PROIZVODNJA TEKUEG I KRUTOG JOGURTA Proizvodnja jogurta 1

PROIZVODNJA TEKUĆEG I KRUTOG JOGURTA

Proizvodnja jogurta 1. Tradicionalna proizvodnja u domaćinstvima 2. Proizvodnja srednjeg kapaciteta 3. Industrijska proizvodnja Prije 1500 godina nastao na Balkanu Mini mljekare Sofisticirana postrojenja i tehnološki postupci Malog kapaciteta, do nekoliko litara na dan Nekoliko stotina litara na dan Nekoliko tisuća litara na dan 2

Tradicionalni i industrijski jogurt 3

VRSTE JOGURTA PODJELA PREMA KONZISTENCIJI TEKUĆI ČVRSTI Vrlo tekući, tekući viskozni, pitki, ugušćeni Kruti, zamrznuti, u prahu Obični, aromatizirani, voćni, pjenušavi, desertni 4

Tehnološki postupak proizvodnje jogurta Prijem i odabir mlijeka Deaeracija Udjela mliječne masti Standardizacija Udjela suhe tvari KRUTI TIP Homogenizacija DODATAK AROME I/ILI ZASLAĐIVAČA, I/ILI VOĆA PAKIRANJE U AMBALAŽU INKUBACIJSKA KOMORA (41 - 45 0 C) RASHLADNA KOMORA (2 - 6 0 C) Toplinska obrada Inokulacija TEKUĆI TIP INKUBACIJA U TANKOVIMA 1. STUPANJ HLAÐENJA DODATAK AROME I/ILI ZASLAĐIVAČA, I/ILI VOĆA PAKIRANJE U AMBALAŽU RASHLADNA KOMORA (2 - 6 0 C) 5

1. ODABIR MLIJEKA Ø mlijeko mora biti najbolje mikrobiološke kakvoće Ø mlijeko ne smije sadržavati inhibitorne tvari (antibiotike, kemijska sredstva, pesticide) Ø mlijeko ne smije sadržavati bakteriofage Ø mlijeko mora sadržavati najmanje 8, 5% suhe tvari bez masti Ø kiselost mlijeka ne smije biti viša od 7, 5 °SH Ø p. H ne smije biti niži od 6, 5 Ø osim kravljeg: kozje, ovčje, kobilje, njihova mješavina s kravljim mlijekom 6

Prijem mlijeka Uzimanje uzorka za kemijsku i mikrobiološku analizu 1. Deaerator; 3. Mjerač protoka; 5. Termizacija i hlađenje mlijeka, ili samo hlađenje; 2. Filter; 4. Međutank; 6. Silos za mlijeko 7

2. STANDARDIZACIJA UDJELA MLIJEČNE MASTI U proizvodnji jogurta može se koristiti: v mlijeko s najmanje 3% mliječne masti v mlijeko s manje od 3%, a više od 0, 5% mliječne masti (djelomično obrano mlijeko) v mlijeko s najviše 0, 5% mliječne masti (obrano mlijeko) q Moderni trendovi u prehrani zahtijevaju sve veću proizvodnju tzv. ”Light” proizvoda s niskim udjelima mliječne masti. 8

Principi standardizacije udjela mliječne masti • obiranje mlijeka (separatori) • miješanje obranog i punomasnog mlijeka • miješanje obranog mlijeka s vrhnjem Proračun omjera miješanja: • • Hertzova formula • • Pravilo zvijezde (Pearsonov kvadrat) Reis – Bushova formula U modernoj mljekarskoj industriji u najvećem broju slučajeva koristi se proces centrifugalne separacije mliječne masti. 9

Princip separacije Mlijeko Vrhnje Separator Obrano mlijeko Višak vrhnja Standardizirano mlijeko Postrojenja i uređaji za standardizaciju masti u mlijeku mogu biti: -šaržni -poluautomatski -automatski 10

Centrifugalni klarifikator Vrhnje Obrano mlijeko Ulaz mlijeka 1. Pumpe za izlaz vrhnja i obranog mlijeka; 2. Pokrov uređaja; 3. Razdjelni otvori; 4. Tanjuri; 5. Brtvilo; 6. Razdjelnik mlijeka; 7. Pokretno dno uređaja; 8. Fiksni plašt; 9. Šuplja osovina; 10. Gornji plašt separatora; 11. Ciklon za sedimentaciju; 12. Motor; 13. Kočnica; 14. Prijenosni mehanizam 11

Princip standardizacije masti u mlijeku Standardizirano mlijeko Ostatak standardiziranog vrhnja 12

Postupak za izravnu standardizaciju mlijeka u liniji proizvodnje Obrano mlijeko Standardizirano mlijeko Vrhnje Preostalo standardizirano vrhnje Mlijeko 1. Kontrola udjela masti u vrhnju; 3. Kontrolni ventil; 5. Ventil za regulaciju konstantnog tlaka; 7. Kontrolni ventil 2. Mjerenje protoka vrhnja i mlijeka; 4. Kontrolna ploča; 6. Ventil za prekidanje postupka; 13

3. STANDARDIZACIJA SUHE TVARI MLIJEKA Udio suhe tvari može se u mlijeku povećati na nekoliko načina: • dodatak obranog mlijeka u prahu • dodatak ultrafiltriranog obranog mlijeka (ili u prahu) • dodatak ultrafiltrirane sirutke (ili u prahu) • uparivanje (nije više u upotrebi) • ugušćivanje mlijeka membranskim procesima (RO ili UF) 14

Ø potrebno je pronaći optimalni udio suhe tvari kako bi se postigla što bolja konzistencija jogurta ü najčešće oko 15% o 12, 5% HR o 17, 5% o 20% o 22, 5% o 25% Ø ponekad je potrebno povećati hranjivu vrijednost proizvoda (povećanje udjela proteina) 15

Ø u svrhu poboljšanja konzistencije mogu se mlijeku dodati stabilizatori STABILIZATORI: prirodni spojevi sposobni da vežu slobodnu vodu (hidrokoloidi), a utječu pozitivno i na aglomeraciju kazeinskih micela, smanjujući otpuštanje vode iz gela gotovog proizvoda (manja sinereza) Ø u mlijeko se smiju dodati samo u dopuštenim udjelima (do 0, 5%) Dopuštene vrste za prehrambene proizvode: agar, celuloza, CMC, pektin, alginati, karagenan, želatina, modificirani škrobovi (do 2%) 16

3. 1. Dodatak mlijeka ili sirutke u prahu Ø u procesnim uvjetima potrebno je osigurati miješanje praha s tekućom fazom mlijeka, obranog mlijeka ili vode Ø postrojenja se kreiraju tako da osiguraju: ü potpunu disperziju suhih sastojaka u tekućoj fazi ü potpunu hidrataciju suhih čestica bez ostatka grudica ü minimalno uklapanje zraka, kako ne bi došlo do problema s pjenjenjem ü mogućnost lakog čišćenja i pranja procesnih jedinica 17

Uređaj za miješanje i homogenizaciju mlijeka i mlijeka u prahu 18

Linija za podešavanje suhe tvari mlijeka dodatkom mlijeka u prahu mlijeko 1. Tankovi s miješalicom 2. Pasterizator 19

3. 2. Standardizacija suhe tvari mlijeka upotrebom membranskih procesa Ø alternativna metoda standardizacije sastava mlijeka (UF, RO) Ø rijetko se postavljaju unutar linije za proizvodnju jogurta, već predstavljaju zasebno postrojenje Sirutka UF, RO sirutka UF, RO Mlijeko Obrano mlijeko UF, RO prah UF, RO obrano mlijeko Ø velike mogućnosti kreiranja sastava mliječne baze i proizvoda 20

Šaržno postrojenje za membransku filtraciju Mlijeko Retentat (koncentrat) Permeat (filtrat) 1. Rezervoar za proizvod; 4. Pojačivač tlaka; 2. Napojna pumpa; 5. Membranski modul; 3. Cirkulacijska pumpa; 6. Hladnjak 21

4. HOMOGENIZACIJA Ø homogenizacija postupak usitnjavanja i izjednačavanja veličine globula mliječne masti pod utjecajem visokog tlaka Ø stvara se stabilnija emulzija masti u mlijeku Ø neophodna u proizvodnji fermentiranih mliječnih proizvoda Ø osim jednolične raspodjele masnih kapljica postiže se: ü povećanje viskoznosti i poboljšanje konzistencije fermentiranog proizvoda ü poboljšanje teksture gruša uz smanjeno izdvajanje sirutke na površini gruša ü puniji okus proizvoda, jednoličnija i bjelija boja ü poboljšanje probavljivosti proizvoda (sitnije globule masti, nježniji gruš) 22

Ø homogenizacija se može provoditi u jednoj ili dvije faze: Ø jednofazna – može se provoditi prije ili poslije toplinske obrade Ø dvofazna – prije i nakon toplinske obrade Ø preporuča se provoditi: Ø pri tlaku 15 - 18 Mpa (150 – 180 bar) i Ø temperaturi 65 °C Ø proizvodnja ”Light” proizvoda sa smanjenim udjelom mliječne masti (< 3%) è preporuèa se dvofazna homogenizacija pri višim tlakovima (20 – 30 MPa) Ø homogenizirano mlijeko mora biti pasterizirano (ili sterilizirano) èsprjeèavanje djelovanja lipaza 23

Linija pasterizacije, tipizacije i homogenizacije mlijeka za proizvodnju jogurta mlijeko s 3, 5; 3, 2; 2, 8; 2; 1; ili 0, 1% mliječne masti vrhnje 35 - 45% mm mlijeko @ 4% ml. masti • • Izmjenjivač topline Centrifugalni separator Standardizacija mliječne masti (automatski) Homogenizator 24

5. TOPLINSKA OBRADA MLIJEKA osnovni cilj uništenje patogenih mikroorganizama i što većeg broja saprofitnih mikroorganizama UČINCI: ü ü ü denaturacija proteina sirutke i interakcija s k-kazeinom èveæa sposobnost vezivanja vode oslobađanje SH-skupina (iz b-laktoglobulina) èkarakteristièan okus proizvoda i antioksidativna svojstva otpuštanje glikopeptida iz k-kazeina (djelomièna hidroliza) è blago poveæanje peptida i aminokiselina u proizvodu preraspodjela Ca, Mg i P između koloidnih i topljivih oblika è kraæe trajanje procesa koagulacije smanjenje kolièine otopljenog dušika, kisika i CO 2 u mlijeku è stvaranje povoljnijih mikroaerofilnih uvjeta za rast starter kulture NEGATIVNI UÈINAK: visoka toplinska obrada uništava vitamine u mlijeku 25

Tijek denaturacije i povezivanje k-kazeina i proteina sirutke micele kazeina ê-kazein proteini sirutke (b -laktoglobulin) denaturirani blaktoglobulin S-S mostovi 26

Režimi toplinske obrade mlijeka ü pasterizacija ü sterilizacija (kod proizvodnje fermentiranih mliječnih proizvoda s probioticima) Ø različiti režimi toplinske obrade u različitim zemljama Ø nastoji se kreirati optimalni temperaturni režim è ü dobiti povoljnu konzistenciju proizvoda ü najmanje djelovati na biološke sastojke mlijeka (npr. vitamine) NEKI OD PREDLOŽENIH REŽIMA: - pasterizacija 90 - 95 °C / 5 - 10 min; - pasterizacija 85 °C / 15 - 20 min; - 115 °C / 3 - 4 s 27

Postrojenje za pasterizaciju 1. Balansni spremnik; 2. Protočna pumpa; 4. Regenerativna sekcija predgrijavanja; 6. Sekcija pasterizacije; 8. Pumpa; 10. Regenerativna sekcija hlađenja; 12. Protočni razdjelni ventil; 3. Kontrola protoka; 5. Centrifugalni separator; 7. Cijevni zadržavač topline; 9. Sustav za zagrijavanje tople vode parom; 11. Sekcije hlađenja; 13. Kontrolna ploča 28

6. INOKULACIJA MLIJEKA Ø inokulacija nacjepljivanje mlijeka starter kulturom Ø starter kultura odabrana vrsta (soj) mliječno kiselih bakterija koji se koristi kao radna kultura: ü mono ü mješovita Ø temperatura inokulacije za rast starter kulture Ø vrste startera: optimalna temperatura ü DVS (liofilizirana – u prahu), ü smrznuta (”vlažno smrznuta”), ü tehnička kultura Ø proizvođači kultura navode potrebni udio inokuluma za određeni volumen mlijeka 29

Jogurtna starter kultura 1: 1 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Streptococcus thermophilus 30

Asocijativni rast Streptococcus thermophilus i Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus mliječna kiselina (%) mješovita jogurtna kultura Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus vrijeme fermentacije (h) 31

Priprema (aktivacija) tehničke kulture Čista kultura (DVS / smrznuta) Inkubacija (fermentacija) Mlijeko, 40 – 45 °C Laboratorijska kultura Inkubacija (fermentacija) Mlijeko, 40 – 45 °C Matična kultura Inkubacija (fermentacija) Mlijeko, 40 – 45 °C Tehnička kultura (tank za tehničku kulturu) Aktivacija 32

Direktno dodavanje liofilizirane kulture Komercijalna kultura (DVS) Standardizirano mlijeko 33

Priprema tehničke kulture 1. Komercijalna kultura 2. Laboratorijska kultura 3. Matična kultura 4. Tehnička kultura 34

Aseptični prijenos matične kulture u tank za tehničku kulturu para zrak tehnička starter kultura mlijeko 1. Inkubator; 2. Tank s matičnom kulturom; 3. Tank s tehničkom starter kulturom; 4. mikrobiološki filter; 5. Zračni ventil; 6. Parni filter; 7. Jedinica za automatsko praćenje p. H vrijednosti 35

7. INKUBACIJA MLIJEKA (VRENJE) Tekući jogurt (pitki, ”razbijeni”) Inkubacija u spremniku za vrenje Kruti jogurt Toptimalno Hlađenje, razbijanje gruša Punjenje nacijepljenog mlijeka u ambalažu Inkubacija u komori za inkubaciju Homogenizacija Pakiranje u ambalažu Hlađenje, skladištenje (T = 4 – 6 °C) 36

Ø jogurtni miješani starter ® koristi se srednja optimalna temperatura za rast dvije bakterije u jogurtnom starteru Ø inkubacija jogurta: 2 – 4 sata pri temperaturi 41 – 45 °C (osim kod DVS kultura koje imaju dulju lag fazu – do 6 sati) Ø viša temperatura – kraæe vrijeme inkubacije: razvija se više spojeva arome Ø niža temperatura – dulje vrijeme inkubacije: dobiva se èvršæi gruš Ø inkubacija ® do oblikovanja èvrstog koaguluma (p. H vrijednost 4. 6 ili niže) Ø kontrola fermentacije ® odabrati povoljan trenutak za prekid vrenja (hlađenje) Ø daljnje kiseljenje proizvoda ® prekomjerno stezanje gruša izaziva sinerezu 37

Oblikovanje koaguluma tijekom vrenja Mlijeko (stabilni koloidni sustav – micele kazeina) Zakiseljavanje 1. Dezagregacija micela kazeina Koloidni Ca-fosfat ® Ca 2+, Pa Otapanje kazeina 2. Agregacijska faza Smanjenje elektrostatskog potencijala micela Povećanje hidrofobnosti Metastabilni sustav Međudjelovanje promjenjenih micela kazeina STABILNI SUSTAV - GEL 38

Ø polagano zakiseljavanje mlijeka ® oblikovanje pravilne (stabilne) trodimenzionalne mreže gela Ø brzo, nemirno zakiseljavanje ® taloženje gruša Ø fizikalno kemijske promjene tijekom prethodne obrade (homogenizacija, toplinska obrada) bitno utjeèu na tvorbu homogenog i stabilnog koaguluma Toplinska obrada mlijeka JOGURT 85 °C / 30’ 90 °C / 30’ Trajanje koagulacije (h) 2, 45 2, 01 2, 34 2, 04 Mliječna kiselina (%) 0, 63 0, 49 0, 63 0, 50 p. H pri koagulaciji 4, 70 5, 16 4, 78 5, 12 39

8. HLAĐENJE I PAKIRANJE PROIZVODA Ø odvija se u raznim fazama tijekom procesa proizvodnje, ovisno o tipu proizvoda koji se želi proizvesti Ø mogu se koristiti: Ø komore (tuneli) s hladnim zrakom Ø izmjenjivači topline sa strujanjem medija za hlađenje Ø hlađenje se može provoditi: Ø šaržno (tankovi za hlađenje) Ø kontinuirano s protokom jogurta kroz izmjenjivače topline Ø kod proizvodnje smrznutog jogurta koristi se zamrzivač za sladoled 40

kultura prethodno obrađeno mlijeko 1. Punilica 2. Komora za inkubaciju 3. Komora za brzo hlađenje a) Kruti tip: inkubacija u komori nakon pakiranja 1. Spremnik za inkubaciju 2. Izmjenjivač topline 3. Punilica kultura prethodno obrađeno mlijeko b) Tekući tip: inkubacija u spremniku i hlađenje prije pakiranja 41

kultura prethodno obrađeno mlijeko 1. Spremnik za inkubaciju 2. Izmjenjivač topline 3. Homogenizator 4. Punilica c) Pitki (“drink”) tip: kao za tekući jogurt, ali se koagulum homogenizira ® vrlo tekuæi proizvod 1. Spremnik za inkubaciju 2. Zamrzivač za sladoled Tunel za duboko smrzavanje 3. kultura prethodno obrađeno mlijeko b) Zamrznuti tip: inkubacija u spremniku, a zamrzavanje kao kod proizvodnje sladoleda (djelomično u freezer-u, a duboko u tunelima) 42

Linija proizvodnje krutog jogurta kultura mlijeko Jogurt (čvrsti) 6. Tankovi sa tehničkom kulturom; 7. Tankovi s pripremljenim mlijekom; 8. Tank za arome, voćne kaše, pulpe i sl. ; 9. Mješač; 10. Pakiranje; 11. Inkubacija 43

Linija proizvodnje tekućeg jogurta mlijeko Starter kultura Jogurt (tekući) 6. Tankovi s kulturom; 7. Tankovi za inkubaciju; 8. Pločasti hladnjak; 9. Pufer tankovi; 10. Voće/aroma; 11. Mješač; 12. Pakiranje 44

Linija proizvodnje pitkog (“drink”) jogurta (A) Homogeniziran i ohlađen (održivost 2 - 3 tjedna na temp. hladnjaka) (B) Homogeniziran, pasteriziran, aseptično punjen (1 - 2 mjeseca na temp. hladnjaka) (C) Homogeniziran, UHT tretiran, aseptično punjen (nekoliko mjeseci na sobnoj temp. ) 45

RAZVOJ I DOSTIGNUĆA U PROIZVODNJI JOGURTA I FERMENTIRANIH MLIJEČNIH PROIZVODA (IDF) ü Primjena membranske tehnike ü Primjena odvojenog uzgoja mikroorganizama posebnih odlika ü Primjena automatske kontrole p. H vrijednosti tijekom vrenja ü Nacjepljivanje “u liniji” ü Primjena steriliziranog zraka iznad spremnika za kulturu ü Primjena probiotičkih kultura mliječno kiselih bakterija 46