No module Published on Offcanvas position

2.7.3. Реологические характеристики кислотного сгустка

Забодалова и Паткуль исследовали процесс структурообразования при кислотном свертывании молока кинетико-реологическим методом по изменению эффективной вязкости. По аналогии с сычужным свертыванием, они выделили четыре стадии кислотного свертывания: индукционный период, когда вязкость практически не меняется; стадию флокуляции (наибольшой рост вязкости); метастабильного равновесия (вязкость не меняется); синеретическую стадию (вязкость снижается). Продолжительность стадий зависит от состава и степени зрелости моло­ка, кислотообразующей активности закваски, температуры. Отношение суммы времени индукционного и флокуляционного периодов к продол­жительности индукционного периода - величина практически постоян­ная и может служить критерием завершенности процесса структурообра­зования. Во время свертывания молока термофильным стрептококком и болгарской палочкой последнее перемешивание сгустка можно прово­дить по истечении промежутка времени, в два раза превышающего про­должительность индукционного периода. Это обеспечивает хорошую консистенцию и отсутствие отделения сыворотки в продукте.

Кислотный сгусток, как и сычужный, имеет вязкоэластичные свой­ства: при воздействии напряжений он обладает текучестью и эластич­ной деформацией. Сопротивление его действию внешних напряжений характеризуется модулем сдвига, равным отношению напряжения сдви­га к деформации сдвига. Зависимость модуля эластичности от количе­ства и типа связей в сгустке при напряжениях, намного меньших преде­ла прочности, выражается уравнением (4) (разд. 2.5.4). Вязкостные свой­ства сгустка характеризуются модулем потерь (G ") и тангенсом потерь (tg = G'/G "), где G' модуль запаса (storage modulus). Для характеристики реологических свойств кислотных сгустков и свежих кисломолочных сыров также используют вязкость и другие показатели.

Реологические показатели кислотных сгустков, определяемые раз­ными авторами, очень трудно сравнивать, так как они сильно зависят от методов их определения. Об этом красноречиво свидетельствуют ре­зультаты исследований голландских ученых, приведенные на рис. 2.15. На нем показано изменение модуля эластичности кислотных сгустков в сравнении с сычужным сгустком. В этом опыте кислотные сгуст­ки получали двумя способами. В первом восстановленное молоко под­кисляли соляной кислотой до pH 4,6 при 1° С, затем нагревали со ско­ростью 0,5° С в мин. Гель начал образовываться при температуре выше 10° С, т. е. спустя 18 мин после внесения кислоты. По второму способу в молоко вносили ацидоген - глюконо-δ-лактон (ГДЛ), pH в нем сни­зился до 4,6 через 24 ч при 30° С. Для предотвращения развития микро­флоры в обоих случаях в молоко вносили 0,01% тиомерсала. Отсчет времени вели с начала нагревания молока или добавления в него ГДЛ, в сычужном сгустке - с момента внесения сычужного порошка.

G' кислотных сгустков возрастал линейно по отношению к времени выдержки геля на всем протяжении наблюдения (семь суток), однако в варианте с подкислением НС1 он был намного выше, чем в варианте с ГДЛ, и существенно выше, чем в сычужном сгустке. Аналогичные ре­зультаты получены в другом опыте, проведенном в этой же лаборатории (табл. 2.7), в котором модуль эластичности кислотного сгустка, получен­ного при быстром подкислении молока, в 10 раз превышал соответст­вующий модуль сычужного сгустка. Этот гель не показывал при­знаков синерезиса в течение нескольких часов даже после разрезки и смачивания. Кислотный сгусток, полученный в результате роста в обез­жиренном молоке молочнокислых бактерий, может выделять сыворотку сразу после разрезки. Авторы опытов не объясняют разницу в значениях модуля кислотных сгустков. По-видимому, она обусловлена тем, что в варианте с внесением НС1 скорость образования сгустка была слишком высокой, во втором - слишком низкой, в результате чего в пер­вом варианте сгусток оказался слишком грубым, а во втором - слишком нежным. Таким образом, при медленном нарастании кислотности в ва­рианте с внесением в молоко ГДЛ модуль G' сгустка, характеризующий его эластичность, был значительно ниже, при слишком быстром - значи­тельно выше, чем в сычужном сгустке. При производстве свежих кисло­молочных сыров молоко свертывается, в зависимости от вида сыра, от 0,9 (Останкинский) до 6-16 ч (Клинковый, Домашний), что должно со­провождаться широким диапазоном прочности их сгустков.

Модуль эластичности сычужного сгустка достиг максимума (-180 Па) через 9 ч после внесения в него реннина, после этого через 12-24 ч он стал уменьшаться. Проницаемость сычужного сгустка возрастала в те­чение 24 ч после его образования (Roef, 1986). Снижение G' и увеличение проницаемости сычужного сгустка возможны в том случае, если часть казеиновых прядей в этом сгустке со временем разрушится, количество и размеры пор при этом увеличатся. В кислотных сгустках G' все время возрастал, а проницаемость не изменялась. Тангенс потерь сычужного сгустка был выше, чем в кислотных. В обоих вариантах ки­слотного сгустка тангенс потерь был одинаков.

Тангенсы потерь сычужного и кислотных сгустков при высокой скорости вращения цилиндра в динамическом реометре, использован­ном для его определения, были почти одинаковыми, при низкой скоро­сти он был значительно выше в сычужном сгустке (рис. 2.16). Эти раз­личия кислотного и сычужного сгустков можно объяснить только большей мобильностью связей белок-белок в сычужном сгустке, в кото­ром связи через МФК играют роль своеобразных шарниров.

Значения модулей (С и G") снижались в сычужном и кислотных сгустках при повышении температуры после их образования, несмотря на важность гидрофобных взаимодействий в формировании сгустков (табл. 2.6).

Авторы этой работы объясняют данное противоречие тем, что повышение температуры усиливает гидрофобные взаимодейст­вия внутри мицелл, что приводит к их сжатию и ослаблению связей ме­жду ними. Доказательством этого является то, что в сычужном сгустке понижение температуры вначале вызывает снижение G' и только после снижения он начинает увеличиваться, достигая после ~ 30 мин более высокого уровня, чем тот, который был до начала снижения температу­ры. О сжатии мицелл при повышении температуры свидетельствует также уменьшение их гидродинамического объема (Darling, 1982). Сжатие мицелл ослабляет взаимодействие между ними, что и вызывает снижение значений модулей при подъеме температуры. Неза­висимо от причины, уменьшение прочности обоих сгустков с повыше­нием температуры является экспериментально установленным фактом.

Величины G' и G" кислотных сгустков молока зависят от pH и ионной силы. Максимального значения они достигали при pH 4,5 (сгу­сток не образовывался при pH выше 4,9 и ниже 4,5). Увеличение или уменьшение ионной силы изменением содержания NaCl уменьшает прочность и вязкость сгустков. Влияние pH и ионной силы на прочность сгустков осуществляется через связи между положительно и отрица­тельно заряженными участками мицелл (табл. 2.6).

Вязкость кислотного сгустка снижается при увеличении времени деформации, что указывает на слабую сопротивляемость его каркаса напряжениям сдвига. Увеличение содержания белка в молоке по­вышает вязкость и модуль G' сгустка и свежих сыров.