor folosi şi containere izoterme, ca agent frigorific se foloseşte gheaţa; iarna, temperatura poate fi asigurată de mediul exterior, iar folosirea unui agent termic nu mai este necesară. Odată ajuns în unitatea de prelucrare, laptele va fi supus unor analize pentru a determina dacă calitatea laptelui corespunde normelor tehnologice în vederea obţinerii laptelui concentrat. În acest sens, probele vor fi analizate sub trei aspecte diferite: - examenul organoleptic: analiza culorii, gustului, mirosului şi a consistenţei; - examenul fizico-chimic: determinarea acidităţii, conţinutului de grăsime, a densităţii, a indicelui de refracţie şi a altor caracteristici fizico-chimice; - examenul microbiologic: determinarea compoziţiei microflorei bacteriene. După realizare recepţiei calitative se va trece la recepţia cantitativă. Această succesiune poate fi realizată numai dacă în timpul recepţiei laptelui este răcit şi depozitat la o temperatură de circa 4-6° C. Dacă nu se pot realiza aceste condiţii, imediat după primire, din masa laptelui se va lua o probă de 500 ml pentru analize, iar restul cantităţii de lapte se va măsura cantitativ prin două metode: - măsurarea gravimetrică: - măsurarea volumetrică. Măsurarea gravimetrică se realizează prin cântărirea cisternelor şi autocisternelor. Această metodă este mai puţin precisă dar necesită costuri mai ridicate ale dispozitivelor de cântărire. Măsurarea volumetrică se poate face manual prin măsurarea nivelului cisternei ţinându-se seama de anumite modificări ale geometriei incintei de transport şi temperatura laptelui sau cu ajutorul unor instrumente speciale numite galactometre. Acestea permit realizarea concomitentă a două operaţii: golirea incintelor de transport a laptelui şi măsurarea volumului de lapte primit. Această a doua metodă este mai puţin exactă datorită factorului uman şi a posibilităţii de apariţie a unor pierderi în această etapă. Filtrarea laptelui. După recepţia calitativă, înainte ca laptele să intre în circuitul tehnologic de fabricare, sa face curăţirea laptelui în vederea îndepărtării impurităţilor mecanice pe care le conţine. O primă îndepărtare a impurităţilor se face în momentul trecerii laptelui recepţionat calitativ în bazinele de recepţie, prin strecurarea laptelui , folosindu-se în acest scop tifon împăturit 4-6 straturi , fixat pe o ramă sau alte materiale filtrante neţesute. Tifonul utilizat pentru strecurarea laptelui, după folosirea trebuie bine spălat, dezinfectat prin fierbere şi clătite cu apă clorurată, iar apoi uscat. În cazul nerespectării acestor măsuri, tifonul devine o sursă de infectare cu microfloră dăunătoare, iar impurităţile pot fi spălate de lapte, partea solubilă trecând în filtrat Procedeul cel mai eficient pentru îndepărtarea impurităţilor din lapte şi care se foloseşte în mod curent în industrie este curăţarea centrifugă a laptelui. Efectul de curăţire se asigură prin separarea impurităţilor cu greutate specifică diferită de cea a laptelui, sub acţiunea forţelor centrifuge. Normalizarea laptelui. Fiind operatiunea prin care laptele este adus la un anumit continut de grasime. Normalizarea laptelui poate fi efectuata prin : adaugarea de 15
smantana proaspata in lapte ; amestecarea unui lapte ce contine puţina grăsime (lapte smântanit sau eczemat) cu lapte mai bogat in grăsimi. În vederea scaderii cantitatii de grasime se poate proceda in urmatoarele feluri : extragerea unei părîi de grăsimi din lapte ; amestecarea de lapte bogat în grăsimi cu lapte mai sărac in grăsime ; amestecarea laptelui integral cu lapte smântanit. De aceea pentru operaţia de normalizare totdeauna trebuie să se determine mai îni continutul in grasime al laptelui. Printre procedeele folosite la normalizarea laptelui se utilizeaza si patratul Person. Metoda poate fi aplicata in doua situatii: când cantitatea de lapte normalizat este mai mare decat cantitatea de lapte materie prima; cand cantitatea de lapte normalizat este egala cu cantitatea de lapte materie prima. Omogenizarea laptelui. În faza de omogenizare se urmăreşte stabilirea emulsiei de grăsime, evitându-se separarea acesteia la suprafaţa produsului, în timpul depozitării. Omogenizarea se realizează prin mărirea gradului de dispersie a grăsimii, datorită reducerii dimensiunii globulelor de grăsime. În procesul de omogenizare diametrul globulelor de grăsime se reduce de la 6μ în medie la 0,5 - 1μ. Mărunţirea globulelor de grăsime conduce la îmbunătăţirea gustului la iaurt omogenizat care impresionează papilele gustative pe o suprafaţă mai mare decât în mod obişnuit. Grăsimea dim lapte omogenizat nu se mai separă spontan la suprafaţa lichidului. Grăsimea din lapte omogenizat nu se mai separă spontan la separarea lichidului. Eficienţa omogenizării se apreciază print-un examen microscopic al probelor de lapte înainte şi după omogenizare, făcându-se o numărătoare a globulelor de grăsime ce depăşesc diametrul de 2μ. Se consideră lapte omogenizat acel produs care după o depozitare de 48 ore nu prezintă o separare vizibilă de grăsime. În iaurtul provenit lin lapte omogenizat, grăsimea este repartizată mai uniform în toată masa, lactoza şi cazeina sunt mai uşor digestibile, iar eliminarea zerului este mai redusă. Omogenizarea se realizează în omogenizatoarea compuse dintr-o pompă cu piston care refulează laptele printr-o fantă. Diametrul globulelor de grăsime se micşorează ca urmare a frecării acestora între ele în cursul procesului de laminare căruia laptele îi este supus în momentul tercerii prin fantă. Frecarea globulelor de grăsime între ele creşte cu cât curentul de lapte este mai îngust şi cu cît viteza de deplasare a acestuia este mai mare. Efectul de mărunţire este însoţit de scăderea presiunii în momentul când laptele păreseşte supapa de omogenizare şi unele fenomene de cavitaţie ce au loc la nivelul supapei de omogenizare. Temperatura optimă de omogenizare este cca 60oC, omogenizatorul fiind alimentat cu laptele provenit din cel de-al doilea sector de recuperare al aparatului de pasteurizare. Presiunea de omogenizare este cuprinsă între 120 şi 180 kgf/cm2. Pasteurizarea laptelui. Se face obligatoriu si aceasta urmareste distrugerea cu ajutorul temperaturii a tuturor microorganismelor aflate in stare vegetativa si inactivarea celor existente in stare sporulata. In general germenii patogeni existenti in lapte sub forma vegetativa si acestia pot fi distrusi in totalitate daca sunt supusi la temperaturi de 65 – 90 (C, tratament termic prin care se poate obtine un lapte salubru. Referindu-se in continuare la distrugerea germenilor patogeni putem arata ca acestia sunt supusi la temperatura de 75 (C se distrug in totalitate in timp de 2-12 secunde. Timpul de pasteurizare este dependent de temperatura si variaza in mod invers proportional cu aceasta. Adica cu cat timp temperatura este mai mare cu atat timpul de pasteurizare este mai mic si invers. Pe acest principiu au fost fondate metodele de pasteurizare cunoscute si anume : pasteurizare joasa ; pasteurizare inalta ; pasteurizare instantanee. Pasteurizarea joasa este o metoda lenta, de durata si aceasta se face la temperaturi de 63- 65 (C, timp de 30 de minute si se aplica cu rezultate bune in fabricarea branzeturilor. Aceasta se poate face in cazane cu pereti dubli prin care circula apa incalzita sau in rezervoare moderne care functioneaza pe acelasi principiu. Pasteurizarea rapida se face prin expunerea laptelui la temperatura de 72-74 (C pe o 16
durata de timp de numai 15 secunde. Este cea mai potrivita pasteurizare recomandata pentru unitatile de productie, deoarece aceasta se face mecanizat si chiar automatizat cu pasteurizatoare speciale. Pasteurizarea instantanee sau de tip flash consta in incalzirea laptelui la 80-90 oC pe o durata de minim 10 secunde, urmata de o racire brusca a laptelui. Racirea laptelui. Se face in ultima parte a instalatiei de pasteurizare prin care circula agentul frigorific care asigura laptelui o temperatura de 4-6 (C dupa care aceasta se depoziteaza in tancurile izoterme de unde trece in fabricatie ca lapte de consum sau pentru preparatele din lapte. Indiferent de produsele lactate care se proceseaza, fazele tehnologice descrise anterior sunt obligatorii in obtinerea unor produse salubre. Prin racirea laptelui imediat dupa muls se impiedica dezvoltarea microorganismelor, asigurandu-se prelungirea fazei bactericide in functie de nivelul temperaturii de racire. In cazul laptelui neracit, tinut la 25 (C numarul de microorganisme creste cu 50-60% in primele 3 ore dupa muls. Temperatura de racire a laptelui este in functie de durata pastrarii acestuia pana in momentul ajungerii in unitatile de prelucrare, variind intre 12 si 3 0C. Racirea laptelui sub punctul de inghet cat si pastrarea la temperaturi scazute mai mult de 36-38 ore provoace defecte in special de gust si de aspect ca urmare a inmultirii microorganismelor criofile si a modificarii echilibrului coloidal. Racirea laptelui se face imediat dupa receptionare in vederea depozitarii, fie chiar in timpul depozitarii in functie de utilajul de care dispune laptarie. In functie de posibilitatea fermelor, racirea se poate face cu apa sau folosind instalatii frigorifice. Racirea laptelui cu instalatii frigorifice : Instalatiile frigorifice sunt utilizate in laptarii atat pentru racirea laptelui imediat dupa muls cat si pentru mentinerea unei temperaturi scazute a laptelui pe tot timpul pastrarii in tancurile de depozitare sau a derivatilor din lapte (smantana, branza) in dulapuri sau camere frigorifice. In laptarii se utilizeaza cel mai perfect instalatiile frigorifice cu compresor. Temperatura de racire a unei instalatii frigorifice depinde de temperatura de evaporare a agentului frigorific ; cu cat aceasta temperatura este mai joasa cu atat este mai joasa temperatura creata de agentul frigorific, deci de instalatie. In cazul instalatiilor cu racire indirecta saramura din corpul evaporatorului poate avea diferite concentratii, concentratia saramurii se alege in functie de temperatura de racire dorita. Punctul de inghet al saramurii este cu atat mai coborat cu cat concentratia este mai mare si se alege astfel incat sa fie cu cel putin 10 (C sub temperatura de inghet a corpului ce trebuie racit. In mod obisnuit pentru racirea laptelui se foloseste saramura in concentratie de 18 – 21 %. Racitoarele de lapte pot fi plane sau cu placi. Însămânţarea laptelui. Însămânţarea laptelui pentru fermentarea iaurtului se face cu o cultură formată din două specii de microorganisme: Streptococcus thermophilus şi Lactobacillus bulgaricus. Cultura de producţie se introduce în laptele răcit (45 – 48 oC), după ce în prealabil a fost bine omogenizată, pentru a distruge particulele de coagul care pot produce fermentări nedorite, având ca rezultat formarea de goluri de fermentare în masa iaurtului. După omogenizare, cultura se diluează cu o cantitate mică de lapte şi se introduce în jet subţire, sub continuă agitare, pentru a realiza o cât mai uniformă repartizare în masa de lapte. Proporţia de cultură variază între 0,5 – 2%, depinzând de calitatea laptelui, activitatea culturii şi temperatura de termostatare, astfel încât să asigure un proces de fermentare al iaurtului care să nu depăşească 6 ore. Termostatatrea iaurtului. Termostatarea asigură condiţiile de dezvoltare a microflorei specifice şi fermentarea laptelui. Laptele însămânţat este introdus în vane sau tancuri de fermentare. Răcirea iaurtului. După terminarea termostatării, se trece la răcirea iaurtului, care se realizează în două etape: - prerăcirea până la temperatura de 20oC, timp de 3 – 4 ore, având scop întărirea coagulului şi prevenirea separării zerului; 17
răcirea propriu-zisă la temperatura de 10oC, fază în care coagulul devine mai compact, aroma se accentuează şi gustul devine mai plăcut. Depozitarea iaurtului. Reprezintă ultima fază a procesului tehnologic la iaurt. În condiţii de temperatură scăzută, coagulul devine mai compact, aroma se accentuează şi gustul devine mai plăcut. Timpul minim de menţinere la temperatura de depozitare este de 6 ore, iar optim de 12 ore la 2 – 6oC. -
CAPITOLUL V V. 1. BILANŢUL DE MATERIALE Cantitatea de lapte care se depozitează înainte de normalizare se calculează din ecuaţia de bilanţ pentru operaţiile de filtrare, răcire, depozitare, cunoscându-se cantitatea de lapte integral şi pierderile la aceste operaţii: - recepţie, filtrare, prerăcire, răcire, depozitare p = 0,05%; - curăţire, normalizare p = 0,25%; - pasteurizare p =1,5%; - însămânţarea, termostatare p = 0,1%; - omogenizare, p=0.6%; - ambalare, p=0.5%. LI
Recepţia cantitativă şi calitativă
LRP
P1
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LI = LRP +P1 LRP =LI – P1 LRP =LI ∙ (1 - p1/100) = 7500 ∙ (1 - 0.05/100) = 7496,25 kg/zi LRP = 7496,25 kg/zi LI – cantitatea de lapte integral, kg; LRP – cantitatea de lapte recepţionat, kg; P1 – pierderile la recepţie, %. LRP
LF
Filtrare laptelui P2
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LRP = LF +P2 LF =LRP– P2 LF =LRP ∙ (1 – p2/100) =7496,25 ∙ (1 - 0.05/100) = 7492,5 kg/zi LF = 7492,5 kg/zi LF – cantitatea de lapte filtrat, kg; LRP – cantitatea de lapte recepţionat, kg; 18
P2 – pierderile la filtrare, %. LF
LR
Răcirea laptelui P3
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LF = LR +P2 LR =LF– P3 LR =LF ∙ (1 – p3/100) = 7492,5 ∙ (1 - 0.05/100) = 7488,75 kg/zi LR = 7488,75 kg/zi LF – cantitatea de lapte filtrat, kg; LR– cantitatea de lapte răcit, kg; P3 – pierderile la răcire, %. LR
Curăţirea laptelui
LC
P4
: Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LR = LC +P2 LC =LR– P3 LC =LR ∙ (1 – p4/100) = 7488,75 ∙ (1 - 0.05/100) = 7470,02 kg/zi LC = 7470,02 kg/zi LC – cantitatea de lapte curăţat, kg; LR– cantitatea de lapte răcit, kg; P4 – pierderile la curăţare, %. LC
LN
Normalizarea laptelui
S P5
: Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia:
LC = LN + S + P5 LC = LN + S +P5 ∙ LC LC ∙ GC = LN ∙GN + S ∙GS + LC ∙GC ∙P5/100 LN = 7470.02(1 – 0,25/100)(30 – 3,0)/(30 -0,5) = 6844,25 kg/zi LN = 6844,25 kg/zi 19
LC – cantitatea de lapte curăţat, kg; LN – cantitatea de lapte normalizat, kg; S – cantitatea de smântână cu 30% grăsime, kg; P5 – pierderile la normalizare, %; GC – conţinutul de grăsime din laptele curăţit, 3,3%; GS– conţinutul de grăsime din smântână, 30%; GN – conţinutul de grăsime din laptele normalizat, 0,5%. LN
LO
Omogenizarea laptelui
ST P6
: Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LN + ST= LO + P6 LO =LN + ST – P6 ST = %ST ∙ LN = 0.4/100 ∙ 6844,25 = 27,37 kg/zi LO =LN ∙ (1 – p6/100) + ST = 6844,25 ∙ (1 - 0.6/100) + 27,37 = 6857,94kg/zi LO = 6857,94 kg/zi LO – cantitatea de lapte omogenizat, kg; LN– cantitatea de lapte normalizat, kg; P6 – pierderile la omogenizare, %. ST – cantitatea de stabilizator, kg. LO
Pasteurizarea laptelui
LP
P7
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LO = LP + P7 LP = LO – P7 LP = LO ∙ (1 – p7/100) LP = 6857,9 ∙ (1 – 1,5/100) = 6755,03 kg/zi LP = 6755,03 kg/zi LO – cantitatea de lapte omogenizat, kg; LP – cantitatea de lapte pasteurizat, kg; P7– pierderile la pasteurizare, %. 20
LP
Răcirea laptelui
LRC P8
LP = LRC + P8 LRC = LP – P8 LRC = LP ∙ (1 – p8/100) LRC = 6755,03∙ (1 – 0,05/100) = 6751,65 kg/zi Lr = 6751,65 kg/zi LP – cantitatea de lapte pasteurizat, kg; LRC – cantitatea de lapte răcit, kg; P8– pierderile la răcire, %. LRC
Însămânţarea laptelui
C.B
IIN P9
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: LRC + C.B = IIN + P9 C.B,=1,5/100 ∙ 6751,65 = 101,27 kg/zi IIN = LRC + C.B. – P9 IIN = 6751,65 + 101,27 – (0.1/100 ∙ 6751,65 ) = IIN =6852,92 – 6,75165 = 6846,16 kg/zi IIN = 6846,16 kg/zi LRC – cantitatea de lapte răcit, kg; IIN – cantitatea de iaurt, kg; C.B. – cantitatea de cultură adăugată în laptele răcit pentru obţinerea iaurtului, kg; P9– pierderile la însămânţarea laptelui, %.
IIN
Termostatarea iaurtului P10
21
IT
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia IIN = IT + P10 IT = IIN – P10 IT = IIN ∙ (1 – P10/100) IT = 6846,16∙ (1 – 0,1/100) = 6840,31 kg/zi IT = 6840,31 kg/zi IT – cantitatea de iaurt termostatat, kg; IIN – cantitatea de iaurt însămânţat, kg; P10– pierderile la termostatarea iaurtului, %.
IT
Prerăcirea iaurtului
IPR
P11
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia IIN = IT + P11 IT = IIN – P11 IT = IIN ∙ (1 – P11/100) IT = 6840,31∙ (1 – 0,1/100) = 6839,31 kg/zi IT = 6839,31 kg/zi IT – cantitatea de iaurt termostatat, kg; IPR– cantitatea de iaurt prerăcit, kg; P11– pierderile la prerăcirea iaurtului, % IPR
Răcirea iaurtului P12
IR
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: IPR = IR + P12 IR = IPR – P12 IR = IPR ∙ (1 – P12/100) IR = 6839,31∙ (1 – 0,05/100) = 6835,89 kg/zi IT = 6835,89 kg/zi 22
IR – cantitatea de iaurt răcit, kg; IPR – cantitatea de iaurt prerăcit, kg; P12– pierderile la răcirea iaurtului, %. IR
ID
Depozitarea iaurtului P13
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: IR = ID + P13 ID = IR – P13 ID = IR ∙ (1 – P13/100) ID = 6835,89∙ (1 – 0,05/100) = 6834,89 kg/zi IT = 6834,89 kg/zi IR – cantitatea de iaurt răcit, kg; ID – cantitatea de iaurt depozitat, kg; P13– pierderile la depozitarea iaurtului, %. ID
Ambalarea iaurtului
IA P14
Bilanţul total de materiale se calculează cu ecuaţia: ID = IA + P14 IA = ID – P14 IA = ID ∙ (1 – P14/100) IA = 6834,89∙ (1 – 0,5/100) = 6800,71 kg/zi IT = 6800,71 kg/zi IA – cantitatea de iaurt ambalat, kg; ID – cantitatea de iaurt depozitat, kg; P14– pierderile la ambalarea iaurtului, %. Cantitatea de iaurt obţinut anual este: 6800,71 kg/zi ∙ 254 zile/an = 1727380,34 iaurt/an Consumul specific, litri lapte normalizat la 0,5% grăsime pentru 1 kg iaurt. L'n L , în care : L'n n IA d L 6844,25 C sp n C sp C sp 0,97l / kg lapte d Ia 1,028 6800,71 23
Csp =
d – densitatea laptelui normalizat. Tabelul 4. Tabelul de bilanţ pentru obţinerea iaurtului degresat cu 0,5% grăsime. COMPONENT
INTRARI [kg/zi]
IESIRI
PIERDERI %
[kg/zi]
LRP LF LR
7500 7496,25 7492,5
0,05 O,05 0,05
7496,25 7492,5 7488,75
LC
7488,75
0,25
7470,02
LN LO
7470,02 6844,25
0,25 0,6
6844,25 6857,94
St LP LR IÎN
27,37 6857,94 6755,03 6751,65
1,5 0,05 0,1
6755,03 6751,65 6846,16
C.B. IT IPR IR ID ID TOTAL
101,27 6846,16 6840,31 6839,31 6835,89 6834,89 7628,64
0,1 0,05 0,05 0,05 0,5
6840,31 6839,31 6835,89 6834,89 6800,71 7628,64
V. 2. BILANŢUL TERMIC Pasteurizarea laptelui: - lapte 65 – 74oC - abur 2 atm Se scrie ecuaţia de bilanţ termic şi se calculează debitul de abur necesar pasteurizării laptelui.
24
1,5 m LO C pLO TLO 100 TLO 0,985 6755,03 4005,35 74 65 108,64 kg / zi abur 2207,6 10 3
m LO C pLO TLO mab r mab
0,985 m LO C pLO r
m LO - cantitatea de lapte omogenizat supusă pasteurizării C p LO
- căldura specifică a laptelui la temperatura sa medie de 69,5oC TL - diferenţa de temperatură a laptelui (9oC) mab - cantitatea de abur necesară pentru realizarea pasteurizării r - căldura latentă de vaporizare ( o
r i " i ' r 2710 502,4 r 2207,6 kJ / kg )
i i' -
"
- entalpia apei sub formă de vapori (
entalpia apei sub formă lichidă ( i '
i " 2710 kJ / kg )
502,4 kJ / kg ).
BIBLIOGRAFIE 1.
Banu Constantin – “Manualul inginerului “, vol. 2.
25
2.
Chintescu Gh. et at. – Valorificarea subproduselor lactate, Ed.
Tehnica Bucuresti, 1985. 3.
Gh. Costin, Gr. Lungulescu – “ Valorificarea subproduselor
din industria laptelui “ 4.
Gh. Costin – “ Tehnologia laptelui si a produselor lactate “,
Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1965.. 5.
Stoian C. et al. – “Tehnologia laptelui si a produselor lactate”,
Ed. Tehnica Bucuresti ,1987 6.
Vizireanu C., Banu C., - “ Procesarea industriala a laptelui”,
Ed. Tehnica Bucuresti, 1998.
26
