XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Коагуляция–это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения частиц во внешнем силовом поле. 

В результате Коагуляции образуются агрегаты — более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных) частиц. Первичные частицы в таких скоплениях соединены силами межмолекулярного взаимодействия  или через прослойку окружающей  среды. Коагуляция сопровождается  увеличением частиц  и уменьшением их числа в объёме дисперсионной среды — жидкости или газа.

         Различают быструю и медленную Коагуляцию.

 При быстрой Коагуляции почти каждое столкновение частиц  приводит к  присоединению. При медленной Коагуляции  соединяется часть сталкивающихся частиц.

Сгусток - сплетенная жесткая фракция белков молока с пребыванием растворенных жиров, которую позже можно просто отделить от водянистой (сыворотки). 

Коагуляция белка молока бывает скрытой и истинной.

При скрытой коагуляции мицеллы связываются вместе не всей поверхностью, а лишь на некоторых её участках, образуя пространственную мелкоячеистую структуру - гель. При нарушении стабильности всех либо большей части частиц дисперсной фазы гель обхватывает весь размер дисперсной среды (начального молока). Скрытую коагуляцию называют просто коагуляцией, гелеобразованием либо сворачиванием. 

Истинная коагуляция заключается в полном соединении коллоидных частиц и выпадении дисперсной фазы в осадок. 

Коагулянты — это вещества, выполняющие несколько функций, но самое основное , они сформировывают желеобразный сгусток, отделяют плотные части молока от водянистых.

Виды коагулянтов:

Химозин - сычужный фермент животного происхождения из желудков телят.

Пепсин - сычужный фермент животного происхождения из желудков коров.

Вегетарианский химозин - протеин, выращенный в лабораторных условиях, полностью соответствующий телячьему.

Микробиальный ренин (пепсин) изготавливается из водорослей и грибов.

В наше время уделяется огромное внимание вопросам биоценности и повышению выхода пищевых товаров, а так же получению новых форм пищевой продукции.

Коагуляцию применяют для очистки сточной воды. Вещества, которые находится в смесях в мелкодисперсном и эмульгированном состоянии, удалять трудно. Посторонние частички имеют чрезвычайно мелкие размеры, окружены значительным числом молекул воды, отчасти прикреплены к ним.Процесс коагуляции изменяет межмолекулярные связи в системе, содействует укрупнению частиц примесей, отделению их от растворителя.

Коагуляция молока

Свертывание молока является немаловажным технологическим действием при производстве кисломолочных продуктов. Этот процесс основан  на коагуляции казеиновых мицелл, которые в свою очередь вызваны разными основаниями, к примеру, действием протеолитических ферментов, солей, спиртов, кислот либо высокой температуры. Так же происходит коагуляция при действии всех этих факторов.  Коллоидная стабильность мицелл казеина обоснована  наличием на их поверхности «волоскового» слоя, который состоит из гидрофильных макропептидных остатков k-казеина и обеспечивающего стерическое ограничение для сближения мицелл. Разрушение волоскового слоя может привести к потере коллоидной стабильности мицеллярной системы. В период  сычужного свертывания происходит отщепление гидрофильных макропептидных волосков k-казеина протеолитическим ферментом, к примеру, химозином. Это приводит к разрушению защитного слоя и потере коллоидной стабильности.Разные механизмы разрушения защитного слоя мицелл вызывают определенные сложности при разработке всепригодной модели коагуляции молока. 

Продолжительность коагуляции для каждого рецепта определяется персонально, также она зависит от определенного молока. Коагуляция казеина и гелеобразование является важным процессом, происходящим при выработке кисломолочных продуктов. Рассчитать время коагуляции можно , замерив точку флокуляции. Точка флокуляции - это период, за который «схватывается» молоко под действием коагулянта (т.е. начинает преобразовываться из воды в гель). 

Процесс коагуляции проходит в три стадии:

Время флокуляции - от прибавления коагулянта до точки флокуляции

Время коагуляции - от прибавления коагулянта до образования гелеобразной формы - сгустка 

Время флокуляции – свертывание сгустка

Общее время коагуляции (время сворачивания) можно найти по формуле:

, где

K - время коагуляции (мин)

F – время флокуляции (мин)

M – мультипликатор флокуляции

Мультипликатор флокуляции - коэффициент, индивидуальный для каждого сорта сыра. Существует таблица для выбора мультипликатора флокуляции:

Вид сыра	Мультипликатор флокуляции
Мягкие сыры	3,5 – 8
Полутвердые сыры	2,5 – 4
Твердые сыры	1,5 - 3

После коагуляции молока необходимо протестировать сгусток на чистое отделение. Должна получиться желеобразная субстанция, которую можно нарезать на порционные куски.

Термокислотный метод сворачивания молока основан на одновременной коагуляции молочного казеина и сывороточных белков под действием кислоты и  температуры. С помощью него можно правильно применить молочное сырье. Степень использования белков при этом способе составляет до 96%, тогда как при кислотной коагуляции около 85%, а при сычужной – приблизительно 80%. Белковая продукция, которая получается термокислотным способом имеет высокую биологическую и пищевую ценностью, так как в нее входят сывороточные белки. В термокислотный процессе ускорение коагуляции обусловлено несколькими дополнительными факторами. Во-первых, из-за смещения изоэлектрической точки комплекса «казеиновая мицелла» – «сывороточные белки» свертывание начинается там , где рН больше. Но после осаждения денатурированных сывороточных белков изоэлектрическая точка мицелл изменяется от рНi ≈ 4,7 до рНf ≈ 5,2 [1–3], тогда как свертывание молока при температуре 90±5 ºС происходит при добавлении кислотообразующего компонента в количестве, обеспечивающем кислотность среды коагуляции (молоко + кислотный агент) рН ≈ 6. Во-вторых, из-за повышения температуры заметно увеличивается кинетическая энергия хаотического движения частиц, что увеличивает эффективность их прикосновения и повышает вероятность слипания. Однако средняя энергия теплового движения E пропорциональна абсолютной температуре T. В-третьих, повышение температуры сопровождается значительным понижением вязкости среды, что приводит к ускорению частиц и к ускорению коагуляции. Вязкость молока при повышении температуры от 25±5 до 90±5 ºС уменьшается примерно в 2–3 раза, во столько же раз увеличивая подвижность мицелл. В-четвертых, при высокой температуре после увеличения энергии и ускорония частиц уменьшается толщина двойного электрического слоя, который обеспечивает коллоидную стабильность мицелл.

Кислотная коагуляция

Разработка термокислотного сворачивания молока имеет довольно широкие возможности благодаря ряду преимуществ.В первую очередь, этот метод получения молочного сгустка характеризуется высочайшей степенью извлечения белков из молочного сырья за счет осаждения сывороточных белков вместе с казеином.  Сывороточные белки имеют сбалансированный аминокислотный состав, что, следовательно, увеличивает биологическую ценность продуктов, приобретенных на базе термокислотного сворачивания.

Кислотная коагуляция казеина под действием образовавшейся при молочнокислом брожении лактозы случается при выработке кисломолочных напитков, сметаны, творожных изделий и новых кисломолочных сыров. Кислотная коагуляция казеина может происходить под действием ферментов (молочнокислое брожение), и в результате влияния химических веществ (добавления к молоку кислоты). При нормальных условиях сквашивания, когда температура молока выше 15–20 °С, казеин может легко поменять свои кислотно-основные свойства.

Кислотный способ заключается в свертывании молока в изоэлектрической точке казеина (pH 4,6) методом неспешного образования микробами кислот либо внесения в молоко кислот (обычно соляной), либо ацидогенов (к примеру, глюколактона). Он применяется в производстве новых сыров либо сыров с маленькими сроками созревания. Энзимы, которые участвуют в созревании сычужных сыров, не активны в кислых сырах из-за небольшого pH. Степень трансформации белков и липидов молока в кисломолочных сырах меньше, вкус слабее, чем у сычужных сыров.В данном случае коагуляция молока случается при pH 5,1-5,4 (в изоточке параказеина). Добавление энзимов , которые свертывают молоко, благоприятно влияют на скорость сворачивания, прочность сгустка и выделение сыворотки, но при pH кислотносычужной коагуляции молока происходит крупное изменение мицелл казеина, что быстро меняет структуру сгустка и сыра по соотношению с такими при сычужном свертывании. Сгусток, который образуется в производстве сыров кислотно-энзиматическим способом, по своим свойствам схож с кислотным сгустком, качество товаров — ближе к кисломолочным сырам.

Сычужная коагуляция

Свертывание белков молока сычужным ферментом является одним из более принципиальных действий при выработке сыра. От скорости получения, структурно-механических и синеретических параметров сычужного сгустка за­висят структура, консистенция, рисунок и иные характеристики сыра. 

Свертывание казеина молока при добавлении в него сычужного фермента является необратимым процессом.Сычужный фермент (химозин) представляет собой трудное органическое вещество, вырабатываемое в желудке телят, ягнят и другого младенца рогатого скота. Подобное вещество содействует расщеплению и переработке молока матери, употребляемое детенышем. Этот фермент нереально получить искусственным методом. Поэтому он является довольно не дешевым, но чрезвычайно действенным в изготовлении продуктов из молока.

В наши дни для получения сгустка используют:

Телячий сычужный фермент - сычуг, сделанный из желудков телят (ферментом , свертывающий молоко, является химозин). Химозин используют для приготовления твердых сыров.

Пепсины – экстракты желудков  домашнего скота. Преимущественно употребляют коровий либо говяжий пепсин, также есть свиной и куриный пепсины, но они чрезвычайно чувствительны к кислотности и неустойчивы. Использовать их не желательно. Коровий применяют в производстве рассольных сыров (брынза, сулугуни).

Микробиальный пепсин , в него входят некоторые дрожжи, плесени и грибы , которые продуцируют естественным образом и подходят для коагуляции ферментов.

Химозин, приобретенный методом ферментации  – ген телячьего химозина, внедренный в геном нескольких других микроорганизмов, после этого они стали способны при ферментации производить протеин, всецело схожий телячьему химозину. Данный фермент отлично показал себя при изготовлении всех видов сыров, где обычно употреблялся телячий сычужный фермент. Это вегетарианский коагулянт.

При коагуляции белков , молочный жир и вода с растворенными субстанциями (сыворотка) довольно крепко захватываются образующимся гелем, при осаждении белков лишь маленькое число молочного жира и аква фазы  механически удерживается осадком.

Выработку и созревание сычужных сыров ведут при низких температурах и активной кислотности, которые называются физиологическими. Для обеспечения возможности воплощения биологической трансформации компонента молока с минимальными потерями пищевой значимости.

Вязкость, структурно-механические характеристики, дисперсность белковых частиц и процесс синерезиса сгустка зависят от методов коагуляции молока.Самые большие вязкость и крепкость имеют сгустки, приобретенные в итоге сычужного сквашивания молока, а меньшие – сгустки, которые образуются при кислотном сквашивании молока.Схожая же закономерность установлена и для отделения сыворотки зависимо от метода коагуляции белков молока.

В сгустках, приобретенных разными методами коагуляции, дисперсность белковых частиц неодинакова. При сычужном сквашивании в сгустке преобладают (пятьдесят шесть процентов) большие белковые частички , маленькие частички составляют 2,3 %. При кислотном сквашивании молока наблюдается другая картина: преобладают маленькие частички , большие отсутствуют, частички размером 10–30 мкм составляют 45%. Сгустки, приобретенные в итоге кислотно-сычужного сквашивания, по дисперсности белковых частиц занимают среднее положение: в них маленькие частички  составляют двадцать три процента, большие– 45,8 %.

Список литературы

Белов А.Н., Ельчанинов В.В., Коваль А.Д. Молокосвертывающие препараты // Молочная промышленность. 2003. № 2. С. 45-47.

Гиноян Р.В., Денисюк Е.А., Кузьменкова А.В. О сычужной коагуляции молока // Вестник НГИЭИ. 2011. Т. 2. С. 155-163.

Феноменологическая модель термокислотной коагуляции белков обезжиренного молока / Л.А. Остроумов, А.М. Осинцев, И.А. Смирнова и др. // Техника и технология пищевых производств. – 2011. – № 1. – С. 133–139.

Храмцов, А.Г. Мягкий сыр на основе термокислотной коагуляции белков молока и сыворотки / А.Г. Храмцов, О.А. Суюнчев, А.Ф. Лафишев // Переработка молока. – 2004. – № 1. – С. 10.

https://cheese-home.com/article/143/559/Vse-o-svertyvanii-moloka

https://alternativa-sar.ru/tehnologu/mol/v-v-kuznetsov-g-g-shiler-spravochnik-tekhnologa-molochnogo-proizvodstva-syry/396-glava-7-svertyvanie-moloka-obrabotka-sgustka-i-syrnogo-zerna-7-1-biokhimicheskie-i-fiziko-khimicheskie-protsessy-sychuzhnogo-svertyvaniya-belkov-moloka

https://www.doctorguber.ru/book/syrodelie/tekhnologiya-syrodeliya/article-koaguljacija-i-flokuljacija/

Код для цитирования: Скопировать