UNIWERSYTET ROLNICZY IM. HUGONA KOŁŁĄTAJA W KRAKOWIE

WYDZIAŁ TECHNOLOGII śYWNOŚCI

Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych

ĆWICZENIE 4

CHARAKTERYSTYKA WŁAŚCIWOŚCI JAKOŚCIOWYCH

MLECZNYCH NAPOJÓW FERMENTOWANYCH. OCENA

CECH ORGANOLEPTYCZNYCH, SKŁADU CHEMICZNEGO,

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNYCH ORAZ PARAMETRÓW

TEKSTURY.

Studia stacjonarne I stopnia – rok III, semestr V

Przedmiot: Przetwórstwo Mleka

Mleczne napoje fermentowane

Fermentacja mlekowa jest jedną z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych na

świecie metod utrwalania mleka. W przeszłości metoda ta była wyłącznie stosowana w

gospodarstwach domowych do utrwalania mleka różnych ssaków, a umiejętność wytwarzania

produktów fermentowanych przenoszono z pokolenia na pokolenie.

Na świecie znanych jest ponad 400 różnych produktów, które można zaliczyć do

rodziny mlecznych napojów fermentowanych, dlatego ich klasyfikacja jest niezwykle trudna.

Podstawowym kryterium podziału jest rodzaj mikroflory stosowanej do produkcji mlecznych

napojów fermentowanych, który ma swoje tradycje wynikające z naturalnej, trwającej przez

wieki selekcji mikroflory, zależnej przede wszystkim od warunków klimatycznych. W

krajach o ciepłym klimacie wyselekcjonowała się mikroflora termofilna, która po

wyizolowaniu umożliwia produkcję takich wyrobów jak np. jogurt. Z kolei w krajach o

umiarkowanym lub zimnym klimacie mleko ukwaszano mezofilnymi bakteriami fermentacji

mlekowej, które są stosowane do produkcji min. maślanki i zsiadłego mleka.

Produktem uzyskanym w wyniku fermentacji mieszanej, mlekowo-alkoholowej jest

kefir, który tradycyjnie przygotowany jest przy użyciu grzybków kefirowych, będących

symbiotycznym tworem bakterii fermentacji mlekowej i drożdży.

Mleczne napoje fermentowane są także uzyskiwane w wyniku aktywności bakterii

fermentacji mlekowej i pleśni, jak np. viili.

Kolejna grupa to produkty probiotyczne, czyli mleka fermentowane przez

wyselekcjonowaną mikroflorę jelitową, naturalnie bytującą w przewodzie pokarmowym

człowieka. Probiotyki są definiowane jako pojedyncze lub mieszane żywe kultury

mikroorganizmów, które podawane człowiekowi lub zwierzętom wywierają na ich organizmy

korzystny wpływ, zapewniając właściwą równowagę mikroflory zasiedlającej organizm.

Ważne, że organizmy te muszą być zidentyfikowane co do szczepu, muszą być odpowiednio

liczne (106 jtk/1 ml lub g) oraz aktywne do końca okresu przydatności do spożycia.

Zazwyczaj do grupy tej zalicza się szczepy bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz

Lactobacillus. Aby mogły spełniać swoją terapeutyczną rolę muszą być również spożywane

regularnie w odpowiedniej ilości (co najmniej 100g dziennie jogurtu zawierającego szczepy

probiotyczne).

Przykład oznakowania szczepu probiotycznego:

Lactobacillus acidophilus LA5 (rodzaj – gatunek – szczep)

Obecnie często do produkcji mlecznych napojów fermentowanych stosuje się

mieszaninę tradycyjnych bakterii fermentacji mlekowej i bakterii probiotycznych. Mleka

takie noszą różne nazwy w zależności od składu zakwasu czystych kultur, jak np.: biojogurt,



bifigurt. Producenci takich napojów nadają też zastrzeżone nazwy handlowe jak np. Yakult ,



Actimel®, Activia i Benefit®.

Pod względem metody produkcji mleczne napoje fermentowane można podzielić na

napoje wytwarzane metodą zbiornikową (tzw. mieszane) i termostatową (tzw. stałe),

natomiast w zależności od formy występowania można je podzielić na napoje o zwiększonej

zawartości suchej masy, np. pasty i proszki, płynne i zestalone, np. mrożone i żele.

Zgodnie z definicją Komisji Kodeksu śywnościowego, Światowej Organizacji Zdrowia

(WHO) i Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej (FIL/IDF) z 1997r., mleczne napoje

fermentowane są produktami otrzymanymi z mleka w wyniku działania specyficznej

mikroflory powodującej obniżenie pH i koagulację mleka. Zastosowane specyficzne

mikroorganizmy muszą być żywe, liczne i aktywne także w końcowym okresie przydatności

2

do spożycia. Wymienione organizacje ustaliły, że tradycyjne nazwy mlecznych napojów fermentowanych są zastrzeżone dla wyrobów zawierających specyficzną mikroflorę w

określonej liczbie. Oznacza to, że dla napojów produkowanych z udziałem mikroorganizmów

innych niż te zastrzeżone nie mogą być stosowane nazwy tradycyjne. Jeśli np. przy produkcji

jogurtu używa się innych niż tradycyjne mikroorganizmów np. bifidobakteri i/lub

Lactobacillus acidophilus, producenci mają w takich przypadkach obowiązek podawania na

opakowaniu składu zastosowanej mikroflory.

Nazwy i określenia różnych mlecznych napojów fermentowanych:

Mleko fermentowane (wg. PN-A-86061:2002) – produkt otrzymany w wyniku fermentacji

mleka i/lub innych surowców pochodzenia mlecznego z użyciem odpowiedniej mikroflory,

która powoduje obniżenie pH i/lub koagulację mleka; z dodatkiem lub bez dodatku nie więcej

niż 30% (m/m) niemlecznych składników smakowych i/lub aromatów; o zwiększonej lub nie

zwiększonej zawartości suchej masy.

Do mleka fermentowanego smakowego stosuje się następujące dodatki:

- sacharozę i inne cukry (fruktoza, syrop glukozowy, miód),

- składniki, takie jak owoce, przetwory owocowe, owoce suszone, warzywa, soki,

przeciery, pulpy, ziarna zbóż, czekolada, orzechy, kawa, kakao i inne przetwory

spożywcze.

Oraz wyłącznie do mleka fermentowanego smakowego i mleka fermentowanego

poddanego obróbce cieplnej:

- żelatynę i skrobię.

Mleko ukwaszone – napój z mleka znormalizowanego poddanego pasteryzacji, ukwaszonego

zakwasem czystych kultur maślarskich: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp.

cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp.

cremoris.

Mleko acidofilne - napój z mleka znormalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego,

ukwaszonego zakwasem czystych kultur Lactobacillus acidophilus.

Kefir - napój z mleka pasteryzowanego, znormalizowanego poddanego fermentacji mlekowo-

alkoholowej przez dodanie zakwasu z grzybków kefirowych. Grzybki kefirowe są zoogleą

(zlepieńcem) bakterii fermentacji mlekowej ( Lactobacillus spp. , Lactococcus spp. , Leuconostoc spp. ), drożdży ( Saccharomyces spp. , Kluyveromyces spp. , Candida spp. ), a także bakterii octowych ( Acetobacter aceti), które tworzą układ symbiotyczny. Ziarna tworzą

uporządkowaną strukturę, w której środku znajdują się komórki drożdży, a w warstwach

zewnętrznych ziarniaki, paciorkowce i pałeczki.

Jogurt - napój z mleka znormalizowanego, zgęszczonego przez dodatek odtłuszczonego

mleka w proszku lub odparowanie części wody, poddanego pasteryzacji, a następnie

ukwaszonego zakwasem czystych kultur bakterii z grupy Streptococcus thermophilus i

Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.

Jogurt o zmienionej mikroflorze – mleko fermentowane zawierające charakterystyczne

kultury Streptococcus thermophilus i dowolne kultury Lactobacillus inne niż Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.

3

Maślanka – napój uzyskany przy wyrobie masła ze śmietany pasteryzowanej i ukwaszonej zakwasem czystych kultur maślarskich, bez dodatku wody, nienormalizowany lub o

określonej zawartości tłuszczu, maślanka może być także produkowana z dodatkiem mleka

odtłuszczonego, pasteryzowanego i zakwasu czystych kultur bakterii kwasu mlekowego, w

skład których wchodzą: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris.

Pod względem metody produkcji mleczne napoje fermentowane można podzielić na

napoje wytwarzane metodą zbiornikową – tzw. mieszane, w których wytworzony w zbiorniku

skrzep poddaje się mieszaniu i napełnianiu opakowań jednostkowych i termostatową – tzw.

stałe, które inkubuje się w opakowaniach jednostkowych, dzięki czemu wytworzony skrzep

nie jest poddawany obróbce mechanicznej i ma charakter żelu.

W zależności od formy występowania mleczne napoje fermentowane można podzielić

na: napoje płynne i półpłynne (np. jogurty mieszane); o zwiększonej po procesie fermentacji

zawartości suchej masy (np. pasty i proszki); zestalone (mrożone i żele).

Podstawowym procesem zachodzącym podczas produkcji mlecznych napojów

fermentowanych jest fermentacja mlekowa, aczasem także fermentacja alkoholowa. Procesy

te zachodzące w warunkach beztlenowych, polegaja na enzymatycznej przemianie

węglowodanów do kwasu mlekowego, etanolu, kwasu octowego, kwasu mrówkowego i

dwutlenku węgla oraz uwolnienia energii potrzebnej do procesów życiowych komórek

bakterii. Fermentacja mlekowa może mieć postać:

- homofermentacji – kwas mlekowy stanowi 85% wszystkich metabolitów,

- heterofermentacji – kwas mlekowy stanowi 50% wszystkich metabolitów, ponadto

powstają także kwas octowy, etanol oraz dwutlenek węgla.

Kwas mlekowy występuje w różnych formach izomerycznych: L(+) i D(-) oraz

racemicznej DL. Proporcje poszczególnych form tego kwasu są zmienne i zależą od rodzaju

substratu i mikroorganizmów, a także przy stałym składzie mikroorganizmów, od parametrów

procesu fermentacji oraz warunków przechowywania produktu. Forma kwasu D(-) jest

znacznie wolniej absorbowana z jelit niż forma L(+). Dzięki temu kwas D(-) może

przechodzić w znacznych ilościach do jelita grubego, zakwaszając jego treść i hamując tym

samym rozwój bakterii chorobotwórczych i toksynotwórczych. Wg WHO spożycie formy

D(-) nie powinno być większe niż 100 mg na 1 kg masy ciała.

Fermentacja cytrynianów - bakterie Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis i Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris mają zdolność fermentacji cytrynianów zawartych

w mleku do diacetylu – podstawowego związku kształtującego aromat masła, śmietany,

maślanki i innych napojów fermentowanych. W zależności od uzdolnień mikroorganizmów,

dwuacetyl może gromadzić się w ilościach nawet do kilkunastu mg w dm3.

Fermentacja alkoholowa – zachodzi w kefirze i kumysie. Prowadzona przez drożdże, które

można podzielić na fermentujące laktozę – Candida kefir, Kluyveromyces marxianus var.

marxianus oraz drożdże nie fermentujące laktozy – Sacharomyces cerevisiae i Sac.

unisporus. Zawartość alkoholu etylowego zarówno w kefirze, jak i kumysie jest zmienna i zależy od czasu dojrzewania. Zawartość etanolu w kefirze może wahać się od 0,1% do ponad

1%, a w kumysie od 1% do 3,5%.

4

Tworzenie związków aromatycznych.

Mikroorganizmy stosowane do produkcji mlecznych napojów fermentowanych

wytwarzają związki nadające napojom specyficzny aromat. Do najważniejszych związków

będących produktami metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej należy zaliczyć: kwas

mlekowy, aldehyd octowy, dwuacetyl, kwas octowy i alkohol etylowy. Oprócz tych

związków wytwarzane są w mniejszych ilościach również inne substancje, takie jak: lotne

kwasy (mrówkowy, propionowy), aceton, alkohole i estry.

Kwas mlekowy jest głównym produktem we wszystkich napojach (0,5-1,5%), w

których zachodzi fermentacja i wywiera istotny wpływ na smak i zapach napojów. Dwuacetyl

(0-15 mg/dm3) jest produktem powstającym głównie w wyniku fermentacji cytrynianów.

Najwięcej dwuacetylu jest w napojach zawierających bakterie Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis i Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, należą do nich maślanka, śmietana czy kwaśne mleko. W przypadku jogurtu i produktów pochodnych, głównym

składnikiem aromatu jest aldehyd octowy (0-40 mg/dm3), który powstaje w wyniku

metabolizmu węglowodanów. Spośród bakterii jogurtowych, pałeczki Lactobacillus

delbruecki ssp. bulgaricus wytwarzają więcej tego związku niż ziarniaki Streptococcus thermophilus. Nadmiar aldehydu octowego jest niepożądany podczas produkcji śmietany,

maślanki, mleka ukwaszonego, gdyż nadaje im posmak trawiasty. W przypadku napojów

otrzymanych na bazie fermentacji alkoholowej (kefir, kumys) znaczny udział w kształtowaniu

smaku ma alkohol etylowy (0-3%). Do związków współtworzących bukiet smakowo-

zapachowy napojów fermentowanych zaliczyć można także lotne kwasy, takie jak: octowy,

propionowy, mrówkowy, masłowy, izowalerianowy, kapronowy, kaprylowy i kaprynowy

oraz aminokwasy i inne związki powstałe wskutek degradacji białek, tłuszczu i laktozy.

Wymagania chemiczne i dla charakterystycznej mikroflory według PN-A-86061:2002

„Mleko i przetwory mleczne. Mleko fermentowane.”:

Mleko fermentowane

Jogurt

Jogurt o

Mleko

Kefir

Maślanka

Inne

Mleko

zmienionej

acidofilne

(zawierające

fermento-

mikroflorze

charakterysty

wane

Wymagania

-czną

poddane

mikroflorę

obróbce

np.

cieplnej

probiotyczną)

Zawartość białka,

% wag. nie mniej

niż:

-mleko

2,7

fermentowane

- mleko ferm. o

zwiększonej

5,6

zawartości s.m.

Zaw. tłuszczu, %

Zgodnie z deklaracją producenta, jednak poniżej 10%

wag.

Kwasowość

miareczkowa, %

0,6

0,3

0,6

kw. mlekowego,

nie mniej niż:

łącznie 107

Liczba

w tym L.

nie

nie

nie

nie

nie

charakterystycznej

delbrueckii

normalizuje

normalizuje

normalizuje

normalizuje

normalizuje

-

mikroflory, w 1 g,

ssp.

się

się

się

się

się

nie mniej niż

bulgaricus

106

Liczba drożdży w

-

-

-

102

-

-

-

1g, nie mniej niż:

5

WYKONANIE

1. Ocena organoleptyczna:

a. sprawdzanie jakości opakowania – opakowanie jednostkowe należy ocenić pod

względem wyglądu, prawidłowości zamknięć oraz oznakowania,

b. określenie zapachu – określanie zapachu należy przeprowadzić bezpośrednio po

otwarciu opakowania, czynność tę powtórzyć po wymieszaniu produktu,

c. określanie wyglądu, barwy i konsystencji – płytkę Petriego postawić na kartce białego

papieru, pobrać łyżeczką próbkę napoju i wzrokowo określić jego barwę i

konsystencję, wylewając zawartość łyżeczki na płytkę,

d. określenie smaku.

2. Przygotowanie próbki do oznaczeń.

Próbkę napoju mlecznego doprowadzić do temperatury 20°C i dokładnie wymieszać. W

przypadku stwierdzenia warstwy śmietany lub grudek masła próbkę napoju podgrzać powoli

w łaźni wodnej do temperatury 30-32°C, następnie dokładnie wymieszać i oziębić do temp.

20°C. W wypadku napojów z dodatkiem owoców część dokładnie wymieszanej próbki

przeznaczoną do oceny zawartości tłuszczu przecedzić przez gazę lub sito w celu oddzielenia

części stałych. Przygotowaną próbkę należy dokładnie wymieszać przed każdorazowym

pobraniem do poszczególnych oznaczeń.

3. Oznaczenie zawartość tłuszczu metodą Gerbera.

Do kolby miarowej o pojemności 50 cm3 odważyć 45 g napoju z dokładnością do 0,01 g.

Kolbę uzupełnić do kreski 3% roztworem amoniaku. Po uzupełnieniu zawartość dokładnie

wymieszać przez odwracanie kolby. Następnie próbkę pozostawić na 30-40 minut często

mieszając w celu rozpuszczenia się grudek żelu.

Do tłuszczomierza Gerbera odmierzyć 10 cm3 kwasu siarkowego (d=1,815g/cm3) i 11 cm3

rozcieńczonej próbki napoju mlecznego, wlewając ostrożnie po ściance tłuszczomierza.

Następnie dodać 1 cm3 alkoholu amylowego. Tłuszczomierz zakorkować i po dokładnym

wymieszaniu zawartości przez odwracanie tłuszczomierza wstawić do łaźni wodnej o

temperaturze 65°C na około 15 minut. W czasie ogrzewania mieszać od czasu do czasu

zawartość tłuszczomierza aż do całkowitego rozpuszczenia białka. Tłuszczomierz wyjąć z

łaźni wodnej i wirować w wirówce przez 5 minut. Po odwirowaniu umieścić tłuszczomierz w

łaźni wodnej o temp. 65°C na 5 minut. Napoje zawierające powyżej 12% suchej masy, a także

wszystkie napoje poddane procesowi homogenizacji podlegają 2-krotnemu wirowaniu. Wyjąć

tłuszczomierz z łaźni i ostrożnie za pomocą korka uregulować dolny poziom słupka tłuszczu

do najbliższej podziałki oznaczonej liczbą. Uważając aby słupek tłuszczu nie przesuwał się,

dokonać odczytu dolnego poziomu słupka tłuszczu oraz górnego poziomu słupka tłuszczu wg

menisku dolnego z dokładnością do 0,05%. Różnica między dwoma odczytami stanowi

zawartość tłuszczu. Wynik oznaczania obliczyć ze wzoru:

a ⋅11⋅ 50

X =

= a ⋅ 1

,

1 11

45⋅11

w którym a – zawartość tłuszczu odczytana na skali tłuszczomierza

6

4. Oznaczenie zawartości suchej masy metodą suszenia w temp. 130°C.

Do naczyńka wagowego wsypać około 30 g piasku, włożyć pręcik szklany, wstawić

do suszarki i suszyć w temp. 130°C przez 30 min po czym ostudzić w eksykatorze i

zważyć z dokładnością do 0,01 g. Do naczyńka przenieść ok. 4 g napoju zawierającego do

12% suchej masy lub 3 g napoju zawierającego powyżej 12% suchej masy. Następnie

naczyńko zważyć z dokł. ±0,01 g. Zawartość naczyńka dokładnie wymieszać pręcikiem

szklanym po czym wstawić do suszarki w temp. 130°C na 30 min. Następnie ostudzić w

eksykatorze i zważyć z dokładnością do 0,01 g. Wynik obliczyć wg wzoru:

( c − a) ⋅

X =

100

b − a

w którym:

a – masa naczyńka z piaskiem i pręcikiem szklanym, g.

b – masa naczyńka z piaskiem i pręcikiem szklanym i napojem mlecznym przed

suszeniem, g.

c – masa naczyńka z piaskiem i pręcikiem szklanym i napojem mlecznym po wysuszeniu,

g.

5. Wyliczenie zawartości suchej masy beztłuszczowej.

6. Oznaczenie kwasowości miareczkowej.

Do kolby stożkowej odmierzyć pipetą 25 cm3 napoju mlecznego. Pipetę popukać

wodą destylowaną z drugiej pipety w ilości 25 cm3. Dokładnie wymieszać zawartość

kolby, dodać 1 cm3 roztworu fenoloftaleiny i miareczkować roztworem 0,25 M NaOH do

otrzymania lekko różowego zabarwienia utrzymującego się przez 30s. Wynik podać w

stopniach % kwasu mlekowego. Przelicznik ze °SH (wynik miareczkowania razy cztery)

na % kwasu mlekowego wynosi 0,0225.

7. Oznaczenie pH.

Wyjąć ostrożnie elektrodę pH-metru z kolby z nasyconym roztworem KCl, popłukać

ją wodą destylowaną po czym zanurzyć w próbce napoju. Po ustabilizowaniu się wskazań

dokonać odczytu wartości pH. Następnie ponownie popłukać elektrodę wodą destylowaną

i umieścić ją w kolbie z nas. roztworem KCl.

8. Analiza profilu tekstury (TPA) mlecznych napojów fermentowanych.

Analizę profilu tekstury TPA (Texture Profile Analysis) przeprowadzić przy użyciu

analizatora tekstury TA-XT2 firmy Stable Micro System (Haslemere, Surrey, England)

sprzężonym z komputerem PC. Do wyznaczenia parametrów TPA stosuje się test

penetrometryczny, który polega na dwukrotnym zagłębianiu cylindra z tworzywa sztucznego

o średnicy 20 mm na głębokość 25 mm w tempie 1 mm/s. W wyniku przeprowadzonego testu

dla każdej próbki otrzymuje się wykres analizy tekstury (zależność czasu od siły). Otrzymane

wykresy analizuje się przy pomocy programu komputerowego Texture Expert For Windows,

Version 1.0 Stable Micro system, stosując algorytm pozwalający wyznaczyć następujące

parametry tekstury:

7

- twardość [hardness] – F2 [N] – siła niezbędna do osiągnięcia określonej deformacji

produktu (zanurzenia próbnika na określoną głębokość);

- adhezyjność [adhesiveness] – A3-4 [N⋅s] – praca potrzebna do pokonania sił

przyciągania pomiędzy powierzchnią produktu żywnościowego a innymi ciałami, z

którymi wchodzi ono w kontakt np. język, podniebienie, nóż (praca jaką wykonuje

próbnik podczas wynurzania się z próbki);

- spoistość [cohesiveness] – A4-6/A1-3 – reprezentacja sił wiązań wewnętrznych

utrzymujących produkt jako całość;

- gumowatość [guminess] – F2 ⋅ A4-6/A1-3 [N] – energia dezintegracji półstałych produktów wymagana do doprowadzenia ich do stanu nadającego się do połknięcia

(iloczyn spoistości i twardości);

gdzie:

A – pole powierzchni pod krzywą między odpowiednimi punktami pomiarowymi;

t – czas między odpowiednimi punktami pomiarowymi;

F2 – siła penetracji;

1, 2, 3… - punkty pomiarowe.

Na teksturę mlecznych napojów fermentowanych wpływa wiele czynników, wśród

których wymienić należy: zawartość suchej masy, obróbkę cieplną (wzrost twardości,

ograniczenie synerezy), homogenizację (poprawa konsystencji, większa twardość i lepkość),

rodzaj szczepionki (właściwości proteolityczne szczepów oraz zdolność wytwarzania

egzopolisacharydów), dodatek stabilizatorów (poprawa konsystencji, zapobieganie synerezie),

warunki inkubacji (temperatura, czas), chłodzenia i przechowywania, metoda produkcji

(termostatowa lub zbiornikowa).

8

9. Badania reologiczne

Pomiarów dokonać przy użyciu wiskozymetru rotacyjnego Rheotest 2 firmy VEB

MLW Medingen w układzie cylindrów współosiowych w temperaturze 10°C. Oznaczenie

polega na poddaniu próbki napoju działaniu zmiennej, zwiększającej się szybkości ścinania

(Dr) w zakresie zależnym od wybranego układu w czasie 3 minut. Następnie w czasie

kolejnych 3 minut bada się zachowanie jogurtu przy zmniejszających się wartościach Dr. Dla

każdego z interwałów wyznacza się 12 punktów pomiarowych, dla których na podstawie

odczytanego współczynnika α wylicza się wartość naprężenia ścinającego (τr).

W tym celu do suchego cylindra pomiarowego należy odważyć 25 g napoju (± 5%) w

przypadku układu S/S1, 30 g – S/S2, 50 g – S/S3, po czym zamontować w urządzeniu cylinder

wewnętrzny oraz cylinder z próbką, założyć pojemnik termostatu i włączyć obieg zimnej

wody. Przy ustawieniu Ia włączyć przycisk α i pozostawić urządzenie na czas 15-20 minut w

celu relaksacji próbki. Następnie włączyć przycisk

i od momentu zaobserwowania obrotu

wewnętrznego cylindra co 15 sekund odczytywać α, bezpośrednio po każdym odczycie

zmieniając przełożenie od punktu 1 do 12, a następnie w przeciwnym kierunku od 12 do 1. W

każdym punkcie pomiarowym dla odpowiedniej szybkości ścinania (Dr) wyznaczyć

naprężenie ścinające (τr) korzystając z zależności:

α

τ

⋅

= z

 dyn



1

⋅ −

10

= Pa

r



2



10

 cm



Gdzie:

 dyn



z – stała cylindra zależna od wybranego układu 

⋅ Skt , dla układu S/S

2



1 wynosi 5,62,

 cm



S/S2 - 6,09, S/S3 - 8,25;

α - współczynnik odczytany z przyrządu, zależny od wybieranego przełożenia [ Skt]

Na podstawie otrzymanych danych wykreślić krzywe płynięcia (zależność szybkości

ścinania (x) od naprężenia ścinającego (y)).

Przykładowa krzywa płynięcia jogurtu z charakterystyczną pętlą histerezy.

140

120

100

]

80

a

[P τ 60

40

20

0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Dr [1/s]

Dodatkowo dla szybkości ścinania równej 9 s-1 obliczyć lepkość pozorną (η) według

wzoru:

τ r

3

η =

⋅10 [mPa⋅s = cP]; gdzie: τr – naprężenie ścinające przy Dr = 9 s-1 [Pa]

Dr

Dr – szybkość ścinania [s-1].

9

Wartości Dr [s-1] dla kolejnych punktów pomiarowych w układzie S/S1, S2 i S3:

Układ Pkt.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

S/S1

Dr

3,0

5,4

9,0

16,2 27,0 48.6 81,0 145,8 243,0 437,4

729

1312

S/S2

Dr

1,0

1,8

3,0

5,4

9,0

16,2 27,0

48.6

81,0

145,8 243,0 437,4

S/S3

Dr

0,333 0,6

1,0

1,8

3,0

5,4

9,0

16,2

27,0

48.6

81,0

145,8

Jogurty i inne mleczne napoje fermentowane uważane są za ciecze nieniutonowskie,

lepkosprężyste, pseudoplastyczne, wykazujące granicę płynięcia i zachowanie zależne od

czasu oraz rozrzedzane ścinaniem (lepkość pozorna maleje wraz ze wzrostem prędkości

ścinania). Badania reologiczne dostarczają informacji na temat właściwości związanych z

konsystencją mlecznych napojów fermentowanych, co ma wpływ zarówno na ich ocenę

konsumencką jak i zachowanie się produktu w trakcie operacji technologicznych

(pompowanie, mieszanie i inne).

Krzywe płynięcia uzyskane dla poszczególnych mlecznych napojów fermentowanych

różnią się między sobą wielkością pola powierzchni pętli histerezy, wartościami naprężenia

ścinającego oraz kątem nachylenia krzywej. Wielkość pola powierzchni pętli histerezy jest

uznawana za miarę załamania struktury produktu podczas działania sił ścinających lub za

miarę przyciągania cząsteczek w systemach żelowych i odpowiada energii potrzebnej do

destrukcji żelu (większy obszar pętli histerezy oznacza większą podatność na rozrzedzanie

przez ścinanie). Stopień nachylenia krzywej płynięcia jest uważany za miarę odporności

produktu na działanie sił ścinających.

10