Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui

FOLOSIREA ENZIMELOR ŞI MICROORGANISMELOR

LA FABRICAREA LAPTELUI

In industria laptelui se utilizează:

- Preparate enzimatice pentru coagularea laptelui la fabricarea branzeturilor sau pentru delactozarea laptelui;

- Culturi starter de (bacterii, drojdii şi mucegaiuri ) utilizate la fabricarea produslor lactate acide: iaurturi, smantană, brânzeturi.

Compoziţia şi proprietăţile laptelui

Laptele este un lichid de culoare alb gălbui secretat de glanda mamară a mamiferelor. Din punct de vedere fizic, este un sistem complex putând fi considerat o emulsie de tipul U/A, în care faza grasă U este prezentă sub formă de globule, iar faza apoasă A conţine proteine sub formă coloidală (micelii) şi substanţele solubile (lactoză, săruri minerale, vitaminele hidrosolubile etc.).

În tabelul de mai jos este prezentată compoziţia chimică a laptelui de vacă:

Component Compoziţia procentuală a

laptelui de vacă, %

Obs.

Apă 87,3

Proteine 3,2

Cazeine 75-85% Faţă de proteine totale

Serice 15-25 % Faţă de proteine totale

Lipide 3 - 4,5 % 3,5 % este considerată compoziţia laptelui standard

Lactoză 4,8%

Substanţe minerale, cenuşă 0,7%

Principalele proprietăţi fizico chimice ale laptelui materie primă sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Caracteristici Lapte de vacă

Aciditate, grade Thorner (ºT) 15...19

Densitate relativă (kg/dm3 ) 1,029

Grăsime, % 3,5

Substanţă uscată negrasă, % 8,5

Proteine, min.% 3,2

Compoziţia biochimică a laptelui

Enzimele proprii laptelui sunt acelea care îşi au originea în structurile celulare ale glandei mamare şi cele de origine sanguină.

Enzimele laptelui sunt implicate în :

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui- aroma şi stabilitatea laptelui şi a produselor lactate (lipaza, xantinoxidaza, proteaza,

fosfataza);

- diagnosticarea bolilor glandei mamare (catalaza, superoxid dismutaza);

- maturarea brânzeturilor fabricate din laptele nepasteurizat (proteaza alcalină, proteaza acidă, esterazele), respectiv cele care rezistă pasteurizării (plasmina sau proteaza alcalină).

Enzimele laptelui pot fi localizate în fracţiunea solubilă, fracţiunea micelară (cazeina), membrana globulelor de grăsime, materialul celular. Localizarea enzimelor indică originea lor în organismul animal (de exemplu, celulele secretoare ale glandei mamare, sânge).

Enzimă Activitate

UI/ 100 ml

pH optim/

temp optimă

Temp de inactivare

Rol

Proteaza alcalina - 7,5-8,0

37ºC

72ºC /

6,5 min.

- este asociată miceliilor de cazeină

- activitate de tip tripsinic

- degradează preferenţial β-cazeina

- implicată în procesele de maturare a brânzeturilor

Proteaza acidă - 4,0 75ºC

10 min.

- Contribuie la maturarea brânzeturilor fabricate din lapte nepasteurizat

Fosfataza alcalină

160 8-9 62ºC/20 min.

- este asociată de memrana globulelor de grăsime

- descompune fosfomonoesterii

- utilizată ca enzimă de diagnosticare a eficienţei pasteurizării şi a gradului de control al agităţii

Fosfataza acidă 70 4,6-4,8 88ºC

20 min.

- se găseşte în lapte în stare liberă şi asociată de globulele de grăsime;

- implicată în defosforilarea cazeinei cauzând creşterea punctului izoelectric cu influenţă asupra coagulării laptelui

Lipaze (lipoproteinlipaza)

110 8-9 85ºC / 10s

75ºC/20 s

- asociată de membrana globulelor de grăsime

- se activează prin aerarea, agitarea şi omogenizarea laptelui

- produce râncezirea lipolitică spontană a laptelui

- poate contribui la maturarea bânzeturilor fabricate din lapte nepasteurizat

Esteraze 8,0/ 37ºC idem - participă la maturarea brânzeturilor cu mucegai la suprafaţă (P.camembert)

351

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluidacă se obţin din lapte nepasteurizat

Peptidaza (dipeptidaza)

7,8- 8,3

45,,50ºC

- hidrolizează dipeptidele care conţin aminoacizii L-

- intervine la maturarea brânzeturilor cu mucegai la suprafaţă (P.camembert)

Catalaza 0 - 65ºC

30 min.

- Se găseşte în cantitate mare in laptele colostral şi mamitic

- Descompune apa oxigenată

- Nivelul de catalază indică prezenţa bolii mamitice la animale

Reductaza aldehidică (enzima lui Schardinger)

175 - > 80ºC - Se găseşte la suprafaţa globulelor de grăsime;

- Enzima este utilizată pentru testarea eficienţei pasteurizării (testul reductazei).

- Catalizează descompunerea bazelor purinice, xantinice până la acid uric.

Lizozim 0,04 - - - β-polizaharidază ce hidrolizează pereţii celulari ai celulelorbacteriene

- Intervine in pastrarea laptelui deoarece are efect bactericid

Superoxid dismutaza

- Efect bacteriostatic/ bactericidă cvare produce H2O2 folosind oxigenul superoxidic produs de bacteriile lactice in condiţii de anaerobioză

- Enzima împiedică oxidarea acizilor grasi nesaturaţi de către oxigenul superoxidic

Lactat peroxidaza - Se găseşte în cantitatea cea mai mare în lapte 10-30 mg /l

- Are acţiune bacteriostatică când formează complexul lactat-peroxidază- H2O2-tiocianat

- Mecanism: enzima oxidează tiocianatul cu formare de hipotiocianat care este inhibitor al bacteriilor

Glucozidaze - Sunt β-galactozidaza, β-glucuronozidază, N-acetil-β-glucozaminidaza

- Concentraţia acestor enzime este crescută atunci când există infecţii ale glandei mamare

352

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui

PREPARATE ENZIMATICE FOLOSITE ÎN INDUSTRIA LAPTELUI

În industria laptelui s-au propus spre utilizare următoarele preparate enzimatice:

Lizozimul din albuşul de ou. Lizozimul se utilizează în industria brânzeturilor, pentru împiedicarea dezvoltării bacteriilor sporulate aparţinând genului Clostridium şi în special Clostridium tirobutiricum care pot metaboliza acidul lactic pe care-l transformă în acid butiric şi cantităţi importante de CO2 şi H2. În afară de gustul neplăcut produce şi o balonare a acestora, cu formare de găuri mari neregulate, care pot conduce chiar la “ruperea” brânzei.

Prin adaos de lizozim se realizează liza celulei vegetative şi deci se împiedică dezvoltarea bacteriilor butirice în lapte. Dacă în lapte ajung spori de Cl. tirobutiricum aceştia rezistă la pasteurizare şi vor rămâne în coagul, deci vor produce balonarea târzie a brânzeturilor.

Lizozimul împiedică însă dezvoltarea lactobacililor şi în special dezvoltarea lui Lb. helveticus folosit la fabricarea brânzei Şvaiţer, deci se împiedică acidifierea normală a laptelui (maturarea). Bacteriile propionice nu sunt inhibate de lizozim.

β-Galactozidaaza (lactaza) este enzima capabilă să hidrolizeze lactoza cu formare de glucoză şi galactoză. Industrial se utilizează pentru:

- Delactozarea produselor lactate destinate persoanelor cu insuficienţă( intoleranţă) la lactoză;

- Delactozarea laptelui concentrat sau a laptelui praf;

- Obţinerea de siropului de glucoză şi galactoză din lactoză din zer

Glucozoxidaza care catalizează transformarea glucozei în acid gluconic s-a propus a fi utilizată ca antioxidant enzimatic în produsele bogate în grăsimi (unt, lapte parf cu grăsime). Practic însă la aceste produse se utilizează antioxidanţi chimici sau ambalare sub atmosferă de gaz inert (azot).

Acţiunea glucozoxidazei s-ar manifesta prin aceea că activează lactatperoxidaza (LPS) care utilizează oxigenul în vederea producerii de H2O2.

Catalaza se utilizează în combinaţie cu glucozoxidaza pentru a elimina excesul de H2O2 care rezultă la acţiunea glucozoxidazei sau singură pentru a elimina excesul de H2O2 adăugată direct în lapte în scop de conservare. Apa oxigenată reziduală (rămasă neconsumată) în condiţiile în care nu s-ar folosi şi catalaza ar modifica caracteristicile senzoriale ale laptelui precum şi valoarea nutriţională a proteinelor prin oxidarea metioninei.

Tratamentul laptelui cu H2O2 şi catalază se impune faţă de tratamentul termic (în unele ţări) în două cazuri:

când fermele nu dispun de echipament de răcire iar tratamentul termic (pasteurizarea) nu este fezabil din punct de vedere tehnic (se foloseşte ~ 2 ml H2O2 33% la 1 l lapte). Laptele ajuns în fabrică trebuie încălzit la 50C/30 min apoi răcit la 35C şi se adaugă catalaza( 20 mg/l).

când laptele este destinat fabricării brânzeturilor şi se doreşte să se păstreze enzimele proprii laptelui precum şi bacteriile lactice de contaminare, dar se doreşte să se distrugă cele de alterare, în special coliformi care sunt puţin rezistente la acţiunea H2O2. De remarcat că H2O2 nu contribuie la distrugerea totală a bacteriilor patogene (Microbacteriunm tuberculosis, Brucella abortus şi unele specii de Staphylococcus, precum şi bacteriile sporogene).

353

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiSuperoxid dismutaza (SOD), împreună cu catalaza a fost propusă pentru inhibarea oxidării lipidelor prin faptul că realizează catalizarea dismutării anionului superoxidic (O2

) cu formare de apă oxigenată şi oxigen:

Apa oxigenată formată poate fi degradată de catalază în O2 şi H2O cu reducerea simultană a unei a doua molecule de H2O2 sau poate fi degradată de peroxidază la H2O în prezenţa unui donator de H2.

Preparate enzimatice folosite la coagularea laptelui. Coagularea enzimatică a laptelui s-a realizat la început exclusiv cu cheag, însă creşterea producţiei de brânzeturi pe plan mondial a pus problema unui înlocuitor pentru cheag. Întrucât coagularea laptelui este iniţiată prin scindarea legăturii peptidice dintre fenilanina 105 şi metionina 106 din k-cazeină, oricare endo-peptidază care este capabilă să producă această hidroliză este un înlocuitor potenţial pentru cheag (chimozina). Această proprietate hidrolitică-coagulantă nu este suficientă, fiind necesar ca preparatul enzimatic respectiv să aibă şi o activitate proteolitică nespecifică corespunzătoare, în sensul că trebuie evitată degradarea intensă a proteinelor la pH-ul natural al laptelui pentru a nu se distruge zonele de interacţiune pentru agregarea miceliilor.

Principalele preparate enzimatice de origine animală sunt cheagul şi pepsina.

Cheagul - preparat enzimatic din stomacul glandular de viţel, miel, ied sacrificaţi în perioada de alăptare. Se mai numeşte pressure, rennet. Preparatul cheag are ca principiu activ chimozina, însă conţine şi ceva pepsină, raportul masă chimozină activă/masă pepsină activă > 1,38.

Cheagul industrial se obţine sub formă lichidă sau pulbere.

La folosirea cheagului în soluţie apoasă trebuie să avem în vedere că acesta îşi pierde din activitate dacă :

concentraţia enzimei în soluţie este mică ;

este prezentă lumina solară sau chiar lumina din încăperi;

soluţia este puternic agitată cu formare de spumă ;

temperatura depăşeşte 60 C ;

soluţia are pH 6,6 ÷ 7,4.

Stabilitatea enzimei este bună între pH 5,0 şi 6,0.

Pepsina este un preparat enzimatic care se obţine din mucoasa roşie a stomacelor de vită şi mai ales porc, unde se găseşte sub formă inactivă de pepsinogen. Trecerea sub formă activă are loc sub influenţa HCl folosit la extracţia enzimei din mucoasa stomacală roşie. Preparatul mai conţine şi chimozină, raportul masă chimozină activă/masă pepsină activă > 0,154.

Pepsina coagulează bine numai laptele acidifiat la pH 6,6. În comparaţie cu cheagul are o activitate proteolitică mai mare putând conduce la defecte de gust (gust amar). Se obţine sub formă de pepsină praf tip L (putere de coagulare 1:50000 sau 1: 120.000). Pepsina praf are 3% apă, maximum 40% (pt. 1:120000) - 58%(1:50000) NaCl şi maximum 3,5% lipide.

Preparatele enzimatice fungice se prezintă sub formă de pulberi fine, omogene, alb-gălbui, solubile în apă, însă ca acţiune sunt inferioare enzimelor coagulante de origine animală, în principal cheag.

La folosirea preparatelor enzimatice fungice trebuie să avem în vedere următoarele:

354

+ O2+ 2H+-2O2 H2O2

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui creşterea temperaturii de coagulare peste 30 C influenţează pozitiv coagularea (deci

trebuie să se ţină seama de sortimentele de brânză cu temperatura de coagulare a laptelui 30 C);

aciditatea laptelui 20 T influenţează negativ acţiunea enzimelor;

coagulul obţinut are o durată mai lungă de întărire, consistenţa mai moale, ceea ce favorizează pierderi de substanţă uscată în zer. Se impune prelungirea duratei de coagulare şi prelucrare a coagulului cu 10 - 15 min, respectiv creşterea acidităţii laptelui supus închegării şi creşterea temperaturii acestuia;

activitatea proteolitică a enzimelor fungice este mai mare decât a cheagului, în special asupra proteinelor serice, ceea ce înseamnă pierderi de proteine în zer.

Preparatele enzimatice de origine bacteriană au o utilizare mai limitată din următoarele motive:

- au activitate proteolitică mai mare şi din această cauză produc defecte la brânzeturi ;

- coagulul obţinut este moale, iar pierderile de cazeină şi grăsime în zer sunt mai mari.

Coagularea laptelui

Închegarea laptelui (coagularea) este operaţia de bază la fabricarea brânzeturilor, deoarece se separă cazeina.

Coagularea laptelui poate fi realizată :

- cu ajutorul acizilor, în care caz se modifică starea coloidală a cazeinei, în sensul că, odată cu scăderea pH-ului şi trecerea unei părţi din calciul legat de cazeină sub formă de sare de calciu în zer, are loc destabilizarea miceliilor de cazeină care precipită sub formă de acid cazeinic:

Coagulul obţinut este moale, cu conţinut redus de calciu şi aciditate ridicată. Coagularea acidă este aplicată la fabricarea brânzei de vaci, în care caz închegarea (coagularea) are loc sub acţiunea acidului lactic rezultat prin fermentarea lactozei de către bacteriile lactice.

- coagularea cu ajutorul enzimelor coagulante, în care caz procesul este reprezentat schematic astfel :

Pentru înţelegerea procesului de închegare (coagulare) este necesar să se cunoască proprietăţile miceliilor de cazeină şi mecanismul intim al coagulării laptelui.

355

Cazeina (COO

(COOCa)n+ 2n HCl Cazeinã

COOH

COOH+ n CaCl2

Cazeinã + enzimã coagulantã Paracazeinã

Paracazeinã + sãruri de calciu solubile Paracazeinat de calciu (insolubil)

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiProprietăţile miceliilor de cazeină. Miceliile de cazeină au diametrul cuprins între 30 - 300 nm (media 150 nm) şi concentraţia lor în lapte este de 1012 micelii/ml lapte. Miceliile în ansamblul lor sunt puternic hidratate (3,5 - 3,7 g H2O/g proteină). Miceliile de cazeină sunt formate din subunităţi de cazeină, agregate în submicelii.

Fiecare submicelă este formată din S1-, S2-, - şi k-cazeină în raport 4:1:4:1.

k-Cazeina se găseşte la suprafaţa submiceliilor care sunt legate între ele prin intermediul fosfaţilor de calciu coloidal. k-Cazeina are caracter amfipatic având o parte hidrofobică care reprezintă 2/3 din k-cazeină. Această parte hidrofobică este legată prin intermediul H2N-terminal de S1 -, S2 - şi - cazeină precum şi cu fosfatul de calciu. Cealaltă parte a k-cazeinei (1/3 din k-cazeină) are o grupare C-terminală şi este hidrofilică-anionică. Această parte a k-cazeinei, orientată la exteriorul submiceliului, prezintă numeroase grupări hidrofilice datorită glucidului din structura acestei părţi a k-cazeinei. Cele două părţi componente ale k-cazeinei sunt unite prin legătura peptidică fenilalanina 105 - metionina 106. Datorită structurii menţionate, miceliile de cazeină nu se pot asocia între ele deoarece :

- protuberanţele hidrofilice - anionice dau miceliilor în ansamblul lor o încărcare electrică negativă cu un potenţial de -10...-20 mV. Datorită repulsiei electrostatice dintre două micelii încărcate negativ este anulată atracţia, ele rămânând dispersate în plasma laptelui ;

- protuberanţele hidrofilice ale miceliilor nu pot să se interpenetreze şi deci şi din acest motiv agregarea micelară nu este posibilă.

Structura unui miceliu de cazeină este arătată în fig. 13.4

Figura 13.4. Structura miceliilor de cazeină

a-vedere în spaţiu; b-structură schematizată

Mecanismul intim al coagulării laptelui. În procesul de coagulare a laptelui s-au pus în evidenţă două faze :

reacţia primară, specifică, respectiv faza enzimatică în care se eliberează 1,5 ÷ 2% azot solubil în TCA 12%. Coeficientul de temperatură Q10 = 3, reacţia producându-se cu o viteză apreciabilă chiar la 0C. Această fază este independentă de ionii de Ca2+. În această fază, legătura peptidică Phe 105 - Met 106 este scindată de enzima coagulantă punându-se în

356

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluilibertate partea hidrofilică anionică-glicomacropeptid cu masa moleculară 6754 şi care conţine 64 resturi aminoacidice. Acest glicomacropeptid trece în plasma laptelui. Ceea ce rămâne ataşat la S1-, S2- şi -cazeină este partea hidrofobică a k-cazeinei insolubile şi care este denumită para-k-cazeină ;

faza de coagulare propriu-zisă este neenzimatică şi care constă în asocierea miceliilor de cazeină destabilizate prin scindarea glicomacropeptidei din k-cazeină. De fapt, agregarea miceliilor de cazeină începe atunci când aproape 80% din k-cazeină este hidrolizată. Prin îndepărtarea glicomacropeptidei, potenţialul electric al miceliilor de cazeină scade de la -10...-20 mV la -5...-7 mV, respingerea electrostatică este anulată, iar miceliile formează iniţial structuri de lanţuri care apoi se agregă într-o reţea tridimensională (de gel) care înglobează globulele de grăsime (dacă acestea sunt prezente) şi faza apoasă a laptelui.

Agregarea implică interacţiuni Van der Waals, hidrofobice şi electrostatice. Adausul de CaCl2 favorizează fuzionarea miceliilor prin formarea de legături dintre grupările fosforil ale -cazeinei şi Ca2+. Tăria gelului este determinată de numărul acestor legături şi este corelată cu randamentul în brânză şi calitatea acesteia. Coagularea propriu-zisă este dependentă de temperatură, coeficientul de temperatură Q10 = 1,3 - 1,6 C. Coagularea propriu-zisă nu are loc la 15 C, chiar dacă k-cazeina a fost scindată complet. Reprezentarea schematică a coagulării laptelui este arătată în figura de mai jos:

Reprezentarea schematică a coagulării laptelui - faza enzimatică

Factorii care influenţează coagularea laptelui. Coagularea enzimatică a laptelui cu cheag (chimozina) este influenţată de mai mulţi factori, care sunt prezentaţi în cele ce urmează:

temperatura la care are loc acţiunea cheagului, optimul de temperatură fiind 40 ÷ 41 C. În practică, temperatura de coagulare variază între 25 ÷ 42 C, în funcţie de sortiment. În funcţie de temperatura de coagulare se stabileşte şi durata coagulării (tabelul 13.1). De regulă, temperatura de închegare în cazul brânzeturilor moi este mai scăzută, pentru a avea un grad mai redus de deshidratare a coagulului. Coagularea laptelui pentru brânzeturile tari se face la

357

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluio temperatură mai ridicată şi având în vedere şi încălzirea a II-a, se realizează o deshidratare mai avansată a coagulului, brânzeturile finite având un conţinut mai mic de umiditate.

Temperaturile de închegare pentru diferite tipuri de brânzeturi

Tipul de brânză Sortimentul Temperatura de închegare, C

Durata de închegare, min

Brânzeturi moi Brânză proaspătă de vaci

Brânză telemea

Brânză Camembert

Brânză Roquefort

22 … 28

31 … 34

28 … 33

29 … 30

16 - 20 h

50 - 70

60 - 80

60 - 90

Brânzeturi semitari Trapist

Olanda

30 … 33

32 … 34

25 - 30

35 - 40

Brânzeturi tari Cheddar

Svaiter

Parmezan

30 … 32

32 … 35

32 … 34

30 - 40

25 - 30

20 - 30

Temperatura de coagulare poate fi mai ridicată pentru un anumit sortiment de brânză dacă laptele a fost insuficient maturat, aciditatea este mai redusă şi conţinutul de grăsime mai mare;

cantitatea de săruri de calciu influenţează durata coagulării dar şi calitatea coagulului. La un nivel scăzut de săruri de calciu se măreşte durata coagulării, iar coagulul are consistenţa moale. Durata coagulării scade şi mai mult iar tăria coagulului se măreşte şi mai mult dacă se adaugă şi fosfat monosodic (50 - 70 g/100 l lapte);

gradul de aciditate al laptelui, influenţează coagularea în sensul că viteza de coagulare creşte odată cu creşterea redusă a acidităţii. Activitatea optimă a cheagului este la pH 6,0 - 6,4 (media 6,2);

cantitatea de enzimă coagulantă determină viteza coagulării, atunci când concentraţia de enzimă este în anumite limite;

compoziţia chimică a laptelui, respectiv un conţinut mai mare de substanţă uscată, determină o cantitate mai mare de enzimă coagulantă pentru a obţine coagularea în timpul dorit şi o consistenţă normală a coagulului;

tratamentul termic preliminar al laptelui conduce la prelungirea duratei de coagulare datorită :

- reducerii concentraţiei de calciu, fosfor şi citraţi solubili (precipitarea în principal a sărurilor de calciu) ;

- dezagregării miceliilor de cazeină ;

- formarea complexului k-cazeină/-lactoglobulină mai puţin sensibil la cheag;

- depunerea proteinelor serice denaturate pe miceliile de cazeină ;

- eliminarea CO2 care conduce la scăderea pH-ului.

358

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiPăstrarea la rece a laptelui pasteurizat modifică echilibrul dintre cazeina micelară şi

solubilă, în sensul micşorării dimensiunilor miceliilor de cazeină, ceea ce prelungeşte durata coagulării, coagulul obţinut fiind moale;

omogenizarea laptelui scurtează durata de coagulare a laptelui, deoarece la omogenizare are loc o creştere a gradului de agregare a particulelor de cazeină. Omogenizarea mai are şi următoarele efecte pozitive: se reduce conţinutul de grăsime în zer şi se îmbunătăţeşte consumul specific; se împiedică transudarea grăsimii din brânză în timpul maturării, mai ales la brânzeturile care se maturează la temperaturi mai ridicate (Emmental, Trapist, Olanda, Caşcaval).

Puterea de coagulare, necesarul de cheag, pregătirea soluţiei de enzimă coagulantă

Puterea de coagulare se exprimă prin cantitatea de lapte (în volume) ce poate fi coagulată de o cantitate de enzimă în soluţie (volume) la temperatura de 35 C în 40 min (2400 s) :

PV

T E

2400..

în care : P - este puterea de coagulare ;

E - volumul de enzimă (în soluţie), în l ;

V - volumul de lapte coagulat, în l ;

T - timpul de coagulare, în secunde.

Puterea de coagulare este înscrisă pe eticheta produsului (lichid sau pulbere).

Practic, norma de consum de enzimă coagulantă este mai mare deoarece durata de coagulare este uneori mai mică de 40 min iar temperatura sub 35 C.

Cantitatea de cheag necesară coagulării se stabileşte cu relaţia :

CL S

T

..600

în care :C - este cantitatea necesară de enzimă lichidă sau soluţie de enzimă praf, în l ;

L - cantitatea de lapte ce trebuie coagulată, în l ;

S - timpul necesar pentru coagularea probei, în s ;

T - timpul de coagulare al laptelui, în min.

Exemplu : L = 1000 l; S = 22 s ; T = 35 min.

În acest caz, C = (1000. 22)/(600.35) = 1,04 l cheag

Întrucât, în formula anterioară, timpul în care a avut loc coagularea probei se consideră din momentul introducerii soluţiei de cheag în paharul cu probă şi până în momentul formării coagulului (coagul gata pentru prelucrare) s-a modificat relaţia, considerându-se ca timpul de coagulare să fie din momentul introducerii enzimei coagulante şi până în momentul apariţiei primelor flocoane de coagul (timp de floculare):

CL t

t

. .1

2

103

în care : C - este cantitatea de enzimă, în ml ;

L - cantitatea de lapte, în l ;

359

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluit1 - timpul de floculare, în minute sau secunde ;

t2 - timpul de coagulare dorit, în minute sau secunde.

Pregătirea soluţiei de enzimă trebuie să se facă cu 1/2 ore înainte de folosire. În cazul folosirii cheagului praf, pentru solubilizare se foloseşte fie apă fiartă şi răcită la 30 - 35 C, adăugându-se la 1 l apă şi o lingură de sare, fie zer dezalbuminizat cu aciditate 80 - 120 T şi temperatura de 30 - 35 C.

În apa respectivă sau zer se solubilizează 1 g cheag/l. Soluţia de cheag astfel pregătită poate fi păstrată la 10 C, timp de 2 - 3 ore, în cazul soluţiei apoase de cheag şi maxim 24 ore în cazul soluţiei de enzimă preparată cu zer dezalbuminizat.

Cheagul soluţie se adaugă după ce s-au introdus în laptele prelucrat:

- clorura de calciu, dacă laptele a fost pasteurizat ;

- cultura de producţie de bacterii lactice, spori de mucegai, bacterii propionice, în funcţie de sortiment ;

- coloranţii naturali, la unele sortimente ;

- alte substanţe corective (azotat de potasiu, acid lactic etc.).

Soluţia de cheag se adaugă în jet subţire pe toată suprafaţa laptelui, care se amestecă bine timp de 4 min pentru repartizarea uniformă a enzimei coagulante.

Biotehnologia fabricării brânzeturilor cuprinde următoarele operaţii: controlul laptelui materie primă; curăţirea laptelui; normalizarea laptelui; pasteurizarea laptelui; însămânţarea laptelui cu culturi lactice, adaos de CaCl2 şi maturarea acestuia; închegarea laptelui (coagularea); prelucrarea coagulului; formarea şi presarea brânzeturilor; sărarea brânzeturilor; maturarea brânzeturilor, depozitarea şi condiţionarea brânzeturilor.

Dintre operaţiile menţionate cele cu caracter foarte pronunţat biotehnologic sunt următoarele:

Însămânţarea laptelui cu culturi lactice, adausul de CaCl2 şi maturarea acestuia

Prin pasteurizarea laptelui, microflora naturală a acestuia este distrusă, fiind necesară o însămânţare a laptelui cu culturi de producţie specifice sortimentului de brânză ce se fabrică. Culturile starter de producţie sunt obţinute din cultura selecţionată sub formă lichidă sau liofilizată, prin pasaje succesive :

cultură selecţionată cultură primară cultură secundară cultură de producţie

Microorganismele utilizate în culturile starter de producţie, la fabricarea brânzeturilor sunt mezofile sau termofile. Dintre cele mezofile (optimum de temperatură de dezvoltare 15 - 40 C) se folosesc cele homofermentative: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris (produc acid lactic L+); heterofermentative: Lactococcus lactis subsp. lactis biov. diacetilactis (produce acid lactic L+) şi Leuconostoc cremoris (produce acid lactic L+).

Speciile termofile frecvent utilizate (temperatura optimă 30 - 50C) sunt următoarele : Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (produce acid lactic L+), Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (produce acid lactic L-) şi Lactobacillus helveticus (produce acid lactic DL).

Aceste culturi sunt utilizate în industria brânzeturilor pentru realizarea următoarelor deziderate :

- producţia de acid lactic din lactoză în vederea scăderii pH-ului. Aciditatea finală atinsă va depinde de specia folosită, cantitatea de cultură adăugată şi condiţiile de termostatare (temperatură, timp).

360

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiCu cât pH-ul brânzei este mai scăzut cu atât mai mult acid lactic rămâne nedisociat şi acţionează ca un conservant. Bacteriile lactice cresc bine în condiţii de microaerofilie şi în timpul dezvoltării lor scad potenţialul redox şi deci, împiedică dezvoltarea bacteriilor aerobe de alterare;

- reglarea sinerezei coagulului prin aciditatea produsă de culturile starter în funcţie de parametrii închegării laptelui;

- producerea de aromă (diacetil şi acetoină) precum şi CO2 din citrat care contribuie la realizarea unei structuri “deschise” şi formarea de ochiuri mici de fermentare pentru anumite brânzeturi. Acest deziderat este realizat în principal de bacteriile lactice heterofermentative. Acidul lactic intervine şi el în gustul brânzei şi, în plus, prin efectul asupra pH-ului intervine în determinarea texturii, consistenţei, elasticităţii şi capacităţii de feliere a brânzei respective;

- producerea de proteinaze şi peptidaze cu rol în maturarea brânzeturilor.

Pentru anumite brânzeturi (Emmental) se utilizează şi Propionibacterium shermanii, care fermentează acidul lactic cu producere de acid propionic, acid acetic şi CO 2 care provoacă “desenul” brânzei (ochiuri mari). Pentru brânzeturile de tip Limburger se utilizează Brevibacterium linens care contribuie la maturarea de suprafaţă a brânzei şi formează colonii roşii-orange.

Sporii mucegaiului Penicillium roqueforti se utilizează la fabricarea brânzeturilor cu mucegai în pastă (Roquefort, Stilton) iar sporii de Penicillium camemberti se utilizează pentru maturarea de suprafaţă a brânzeturilor de tip Camembert, Brie etc.

Microflora variază numeric în timp. Astfel, dacă în brânza iniţială se găsesc între 106 – 107

celule formatoare de colonii/g, pe măsură ce maturarea progresează numărul bacteriilor lactice se reduce, în funcţie de brânză şi, în principal, în dependenţă de gradul de eliminare al lactozei, de nivelul de NaCl din brânză şi/sau gradul de autoliză al bacteriilor lactice. Activitatea bacteriilor lactice este inhibată când nivelul de NaCl în apa conţinută de brânză este mai mare de 5%.

Cultura starter de bacterii lactice se foloseşte după o prealabilă păstrare la frig ( 10C) de cel puţin 5 – 6 ore în intervalul maxim de 48 de ore de la preparare.

Proporţia de cultură starter de producţie adăugată laptelui destinat fabricării brânzeturilor depinde de: calitatea laptelui, felul brânzei, activitatea bacteriilor lactice, anotimp.

Cultura starter de producţie se foloseşte atâta timp cât nu prezintă semne de degradare : întârziere în coagulare, aciditate scăzută, lipsă de aromă specifică, impurificare cu alte microorganisme.

Adaosul de CaCl2 în laptele supus maturării este necesară din următoarele motive:

- restabilirea echilibrului în săruri de calciu pentru a îmbunătăţi coagulabilitatea laptelui pasteurizat ;

- îmbunătăţirea consumului specific, ca rezultat al obţinerii unui coagul mai ferm şi reducerea tendinţei de prăfuire a acestuia în timpul prelucrării coagulului în cazan ;

- evitarea defectelor de structură a bobului şi a caşului, legate de prelucrarea unui coagul moale, cu slabă putere de contractare şi cu o slabă sinereză.

Cantitatea de CaCl2 adăugată este de 10 - 30 g CaCl2/100 l, în funcţie de tipul de pasteurizare aplicată şi de anotimp. Clorura de calciu se adaugă sub formă de soluţie 40% (50 ml/100 l lapte). Trebuie avut în vedere că la adaos de CaCl2 creşte aciditatea laptelui cu circa 1 T la un adaos de 50 ml CaCl2/100 l lapte.

361

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiÎn ceea ce priveşte maturarea laptelui înainte de coagulare, aceasta este necesară din următoarele motive :

- mărirea capacităţii de hidratare a proteinelor, afectate de pasteurizare ;

- întărirea globulelor de grăsime ;

- creşterea uşoară a acidităţii laptelui prin fermentarea parţială a lactozei în acid lactic, aciditate care împiedică dezvoltarea bacteriilor gazogene ;

- modificarea stării sărurilor minerale ;

- eliminarea gazelor din lapte.

Poate fi maturat laptele crud sau laptele pasteurizat. Laptele crud poate fi maturat natural (12 ore la 15 C) în zona de munte unde încărcătura microbiologică a laptelui este redusă. Laptele crud poate fi maturat şi prin adaus de cultură de producţie în proporţie de 0,01% cu păstrare la 14÷16 C, timp de 12 ore.

Maturarea brânzeturilor.

După sărare, "brânza crudă" trece la maturare, care este un proces complex corespunzând transformărilor enzimatice ale componenţilor coagulului. Reacţiile biochimice care au loc la maturare conferă brânzei caracteristici cu totul noi, pasta devenind mai moale, mai onctuoasă, cu gust şi miros plăcut. Sub raport tehnologic, procesul de maturare cuprinde trei faze :

prematurarea (impropriu denumită prefermentare) când are loc acidifierea pastei prin transformarea lactozei în acid lactic, o slabă degradare a cazeinei şi formarea găurilor specifice la anumite brânzeturi, prin acţiunea bacteriilor propionice ;

maturarea propriu-zisă (impropriu denumită fermentarea principală), în care au loc transformările biochimice cele mai importante, substraturile cele mai implicate fiind proteinele şi lipidele ;

maturarea finală (impropriu denumită fermentarea finală), cunoscută sub denumirea de "affinage", în care se continuă transformările biochimice dar cu o viteză mai redusă şi în care se definitivează aroma (gust şi miros) specifică brânzei respective.

Activitatea enzimelor implicate în maturare este influenţată de : compoziţia brânzei crude; structura miceliilor de cazeină şi a grăsimii; umiditatea brânzei; pH-ul brânzei; temperatura de maturare; potenţialul redox al brânzei; conţinutul de NaCl din brânză. Enzimele implicate în maturare sunt cele proteolitice şi lipolitice, cu specificaţia că, imediat după adăugarea culturilor lactice are loc transformarea lactozei în acid lactic. Consecinţa acumulării de acid lactic este scăderea pH-ului care trebuie să fie la 24 ore diferit în funcţie de felul brânzei :

- brânzeturi cu pH 5 şi peste 5 (brânzeturi cu încălzirea a doua la temperaturi ridicate);

- pH 5 şi sub 5 (în această grupă intră brânzeturile moi, Cheddar şi brânzeturile la fermentarea cărora participă mucegaiurile.

pH-ul nu trebuie să depăşească valoarea de 5,3, deoarece maturarea ar decurge prea repede (proteoliza accelerată).

În orice caz, acumularea de acid lactic este mai rapidă la brânzeturile tari şi semitari în comparaţie cu cele moi, dar nivelul final de acid lactic este mai scăzut decât la brânzeturile moi pentru că o parte din lactoză se îndepărtează la încălzirea a doua şi la presarea coagulului trecând în zer. Având în vedere că acidul lactic format se combină cu calciul din paracazeinat, rezultă că la brânzeturile tari se păstrează în brânză o cantitate mai mare de calciu sub formă de paracazeinat de Ca decât la brânzeturile moi.

Consecinţele acumulării de acid lactic sunt următoarele :

362

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui inhibarea dezvoltării microorganismelor de alterare şi producătoare de gaze ;

favorizează dezvoltarea microorganismelor consumatoare de acizi ;

influenţează consistenţa şi structura pastei, la pH optim rezultând o pastă fină, moale, gălbuie, iar la pH ridicat o pastă tare, cauciucoasă, albă şi chiar sfărâmicioasă ;

acidul lactic este el însăşi un component de aromă (gust) sau precursor de aromă, putând fi substrat pentru bacteriile propionice care-l transformă în acid propionic, acid acetic şi acid carbonic (CO2 + H2O).

În timpul maturării pH-ul creşte ajungând :

5,5 - 5,7 la brânzeturile cu pastă tare ;

5,8 - 6,6 la brânzeturile cu mucegai ;

5,2 - 5,5 la brânzeturile cu pastă moale.

Degradarea proteinelor în timpul maturării. Enzimele care acţionează asupra proteinelor, deci implicate în maturare (care au rămas în coagul) sunt :

proteaza alcalină care aparţine grupului serin-proteazelor şi care prezintă activitate de tip tripsinic. Are o activitate optimă la 37 C şi pH 7,5 … 8,0. Degradează preferenţial -cazeina în 1, 2, 3-cazeina, dar şi proteazo-peptonele. Degradează şi S2 - cazeina. k-Cazeina este rezistentă la proteoliză. Proteinele serice nu sunt afectate. Proteaza alcalină este selectiv termorezistentă (este inactivată la 142 C/16 s). Activitatea sa este influenţată de pH, concentraţia de NaCl, temperatura de maturare şi umiditatea brânzei. Importanţa proteazei alcaline este mare la brânzeturile cu mucegai de suprafaţă (Camembert) şi la brânzeturile cu pastă presată şi maturare lentă;

proteaza acidă are activitate optimă la pH 3,5 - 4,0 şi temperatura de 50 C. Acţionează preferenţial asupra S1 -cazeinei, activitatea fiind comparabilă cu cea a chimozinei ;

proteazele şi peptidazele extra- şi intracelulare elaborate de microorganismele utilizate în culturile de producţie (maiele).

Enzimele implicate în degradarea lipidelor în timpul maturării brânzeturilor pot fi :

lipoprotein-lipaza proprie laptelui. Enzima are temperatura de acţiune optimă la 30-37 C şi pH optim la 8 – 9

preparate enzimatice intenţionat adăugate, cum ar fi :

lipaze secretate de mucegaiurile folosite la fabricarea unor brânzeturi care pot produce prin -oxidare şi metil-cetone (P. roqueforti, P. camemberti) ;

lipazele elaborate de unele specii de lactobacili din culturile adăugate în laptele destinat fabricării brânzeturilor ;

lipazele produse de drojdiile care se dezvoltă la suprafaţa unor brânzeturi ;

lipazele şi esterazele bacteriilor psihotrope în măsura în care acestea sunt prezente în brânză.

Consecinţa lipolizei trigliceridelor (în principal) este acumularea de acizi graşi liberi care intervin în principal ca atare la creşterea acidităţii brânzei dar şi la aroma acesteia, mai ales la brânzeturile moi unde maturarea are loc şi sub influenţa mucegaiurilor pentru care acizii graşi liberi reprezintă substrat în -oxidare în care se formează metil-cetone, iar prin reducerea metil-cetonelor se formează şi alcooli secundari. Dacă luăm în considerare o pasteurizare eficientă a laptelui, la maturarea brânzeturilor (sub aspect proteolitic şi lipolitic) participă :

- enzimele elaborate de culturile starter de bacterii lactice folosite la maturarea laptelui ;

363

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui- enzima (enzimele) coagulantă(e) rămasă(e) în coagul ;

- enzimele secretate de microflora care infectează laptele postpasteurizare, respectiv coagulul în diferite etape de prelucrare a acestuia.

În plus, pentru anumite tipuri de brânzeturi trebuie să avem în vedere :

- activitatea proteolitică şi lipolitică a unor mucegaiuri utilizate în pastă şi la suprafaţă ;

- activitatea proteolitică şi lipolitică a Bacterium lineus ;

- activitatea proteolitică şi lipolitică a Propionibacterium shermanii;

- activitatea proteolitică şi lipolitică a unor drojdii de suprafaţă.

În mod voit pentru accelerarea maturării unor brânzeturi se utilizează preparate enzimatice lipazice şi esterazice.

PRODUSE LACTATE ACIDE

Produsele lactate acide sunt acele produse lactate care se obţin prin fermentarea lactozei din lapte cu ajutorul culturilor starter de bacterii lactice.

În realizarea unor produse lactate acide-dietetice de calitate se impun următoarele:

folosirea unor materii prime (lapte de vacă, de oaie, de bivoliţă) de înaltă calitate sub aspectul compoziţiei, caracteristicilor senzoriale şi al gradului de contaminare;

respectarea tehnologiei de obţinere atât a culturilor starter de producţie cât şi a produselor lactate acide.

Produsele lactate acide cuprind diferite sortimente de iaurt, lapte bătut, lapte acidofil şi chefirul. La obţinerea produselor lactate acide de o egală importanţă este atât prepararea culturilor starter de producţie, cât şi fabricarea propriu-zisă a produselor.

Prepararea culturilor starter de producţie

Prepararea culturilor starter de producţie (impropriu denumite maiele) implică transplantări repetate pe lapte, începând cu o cultură pură stoc (inoculum) care este preparată de un laborator specializat şi care este livrată fabricilor sub formă lichidă sau uscată.

Culturile pure stoc (inoculum) pot fi culturi singulare (formate din una sau mai multe tulpini ale aceleiaşi specii) şi mixte (formate din specii diferite).

Din cultura pură selecţionată (inoculum) lichidă sau din cea liofilizată, după reactivare, prin pasaje succesive pot fi obţinute:

cultura primară (maiaua primară sau maiaua mamă);

cultura secundară (maiaua secundară);

cultura terţiară (maiaua terţiară), care poate fi utilizată drept cultură starter de producţie (maiaua de producţie)

Cultura primară. Se obţine prin inocularea laptelui pasteurizat şi răcit cu cultura pură (inoculum) primită de la laboratorul de specialitate. Felul culturii, proporţia de inoculare, temperatura şi durata de termostatare diferă în funcţie de felul produsului pentru fabricarea căruia se foloseşte cultura respectivă. Imediat după termostatare, cultura se răceşte rapid şi se depozitează la 1…2°C până a doua zi.

364

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiCultura secundară se obţine din cultura primară (a doua zi), dar având în vedere că această cultură secundară reprezintă a doua transplantare (pasaj) ea se constituie ca un stadiu mai avansat de reactivare a culturii pure (inoculum) şi de aceea din cultura primară se inoculează în laptele destinat culturii secundare o cantitate mai mică din cultura primară, iar durata de termostatare este ceva mai redusă. Şi această cultură se păstrează la 1…2 °C, timp de 1-2 ore.

Cultura terţiară sau de producţie. Se prepară din cultura secundară (a treia zi), după aceeaşi tehnică ca şi în cazul culturii primare, însă din punct de vedere cantitativ această cultură trebuie să satisfacă necesarul producţiei, iar din punct de vedere calitativ trebuie să prezinte caracteristicile produsului respectiv de bună calitate (aspect, consistenţă, gust, miros, ş.a.).

Cultura starter terţiară sau de producţie se inoculează zilnic şi tot zilnic se controlează chimic, senzorial şi microbiologic. La folosirea culturii starter de producţie trebuie să avem în vedere următoarele:

cultura să fie pură (să nu conţină decât microorganismele specifice);

cultura să fie activă (să producă fermentaţia specifică în timp normal şi să asigure o anumită aciditate);

cultura să-şi menţină în timp însuşirile iniţiale;

cultura să fie menţinută 5-6 ore înainte de folosire, la 1…2°C, pentru a se favoriza acumularea substanţelor aromatizante;

să nu fie cultură starter de producţie mai veche de 48 ore.

În legătură cu obţinerea culturilor starter de producţie facem următoarele precizări:

în unele cazuri, impuse de producţie sau de calitatea necorespunzătoare a culturii, este necesar să se mărească necesarul de pasaje (culturi) intermediare, în aceleaşi condiţii ca la cultura secundară, în vederea corectării unor defecte. Acest lucru se impune în principal la cultura pentru iaurt, în vederea refacerii raporturilor simbiotice dintre microorganisme;

dacă cultura primară prezintă caracteristici foarte bune ea poate fi folosită direct la prepararea culturii starter de producţie (cazul folosirii culturilor pure stoc lichide).

Condiţii pe care trebuie să le îndeplinească laptele destinat fabricării produselor lactate acide-dietetice

Calitatea laptelui folosit la prepararea produselor lactate acide-dietetice determină în mare măsură calitatea produselor finite. Rezultă că trebuie recepţionat numai laptele de primă prospeţime, deci cu un grad de contaminare cât mai redus şi compoziţie normală (se exclude laptele care conţine şi colostru, lapte falsificat, lapte provenit de la animale tratate cu antibiotice, lapte mamitic, ş.a).

În cazul laptelui de vacă, acesta trebuie să corespundă următoarelor cerinţe:

- densitate, minimum 1,029;

- aciditate, maximum 17-19°T;

- titru proteic, minimum 3,2;

- proba reductazei (durata de decolorare a albastrului de metilen) minimum 3 ore.

Obtinerea Iaurtului

365

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiIaurtul este un produs lactat acid care se fabrică în numeroase ţări, în principal din lapte de vacă, cultura starter de producţie având în compoziţie două bacterii lactice: Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus şi Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, între care se creează relaţii simbiotice, ceea ce conduce la accelerarea procesului de fermentaţie şi de formare a substanţelor de aromă specifice produsului.

Schema tehnologică de fabricare a iaurtului din lapte de vacă este prezentată în figura de mai jos. Operaţiile principale sunt descrise în continuare.

Normalizare. Pentru iaurtul obişnuit laptele se normalizează la 2,8 % grăsime; pentru iaurtul slab se foloseşte laptele degresat; pentru iaurtul extra, laptele se normalizează la un conţinut de grăsime care să asigure în produsul finit 4% grăsime.

Omogenizarea laptelui este foarte importantă din următoarele motive:

- se măreşte numărul de globule de grăsime cu diametrul 2,0 µm (se formează noi globule cu noi membrane la care participă o cantitate mai mare de cazeină) ceea ce favorizează digestia în tractusul intestinal;

- se fragmentează miceliile de cazeină obţinându-se un coagul mai fin, mai stabil, cu o eliminare mai redusă a zerului;

366

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui

Schema tehnologică de obţinere a iaurtului

- se împiedică separarea grăsimii la suprafaţa produsului finit. Omogenizarea va conduce la obţinerea unui coagul (gel) care va avea globulele mici de grăsime, fin dispersate în matricea proteică, eliminându-se în acest fel efectul de ”vacuolizare“ în matricea proteică, efect care poate avea loc dacă laptele nu este omogenizat şi globulele de grăsime au dimensiuni mari (fig.13.22);

- se îmbunătăţeşte gustul produsului şi conservabilitatea acestuia deoarece o parte din fosfolipidele membranei globulelor de grăsime iniţiale trec în plasmă şi contribuie mai bine la gust, la emulsionarea globulelor de grăsime nou formate şi la conservabilitatea produsului;

367

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui- produsul finit produce o senzaţie de saţietate la un consum mai mare (300-400 g).

Omogenizarea se face la presiunea de 150-200 at.

Pasteurizarea laptelui la temperaturi ridicate (> 85°C), cu menţinerea laptelui la această temperatură timp de 20-30°C minute, are drept scop:

- îmbunătăţirea calităţii igienice a laptelui prin distrugerea sigură a microorganismelor - forme vegetative;

- îmbunătăţirea mediului pentru dezvoltarea bacteriilor lactice (laptele) prin distrugerea sistemului lactoperoxidazic (inactivarea lactat-peroxidazei), eliminarea oxigenului şi formarea unor compuşi cu acţiune reducătoare (eliberarea de grupări -SH);

- îmbunătăţirea consistenţei iaurtului deoarece prin încălzirea laptelui la temperatura > 85°C şi menţinerea acestuia la 85-95°C are loc o denaturare a proteinelor serice şi asocierea lor cu K-cazeina miceliilor de cazeină ceea ce favorizează obţinerea unui coagul mai fin care reţine mai bine zerul (hidratarea proteinelor este mai bună).

Consistenţa coagulului se îmbunătăţeşte şi prin creşterea gradului de hidratare a cazeinei prin trecerea parţială a fosfaţilor coloidali în săruri insolubile. Pasteurizarea şi menţinerea în vane se face sub agitare continuă.

Concentrarea laptelui este practicată numai în cazul fabricării iaurtului extra. Concentrarea se face până la 15% substanţă uscată (în produsul finit). La concentrare volumul iniţial al laptelui se reduce cu 10-20%. Prin concentrarea laptelui se asigură stabilizarea structurii proteinelor, mărirea conţinutului de grăsime raportat la substanţa uscată ceea ce asigură un produs finit cu o consistenţă mai fermă, dar mai cremoasă fără separare de zer.

În unele cazuri creşterea conţinutului de substanţă uscată se face prin adaus de cazeinat/coprecipitat, lapte praf degresat sau lapte concentrat.

Răcirea laptelui. Răcirea laptelui se practică imediat după pasteurizare sau concentrare, urmărindu-se ca temperatura laptelui să fie cu puţin deasupra temperaturii de dezvoltare a culturii starter adăugate. Răcirea se execută în aceeaşi vană în care s-a făcut pasteurizarea sau menţinerea laptelui şi durează 15…30 minute până se atinge temperatura de 45…48°C.

Însămânţarea (inocularea) laptelui se face cu cultura starter de producţie menţionată anterior. În acest scop, cultura se omogenizează, se diluează cu lapte în raport 1:0,5 şi se introduce în laptele destinat producţiei de iaurt, care trebuie să fie agitat puternic, în vederea repartizării cât mai uniforme a culturii; în caz contrar particulele (grunjii) de cultură starter vor constitui centri de fermentaţie puternică determinând apariţia în coagul a golurilor de fermentare (spaţii umplute cu zer). Se adaugă 0,5-2% cultură starter de producţie (cu un exces de 0,1-0,2% faţă de necesarul stabilit teoretic).

Repartizarea în recipientele de desfacere. Ambalajele folosite (sticlă, plastic, carton parafinat) trebuie să fie bine igienizate. Repartizarea în ambalajele de desfacere se face în instalaţii automate, în tot timpul turnării iaurtul din vana din care se preia laptele trebuie să fie sub agitare.

Termostatarea produselor ambalate şi introduse în navete se face în camera termostat, la temperatura de 42…45C, pentru o durată de 2,5 … 3 ore. Respectarea strictă a temperaturii de termostatare este obligatorie deoarece:

- o temperatură mai mare favorizează dezvoltarea lactobacililor, consecinţa fiind obţinerea unui iaurt cu aciditate ridicată, gust acru şi aromă slabă;

- o temperatură mai scăzută favorizează dezvoltarea streptococilor obţinându-se un iaurt cu aromă bună, dar cu aciditate redusă şi deci fără gust specific.

Momentul final al întreruperii fermentării se poate stabili: senzorial, prin aprecierea coagulului

368

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluicare nu trebuie să aibă zer eliminat, iar la înclinarea recipientului coagulul nu trebuie să se desprindă de pereţii ambalajului şi să nu elimine zer; chimic prin determinarea acidităţii titrabile care la iaurtul de vacă trebuie să fie 80-90°T. Mai precis punctul final al termostatării poate fi determinat potenţiometric prin măsurarea pH-ului (pH final 4,65-4,7).

Răcirea şi depozitarea produsului. Răcirea se realizează în două etape:

- prerăcire la temperatura de 20°C în timp de 2,5-3 ore, cu scopul de a se realiza întărirea coagulului şi prevenirea separării zerului (se realizează mai bine stabilitatea gelului proteic);

- răcirea propriu-zisă la temperatura de 2…8°C, în care caz coagulul devine mai compact, gustul şi mirosul mai bine evidenţiate. Răcirea propriu-zisă are loc 10-12 ore.

Depozitarea iaurtului la producător trebuie să se facă la temperatura de 2…4 °C şi pe o durată cât mai mică, pentru a evita apariţia unor defecte.

Operaţiile de termostatare, prerăcire, răcire şi transport trebuie să se facă fără manipulări brutale care ar putea produce spargerea coagulului şi eliminarea zerului.

Defectele ce pot să apară la fabricarea iaurtului sunt menţionate

Defecte ce se pot constata la iaurt

Defectul Cauze Măsuri de prevenire

Coagul moale

Lapte de calitate inferioară

Însămânţare (inoculare) la temperaturi scăzute

Folosirea de cultură cu activitate redusă

Nu se foloseşte decât lapte de calitate.

Se respectă parametrii de termostatare.

Se utilizează o cultură proaspătă.

Coagul buretos-spongios

Pasteurizare sub temperatura prescrisă

Stare de igienă necorespunzătoare a secţiei

Apa tehnologică necorespunzătoare microbiologic

Respectarea regimului de pasteurizare.

Igienizarea perfectă a secţiei de fabricaţie.

Evitarea folosirii apei necorespunzătoare microbiologic.

Gust fad Temperatura de fermentare scăzută, când se dezvoltă bine streptococii

Respectarea temperaturii de termostatare pentru dezvoltarea atât a streptococilor cât şi a lactobacililor.

Gust de supra-fermentat, amar,

fără arome

Lapte necorespunzător

Temperatura de fermentare prea mare care favorizează dezvoltarea lactobacililor

Durata mare de termostatare

Răcirea întârziată şi insuficientă după fermentare

Sortarea laptelui.

Se respectă temperatura de fermentare de 43-45°C.

Se urmăreşte momentul coagulării.

Se respectă treptele de răcire.

Gust de drojdie, de mucegai

Contaminarea culturii sau a iaurtului cu drojdii sau mucegaiuri

Igienizare necorespunzătoare a ambalajelor şi închidere defectuoasă

Se înlocuieşte cultura starter de producţie.

Se iau măsuri de igienizare a secţiei, ambalajelor, etc.

369

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria lapteluiDefectul Cauze Măsuri de prevenire

Consistenţa filantă,

mucilaginoasă

Cultură veche contaminată cu Lb. Acidophilus

Înlocuire cultură starter şi verificarea purităţii.

Separare zer

Suprafermentarea prin depăşirea duratei şi temperaturii

Răcire insuficientă şi lentă

Agitare recipiente în timpul fermentării şi post-fermentare

Se respectă parametrii de termostatare.

Se respectă fazele răcirii.

Se manipulează atent ambalajele, cu evitarea de şocuri, agitări.

Apariţia abundentă de

gaze

Prezenţa bacteriilor coliforme şi a drojdiilor în cultură

Tratament termic nesatisfăcător

Igienă necorespunzătoare

Înlocuirea culturii starter de producţie

Pasteurizarea laptelui la temperaturi 85°C cu menţinere

Igiena corectă a secţiei în ansamblul său (spaţii, utilaje, ustensile)

Gust metalic, uleios, seos

Urme de metal (fier) provenind de la utilaje, apă

Acţiunea luminii asupra produsului

Folosirea numai de utilaje din inox şi efectuare de analiză apă

Păstrarea produsului fără lumină naturală (în depozite fără geamuri)

Gust de săpun

Formarea de săpunuri din acizi graşi liberi şi metale alcaline sau alcalino pământoase din apă

Utilizarea de materie primă de primă prospeţime şi pasteurizată

Analiza apei pentru spălare recipiente (ambalaje)

Caracteristicile produsului finit. Produsul finit trebuie să corespundă următoarelor caracteristici:

Senzoriale:

- aspect şi consistenţă : coagul compact, omogen, fără bule de gaze şi fără zer eliminat, cu aspect de porţelan la rupere (se admite max. 2% zer eliminat la iaurtul foarte gras şi max. 5 % la cel gras şi slab);

- culoare: albă, cu nuanţă gălbuie mai ales când iaurtul este fabricat din lapte de vacă;

- gust şi miros: plăcut, acrişor, aromat.

Chimice

Extra Gras Slab

Grăsime, % min.

Substanţă uscată, % min.

Aciditate, °T

4

11,3

75-145

2,8

11,3

75-140

-

8,5

75-140

Microbiologice:

- bacterii patogene - lipsă;

- bacterii coliforme - 5 pentru iaurtul în ambalaje de desfacere şi 50 pentru iaurtul în bidoane.

370

Folosirea enzimelor şi microorganismelor în industria laptelui 371