Обычно йогурт, поставляемый на рынок, имеет одну из трех типов консистенций - с ненарушенным сгустком (густой), с нарушенным сгустком (перемешаный) и жидкий (питьевой) йогурт, причем у каждого типа совершенно различные физические характеристики. Например, типичную гелевую структуру йогурта с ненарушенным сгустком
невозможно спутать с полужидкой консистенцией перемешаного йогурта, однако низкая вязкость некоторых его сортов довольно часто не оставляет потребителю другой возможности, как только их пить. О подобных изменениях внешнего вида продукта, очевидно, можно лишь сожалеть, и хотя порой невозможно избежать ухудшения
качества, вопрос получения продукта с требуемой вязкостью остается одним из самых актуальных. На практике каждый производитель каким-тообразом приспосабливается к принятому стандарту предприятия по вязкости (или консистенции — в случае йогурта с ненарушенным сгустком) и впоследствии действует в соответствии с этими нормативами, так что текущий контроль этих физических характеристик становится обычным звеном общей системы контроля качества.
10.5.2.1 Йогурт с ненарушенным сгустком
Существенным признаком йогурта такого типа является его плотная гелевая структура, в связи с чем обращаться с ним следует так, чтобы не нарушить сгусток. При этом для анализа его может использоваться метод падающего шарика, однако более удобен метод с применением пенетрометра. Стержень и конус подбираются так, чтобы глубина проникновения в готовый для продажи образец продукта не превышала трети его высоты в упаковке. Риск влияния кромки упаковки может быть снижен до минимума путем выбора индентора с диаметром, не превышаю-
щим половины диаметра стаканчика. Учитывая эти ограничения, можно без труда выбрать нужное соотношение массы образца и индентора. Форма образца (плоская или конусообразная) также может изменяться, и легко можно анализировать пробы с содержанием СВ 12-16 г/100 г. Кроме того, вес пробы/индентора может меняться в
зависимости от температуры продукта (например, для анализа некоторой упаковки при 42 °С непосредственно после сквашивания может применяться более легкий индентор, а для анализа более плотного сгустка, полученного при выдержке йогурта в течение 24 ч при 7 °, - более тяжелый). Эти изменения позволяют различать образцы по
плотности геля при заданной температуре, и тот факт, что подобные сравнения возможны при 42 °С, позволяет предсказать консистенцию готового продукта еще до его окончательного охлаждения.
Таким образом, этот способ представляется и надежным, и достаточно гибким, в связи с чем получение йогурта с заданными свойствами становится реальным. Если такая информация необходима в исследовательских целях, то повысить воспроизводимость результатов можно за счет применения компьютерного анализатора структуры. Другие физические свойства, а также некоторые пороки, например, неоднородная структура (комковатость) обычно определяются с помощью органолептического анализа. Эти вопросы будут рассмотрены ниже.
10.5.5.2 Перемешанный и питьевой йогурты
Рассмотрены различные методы измерения вязкости йогуртов с различной степенью текучести, причем выбор метода на практике зависит от предпочтений того или иного работника лаборатории. Поэтому в настоящее время основное внимание уделяется проведению объективных сравнительных исследований отобранных проб или сравнения результатов анализируемой пробы с ожидаемыми показателями, характерными для продукта хорошего качества. Для этого используются различные несложные приемы.
На некоторых небольших предприятиях применяют самые простые приемы анализа, например:
• помещают пробу йогурта на выпуклую сторону столовой ложки и затем слегка наклоняют ее вниз; скорость, с которой йогурт стекает с ложки, отражает его вязкость; тот же прием помогает обнаружить нарушения структуры сгустка;
• вставляют пластмассовую чайную ложку в упаковку готового к продаже йогурта, и если она остается в вертикальном положении, то вязкость продукта считается приемлемой.
Хотя эти приемы довольно субъективны, опытному работнику они многое говорят о качестве получаемого продукта.
Однако обычно больше полагаются на методы, которые можно воспроизвести, причем количество таких методов довольно велико. Так, описано применение наклонного вращающегося цилиндра, который наклоняется до тех пор, пока из него не начинает вытекать йогурт; угол, необходимый для начала истечения, принимается за меру вязкости продукта. Удобной единицей для сравнения может служить время, необходимое для погружения стандартного металлического шарика в определенный объем йогурта, а также скорость истечения йогурта через воронку с калиброванным размером отверстия (например, в случае воронки Постгумуса вязкость йогурта измеряется временем, необходимым для прохождения «поверхности» образца йогурта от начальной трчки до центральной метки). Аналогичный подход используется в Нидерландах, ЮАР и в Швеции. Существуют сторонники измерения вязкости по времени, необходимому для стекания пробы йогурта по наклонной плоскости (с использованием преграды или без нее), а также сторонники применения «гирьки», однако наиболее универсальным способом является применение ротационого вискозиметра или аппарата торсионного принципа действия.
Еще один эмпирический метод измерения реологических свойств перемешаного йогурта известен как измерение при помощи «консистометра Боствика». Этот прибор представляет собой наклонный (с регулируемым уклоном) прямоугольный лоток из нержавеющей стали, оснащенный отделением со снимающейся дверцей. Он может использоваться непосредственно в цехе, где пробу йогурта помещают в указанное отделение, затем открывают дверцу и по особой шкале измеряют скорость перемещения пробы. При этом йогурт с меньшей вязкостью перемещается быстрее.
Проще всего работать с ротационным вискозиметром (типа вискозиметра Брукфильда), и его используют довольно часто. Выбрав тип рабочего органа и скорость его вращения для конкретного продукта, можно успешно сравнивать различные партии продукта. Еще более предпочтительна система Гелипат, где индентор во время вращения поднимается вертикально вверх, так как в этом случае уменьшается вероятность синерезиса за счет локального нарушения структуры сгустка и связанного с этим занижения показаний. При этом желательно заранее оговорить
уменьшение вязкости перемешаного йогурта за тот или иной период времени и физические свойства питьевого йогурта. Для более плотных перемешаных йогуртов (типа лабне или «греческих» йогуртов) было предложено использовать анализаторы структуры Стивенса или приборы, основанные на пробе на сжатие. Методы контроля при работе с партиями продукта, отличающимися от описанных выше, определяются самим предприятием, однако совершенно ясно, что контроль этих показателей качества необходимо вести постоянно.
Вместе с тем, хотя подобные методы по своей простоте и скорости удовлетворяют основным требованиям текущего контроля качества, некоторые специалисты считают, что получаемые показатели не отражают истинных свойств продукта, поскольку сдвигающий эффект рабочего органа нарушает целостность сгустка. Очевидно, что сама
технология перемешанного йогурта предполагает нарушение целостности образовавшегося сгустка, но при этом он подвергается некоторому восстановлению в процессе охлаждения. Поэтому предполагается, что поскольку перемешанный йогурт представляет собой вязкопластичную среду, он обладает рядом свойств, присущих вязким
жидкостям, и одновременно свойствами, присущими твердым телам. Поэтому лучше применять осцилляторные методы (основанные на принципе колебания). Таким образом, йогуртовый гель - это особая структура, состоящая в
основном из казеина. Последовательно связанные между собой цепочки белков образуют гетерогенную трехмерную гелевую сетку, удерживающую свободную воду. Любые факторы, влияющие на свойства этой гелевой сетки и меняющие природу и количество белковых взаимодействий, отражаются и на водоудерживающей способности геля. Известно, что такая гелевая структура включает в себя как ковалентные (тиолодисульфидный обмен), так и нековалентные связи. Поясняется, что физические характеристики отдельных гелей определяются прочными (ковалентными) связями, формируемыми при агрегации белковых частиц. Кроме этого, конечная структура получаемого геля зависит также и от количества более слабых, обратимых взаимодействий, возникающих между частицами до формирования прочных связей. В результате реологические свойства геля обусловливаются количественным соотношением между прочными и слабыми связями.
Еще одним фактором, влияющим на физические характеристики йогурта, является распределение белок-белковых связей в гелевой сетке. Взаимосвязь между концентрацией белков, распределением белок-белковых связей и реологическими свойствами получающегося в результате геля исследовалась многими специалистами. Было выявлено, что в гомогенных гелях все эти компоненты влияют на формирование гелевой сети, а в негомогенных средах (таких, как йогурт) наблюдаются плотные белковые «узлы», включающие более одной точки разветвления;
влияние белково-белковых связей на пластичность геля уменьшается по мере сокращения количества нагруженных цепочек.
При исследовании консистенции йогурта с ненарушенным сгустком с помощью пенетрометра или анализатора структуры или вязкости перемешаного йогурта с применением одного из указанных ранее способов, наблюдается нарушение целостности внутренней структуры сгустка (разрыв цепочки казеиновых мицелл, формирующих
трехмерную сетку, которая удерживает жидкую фазу. Тем не менее при анализе подобной структуры с помощью специального реометра с регулируемой нагрузкой можно с минимальным воздействием на внутреннюю структуру продукта определить два параметра, характеризующие вязкость и пластичность данного геля.
Реометр «Реотех» с регулируемой нагрузкой представляет собой типичный пример прибора, используемого для динамических измерений, где осциллирующая поверхность образована параллельной пластиной диаметром 20 мм.
Зазор между ней и стационарной поверхностью может изменяться, однако для мягких йогуртовых гелей обычно применяется зазор в 10 мм. На практике частота и амплитуда синусоидальных волн, генерируемых передвижной пластиной, устанавливается в зависимости от исследуемого продукта таким образом, чтобы показания прибора попадали в так называемую зону линейной вязкоэластичности. В этой зоне при приложенной нагрузке, достаточной для разрушения материала, как модули сдвига, так и граничные участки не зависят от растяжения и сжатия. Для йогурта типичны следующие условия:
• йогурт с ненарушенным сгустком: частота 0,25 Гц; амплитуда 0,015 мНм (минимум), 0,15 мНм (максимум);
• перемешанный йогурт: частота 0,25 Гц; амплитуда 0,008 мНм (минимум), 0,08 мНм (максимум); все измерения производятся при температуре 25 °С.
После установки параметров можно измерить модуль мгновенной упругости. Этот показатель отражает накопленную в материале энергию, образованную преобразованием структуры во время деформации — твердые тела стремятся восстановить исходное состояние после снятия нагрузки, и поэтому показатель отражает эластичные характеристики продукта. После этого можно определить модуль, который отражает величину энергии, потерянной в течение цикла деформации, и может служить характеристикой вязкостных свойств данного материала. Считается, что подобные измерения должны давать точную картину структуры геля.
Увеличение концентрации белка вызывает увеличение пространства, занимаемого белковой сеткой, и вследствие этого — ограничение мобильности свободной воды, в связи с чем можно ожидать более высоких значений компонента вязкости. Можно также отметить, что во всем измеряемом диапазоне значения модуля упругости выше, чем модуля потерь, связанного с диссипацией энергии в материале. Это подтверждает мнение, высказанное в многочисленных работах, о том, что йогурт можно отнести к вязкоэластичным системам. Похоже, и количество, и распределение белковых связей в сетке геля зависит от содержания белка. Есть основания предположить, что природа сил взаимодействия особым образом зависит от анализируемых переменных; так называемый тангенс потерь свидетельствует о природе этих сил взаимодействия в геле, либо о методах, использовавшихся для повышения СВ в молоке (обогащение сухим обезжиренным молоком или использование УФ-ретентата), либо о жирности молочной основы. Тем не менее, как уже было показано в главе 2, на реологические свойства йогурта могут влиять и условия производства. В ходе некоторых исследований было выявлено, что
• на скорость сдвига и ее зависимость от времени влияют как присутствие пектина, так и клубничного (земляничного) концентрата;
• тепловая обработка молочной основы влияет на прочность геля;
• реологические свойства йогурта, приготовленного с использованием культур, не образующих экзополисахариды, или йогуртов с NaCl, сахарозой или сорбитолом также подробно описаны.
Все эти исследования реологических свойств йогурта производились после его расфасовки, тогда как в других работах описаны способы измерения характеристик геля и непрерывного контроля формирования молочного геля непосредственно в процессе производства. При этом для контроля использовался инверсивный фотоэлектрический
метод, позволяющий измерять теплоотдачу или коэффициент пенетрации. Судя по полученным результатам, можно предположить, что степень чувствительности этого метода зависит от соотношения жир:вода.
И действительно, исследование реологических свойств в динамике показывает различия характеристик йогуртов с нарушенным сгустком, которые невозможно выявить при использовании разрушающих методов контроля, в частности вискозиметров. К недостаткам подобного подхода можно отнести то, что соответствующее оборудование стоит довольно дорого (особенно по сравнению со стоимостью вискозиметра) и что выполнение таких измерений требует определенных технических навыков. В связи с этим в повседневной практике контроля качества такие системы вряд ли найдут широкое применение.
