Фізичні та хімічні властивості кисломолочних продуктів і методи їх дослідження

Сметана містить (%): води - 54,2-82,7; білків - 2,4-2,8; жиру - 10-40; вуглеводів - 2,6-3,2; мінеральних речовин - 0,4-0,5; вітаміни А, Е, В.,, В2, РР, С. Енергетична цінність 100 г сметани складає 116 - 382 ккал.

Сметану виробляють 20, 25, 30, 36%-й жирності. У сметані дієтичної жиру 10%, в аматорській - 40%.

Сметана 30%-ї жирності: жиру має бути не менше 30%, кислотність сметани - від 55 до 90°Т.

Сметана любительська 40%-ї  жирності має наступний склад: сухих речовин - 45%, жиру - 40%, білка - 2,1% і вуглеводів - 2,1%. Її виробляють з свіжих вершків. Кислотність - 55-90°Т. 

Сметана 36%-ї жирності виготовляється двома способами: з дозріванням  свіжих вершків і з дозріванням  поквашених вершків. Жира повинно міститися не менше 36%, кислотність - не більше 65-90°Т. 

Сметана 25%-й жирності виготовляється з використанням консервованої сировини; на сорти її не підрозділяють. Кислотність - 65-100°Т.

Сметана 20%-ї жирності (кислотність - 65-100°Т) і сметана дієтична 10%-й жирності (кислотність - 70-95°Т) призначені для споживачів, яким протипоказані жирні продукти. На сорти ці види сметани не ділять. Дієтична сметана призначена для негайної реалізації.

До нових видів відносять  сметану з наповнювачем, 14, 18 і 23%-ї  жирності. Ці види сметани виробляються з вершків і призначені для безпосереднього вживання.

Термін зберігання сметани 15, 20 і 25% жирності при температурі від 0 до 8°С - не більше 72 годин, 10%-й жирності - не більше 48 годин з моменту виготовлення [4].

Сир є білковий кисломолочний продукт. Крім повноцінного молочного білка, в ньому містяться мінеральні речовини: кальцій, фосфор, а також залізо, магній тощо. До його складу входять: білки - 14-17%, жири - 3-18%, мінеральні речовини - 1-1,5 %.

Для вироблення сиру використовують пастеризоване і не пастеризоване молоко. Сир з пастеризованого молока виробляють для безпосереднього споживання в їжу і для вироблення з нього сирних продуктів. Сир з не пастеризованого молока призначений тільки для вироблення напівфабрикатів (сирників, вареників), плавлених сирів і для приготування сирних продуктів, що піддаються перед вживанням в їжу термічній обробці.

Виробляють сир кислотно-сичужним і кислотним способами.

При виробництві сиру кислотно-сичужним способом молоко пастеризують, охолоджують і вносять закваску з чистих культур молочнокислих бактерій і сичужного ферменту (отримують зі шлунка телят - сичуга), отриманий згусток ріжуть на кубики і піддають пресуванню.

При виробництві сиру кислотним  способом молоко згортають молочнокислою закваскою, згусток розрізають, а для прискорення відділення сироватки нагрівають. Цим способом отримують нежирний сир.

У залежності від вихідної сировини сир розрізняють на жирний, напівжирний і нежирний.

Сир жирний (18%-ї жирності), напівжирний (9%) виробляють з пастеризованого молока, кислотністю не вище 20°Т. 

М'який дієтичний сир виробляють із знежиреного молока; після видалення  сироватки до сиру додають вершки, іноді плодово-ягідні сиропи. Такий сир повинен містити не менше 11% жиру, не більше 73% вологи, кислотність - не вище 210°Т.

Сир селянський отримують  також з знежиреного молока. Вміст жиру в продукті - не менше 5%, вологи - не більше 74,5%, кислотність - не більше 200°Т. Цей сир призначається для безпосереднього вживання в їжу.

Домашній сир, або зернистий  сир з вершками, за вмістом білків, жиру і вологи близький до напівжирного сиру, але на відміну від нього  має зернисту структуру. Домашній сир повинен містити не менше 20% жиру (на суху речовину), не більше 80% вологи і 1% солі. Кислотність його - не вище 150°Т. Термін реалізації - 36 години.

За якістю сир ділиться на вищий і перший сорти.

Сир - продукт нестійкий. Навіть при низькій температурі зберігання (2-4°С) якість його швидко погіршується. При температурі 0°С він може зберігатися до 7 днів [5].

Сирні вироби виробляють з  сиру жирного, напівжирного та нежирного, отриманого з пастеризованого молока. Сир піддається подрібненню, розтирання з різними ароматичними та смаковими речовинами. Перед вживанням в їжу сирні вироби не вимагають теплової обробки, відрізняються високою енергетичною цінністю і гарною засвоюваністю. До них відносяться наступні види виробів:

Сирки і маси сирні виробляються солодкі і солоні з добавками.

Виробляються також дієтичні сирки і маси сирні.

Креми сирні виробляють з ретельно подрібненого сиру, в який додають вершки, вершкове масло, ванілін, какао-порошок.

Торти сирні виготовляють з жирного сиру з додаванням вершкового масла, смакових та ароматичних речовин.

Пасти сирні отримують з жирного сиру з додаванням вершків, желатину і інших наповнювачів.

Зберігають сир при температурі не вище 8°С - 36 годин, від 0 до 1°С - до 10 днів[15].

1.2. Вимоги до якості

Кисляк повинна мати смак і запах чисті, кисломолочні, без сторонніх, не властивих продукту присмаків і запахів, в кислому південному допускається спиртовий присмак, у варенця і ряжанки - присмак пастеризації. Колір молочно-білий, у ряжанки і варенця - з буруватим відтінком. Згусток в міру щільний, непорушений, без газоутворення, на поверхні допускається незначне виділення сироватки, на зламі згусток глянцевидний, стійкий, для варенця та ряжанки допускається наявність молочних пінок, для ацидофільного і південного - злегка тягучий [11].  Не допускається до приймання кисляк з пустотами, в'ялий, спучений, забруднений, з кормовим, гірким смаком і запахом. Кислотність кислого 80-110ºТ, південного - 90-140ºТ, ряжанки - 75-100ºТ.

Кефір повинен мати смак чистий, кисломолочний, освіжаючий, злегка гострий, специфічний, без сторонніх  присмаків і запахів. Консистенція однорідна, наповнює рідку сметану. Допускається газоутворення у вигляді окремих вічок, не більше 2% відокремленої сироватки. Кислотність 85-120ºТ не допускається до приймання кефіру з гірким, аміачним, кормовим й іншими присмаками і запахами, а також брудний [14].

За якістю сир ділять на вищий і 1-й сорту. Сир вищого сорту повинен мати смак і запах чисті, ніжні, кисломолочні, без сторонніх присмаків і запахів. Консистенція ніжна, допускається неоднорідна. Колір білий, злегка жовтуватий, з кремовим відтінком, рівномірний по всій масі. У 1-му сорті допускаються слабко виражені присмаки кормів, тари і наявність слабкої гіркоти. Консистенція пухка, а для знежиреного сиру - з незначним виділенням сироватки, розсипчаста кислотність жирного сиру вищого сорту не більш 200ºТ, напівжирного - 210ºТ, нежирного - 220ºТ. Пороками сиру є кормові присмаки, виражений кисломолочний смак, гіркота. Не допускають до приймання сир пліснявий і забруднений.

Сметану 30%-ої жирності за якістю поділяють на вищий і 1-го сорту. Колір білий з кремовим відтінком. Смак і запах чистий, молочнокислий, з вираженими смаком і ароматом, властивими пастеризованим продуктам.

Консистенція однорідна, в міру густа, без крупинок жиру і  білка, глянсувата. Кислотність сметани 65-90ºТ. У 1-му сорті допускається слабко виражений кормовий смак, наявність гіркоти, консистенція недостатньо густа, злегка комкувата, наявність легкої тягучості; кислотність 65-110ºТ.

Інші види сметани на сорти  не поділяють. Пороками сметани є рідка, комкувата консистенція, прогірклий смак. Не допускають до приймання сметану з гірким, кислим, кормовим смаком і запахом, тягучу, забруднену і з виділеною сироваткою.

Кумис повинен мати смак і запах чисті, кисломолочні, освіжаючі, гострі. Колір молочно-білий. Консистенція однорідна, після перемішування з дрібними частинками білка - газована, злегка піниться[17].

1.3. Фізичні властивості  кисломолочних продуктів.

Фізичні властивості кисломолочних  продуктів як єдиної полідисперсної системи зумовлені властивостями його компонентів і взаємодією між ними. Тому всі зміни у вмісті і стані дисперсних фаз системи, тобто складових частин цих продуктів, супроводжуються змінами його фізичних властивостей. Головні фізичні властивості кисломолочних продуктів – це густина, осмотичний тиск, температура замерзання та електропровідність [12].

Густина. Густина, або об’ємна маса – це маса кефіру при температурі 20ºС.

Густина кисломолочних продуктів  визначається ареометричним методом і виражається у г/см³, кг/м³  або у градусах ареометра. Вона залежить від вмісту жиру менше, ніж води, а тому при збільшення вмісту жиру в цих продуктах  густина його зменшується. Зі збільшенням вмісту білків, лактози, мінеральних речовин густина молочних продуктів збільшується, а при розбавленні його водою – зменшується. Протягом лактаційного періоду густина кисломолочних продуктів змінюється відповідно до змін його складу [18].

Осмотичний тиск і температура замерзання. Осмотичний тиск кисломолочних продуктів залежить від наявності солей і молочного цукру. Осмотичний тиск є близький за величиною до осмотичного тиску крові тварини і в середньому дорівнює 0,66 МПа. У зв’язку з постійним осмотичним тиском між вмістом молочного цукру і солей в ньому існує зворотна залежність. Збільшення вмісту цукру супроводжується зниженням у ньому вмісту мінеральних солей.

Температура замерзання кисломолочних продуктів пов’язана з осмотичним тиском і знаходиться у межах -0,54…-0,58ºС. Чим більше молекул цукру і іонів солей у кисломолочних продуктах, тим вищий є осмотичний тиск і нижча температура замерзання кисломолочних продуктів [8].

Електропровідність кисломолочних продуктів прямо залежить від солевого складу. Розведення цих продуктів водою знижує його електропровідність, а додавання соди (для зниження кислотності) різко її підвищує. Тому за електропровідністю, яка в середньому дорівнює 46·10^-4 Ом, можна визначити натуральність кисломолочного продукту[10].

1.4. Хімічні властивості  кисломолочних продуктів.

Кислотність. Кислотність кисломолочних продуктів виражають в одиницях титрованої кислотності (у градусах Тернера) і величиною рН при 20ºС.

Титрована кислотність є критерієм оцінки якості кисломолочних продуктів при його заготівлі. Вона у молочних продуктів виражається в умовних одиницях – градусах Тернера (ºТ). Градуси Тернера – це кількість мілілітрів 0,1 N розчину лугу, яка необхідна для нейтралізації 100 мл кисломолочних продуктів [16].

Активна кислотність  кисломолочних продуктів – рН – зумовлена дисоціацією кислот і кислих солей. Вона виражається від’ємним логарифмом концентрації іонів водню і в середньому становить 6,5. Величина рН кисломолочних продуктів є відносно стійкою завдяки буферній ємкості, яка утворюється білками і солями. Титрована кислотність у кисломолочних продуктів залежить від стадії розвитку молочнокислих бактерій і дуже незначно змінюється рН. Це пояснюється тим, що з кислотами чи лугами, які введені у кисломолочних продуктах, спочатку взаємодіють амінні і кислотні групи білка і фосфати. Зміна рН спостерігається тільки при повній нейтралізації амінних і кислотних груп, тобто тоді, коли зникають буферні властивості кисломолочних продуктів. Буферну ємність кисломолочних продуктів визначають кількістю лугу або кислоти, яка необхідна для зміщення рН на одну одиницю [17].

Бродіння – це процес глибокого розпаду молочного цукру під дією ферментів мікроорганізмів. При бродінні молочний цукор розпадається на з'єднання: кислоти, спирт, вуглекислий газ і ін. В результаті виділяється енергія, необхідна для життєдіяльності організмів. Залежно від продуктів, що утворюються, розрізняють молочнокисле, спиртне, пропіоновокисле, маслянокисле і інші види бродіння.

Всі види бродіння до утворення піровиноградної кислоти йдуть поодинці і в тому ж шляху. На першій стадії молочний цукор під впливом лактози (β-галактозідази) розпадається на моносахариди: глюкозу і галактозу (галактоза не піддається безпосередньому бродінню і переходить в глюкозу):

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О

С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

                         лактоза                       глюкоза        галактоза

Надалі глюкоза залучається до цілого ряду ферментативних реакцій. Із кожної молекули глюкози утворюється дві молекули піровиноградної кислоти:

С₆Н₁₂О₆

2СН₃СОСООН

                                      глюкоза            піровиноградна

                                                                              кислота

Молочнокисле  бродіння – основний процес при виробництві кисломолочних продуктів. Спиртне бродіння відбувається при виробництві кефіру і ацидофільно – дріжджового  молока. Маслянокисле бродіння при виробництві молочних продуктів небажано, оскільки є причиною появи в молочнокислих продуктах неприємного смаку і запаху [15].

Коагуляція казеїну. При виготовленні більшості кисломолочних продуктів коагуляція казеїну відбувається під дією молочної кислоти, яка утворюється в результаті життєдіяльності молочнокислих бактерій із лактози, тобто проходить молочна коагуляція казеїну, або кислотне зсідання білків молока.

Молочна кислота при накопиченні в молоці знижує мінусовий заряд міцел казеїну, тому Н – іони  пригнічують дисоціацію вільних карбоксильних груп і кислотних груп фосфорної кислоти казеїну: група СОО^-  переходить в СООН, а (РО₃)^-2 – в РО₃Н₂. В результаті такого переходу наступає рівність додатних і від’ємних зарядів, тобто наступає ізоелектричний стан казеїну (при рН 4,6 – 4,7), в якому відбуваються конфірмаційні зміни макромолекул білка і вони втрачають свою розчинність та стійкість.

Крім зниження від’ємного заряду міцел казеїну під дією молочної кислоти порушується структура казеїнаткальційфосфатного комплексу – від нього відщеплюється фосфат кальцію і органічний кальцій. Оскільки кальцій і фосфат кальцію є важливими структурними елементами комплексу, перехід їх до плазми молока дестабілізує міцели казеїну і диспергує їх.