Gräddfil

IngredientsEdit

odlade grädde.

bearbetad gräddfil kan innehålla någon av följande tillsatser och konserveringsmedel: vassle av klass A, modifierad matstärkelse, natriumfosfat, natriumcitrat, guargummi, karragenan, kalciumsulfat, kaliumsorbat och johannesbrödgummi.

proteinkompositionedit

mjölk består av cirka 3,0-3,5% protein. Huvudproteinerna i grädde är kaseiner och vassleproteiner., Av den totala fraktionen av mjölkproteiner utgör kaseiner 80% medan vassleproteinerna utgör 20%. Det finns fyra huvudklasser av kaseiner; β-kaseiner, α(S1)-kaseiner, α(s2)-kasein och κ-kaseiner. Dessa kaseinproteiner bildar en multimolekylär kolloidal partikel som kallas en kaseinmicell. De nämnda proteinerna har en affinitet att binda med andra kaseinproteiner, eller att binda med kalciumfosfat, och denna bindning är vad som bildar aggregaten. Kaseinmicellerna är aggregat av β-kaseiner, α(S1)-kaseiner, α (s2)-kaseiner, som är belagda med κ-kaseiner., Proteinerna hålls samman av små kluster av kolloidalt kalciumfosfat, micellen innehåller också lipas, citrat, mindre joner och plasminenzymer tillsammans med infångat mjölkserum. Micellen är också belagd i delar av κ-kaseiner som är känd som hårskiktet, som har en lägre densitet än kärnan i micellen. Kaseinmiceller är ganska porösa strukturer, som sträcker sig i storleken 50-250 nm i diameter och strukturerna i genomsnitt är 6-12% av den totala volymfraktionen av mjölk., Strukturen är porös för att kunna hålla en tillräcklig mängd vatten, dess struktur hjälper också till med reaktiviteten hos micellen. Bildandet av kaseinmolekyler i micellen är mycket ovanligt på grund av β-kaseins stora mängd prolinrester (prolinrester stör bildningen av α-helixer och β-ark ) och eftersom κ-kaseiner endast innehåller en fosforyleringsrester (de är glykoproteiner). Det höga antalet prolinrester hämmar bildandet av närförpackade sekundära strukturer i såsom α-helixer och β-pläterade ark., På grund av att κ-kaseiner är glykoproteiner är de stabila i närvaro av kalciumjoner, så att κ-kaseinerna ligger på det yttre skiktet av micellen för att delvis skydda de icke-glykoproteiner β-kaseiner, α(S1)-kaseiner, α(s2) – kaseiner från utfällning i närvaro av överskott av kalciumjoner. På grund av bristen på en stark sekundär eller tertiär struktur som ett resultat av prolinresterna är kaseinmiceller inte värmekänsliga partiklar. Men de är pH-känsliga. De kolloidala partiklarna är stabila vid det normala pH av mjölk som är 6,5-6.,7, micellerna kommer att fälla ut vid den isoelektriska punkten av mjölk som är ett pH av 4,6.

proteinerna som utgör resterande 20% av proteinfraktionen i grädde kallas vassleproteiner. Vassleproteiner kallas också allmänt som serumproteiner, som används när kaseinproteinerna har utfällts ut ur lösningen. De två huvudkomponenterna av vassleproteiner i mjölk är β-laktoglobulin och α-laktalbumin. De återstående vassleproteinerna i mjölk är; immunoglobuliner, bovint serumalbumin och enzymer som lysozym., Vassleproteiner är mycket mer vattenlösliga än kaseinproteiner. Den huvudsakliga biologiska funktionen hos β-laktoglobulin i mjölk är att fungera som ett sätt att överföra vitamin A och den huvudsakliga biologiska funktionen hos α-laktalbumin i laktossyntes. Vassleproteinerna är mycket resistenta mot syror och proteolytiska enzymer. Men vassleproteiner är värmekänsliga proteiner, uppvärmning av mjölk kommer att orsaka denaturering av vassleproteinerna. Denatureringen av dessa proteiner sker i två steg., Strukturerna för β-laktoglobulin och α-laktalbumin utvecklas, och sedan är det andra steget aggregeringen av proteinerna i mjölken. Detta är en av de viktigaste faktorerna som gör det möjligt för vassleproteiner att ha sådana goda emulgerande egenskaper. Native whey proteiner är också kända för sina goda piskningsegenskaper och i mjölkprodukter som beskrivits ovan deras gelningsegenskaper. Vid denaturering av vassleproteiner finns en ökning av produktens vattenhållningskapacitet.,

ProcessingEdit

tillverkningen av gräddfil börjar med standardisering av fettinnehåll.detta steg är att säkerställa att den önskade eller juridiska mängden mjölkfett är närvarande. Som tidigare nämnts är den minsta mängd mjölkfett som måste vara närvarande i gräddfil 18%. Under detta steg i tillverkningsprocessen läggs andra torra ingredienser till grädden; ytterligare klass A vassle skulle till exempel tillsättas vid denna tidpunkt. En annan tillsats som används under detta bearbetningssteg är en serie ingredienser som kallas stabilisatorer., De vanliga stabilisatorerna som läggs till gräddfil är polysackarider och gelatin, inklusive modifierad matstärkelse, guargummi och karragenaner. Resonemanget bakom tillsatsen av stabilisatorer till fermenterade mejeriprodukter är att ge jämnhet i produktens kropp och struktur. Stabilisatorerna hjälper också till i produktens gelstruktur och minskar vasslesyneres. Bildandet av dessa gelstrukturer, lämnar mindre fritt vatten för vasslesyneres, vilket förlänger hållbarheten. Whey syneres är förlusten av fukt genom utvisning av vassle., Denna utvisning av vassle kan inträffa under transport av behållare som håller gräddfilen på grund av mottagligheten för rörelse och agitation. Nästa steg i tillverkningsprocessen är försurningen av grädden. Organiska syror som citronsyra eller natriumcitrat tillsätts till grädden före homogenisering för att öka den metaboliska aktiviteten hos startkulturen. För att förbereda blandningen för homogenisering upphettas den under en kort tidsperiod.,

homogenisering är en bearbetningsmetod som används för att förbättra kvaliteten på gräddfilen när det gäller färg, konsistens, creaming stabilitet och creaminess av den odlade grädden. Under homogenisering bryts större fettkulor i grädden ner i mindre stora globuler för att möjliggöra en jämn suspension i systemet. Vid denna tidpunkt i bearbetningen interagerar mjölkfettglobulerna och kaseinproteinerna inte med varandra, det förekommer repulsion., Blandningen homogeniseras, under högtryckshomogenisering över 130 bar (enhet) och vid en hög temperatur av 60 °C. bildandet av de små globulerna (under 2 mikron i storlek) som tidigare nämnts möjliggör minskning av en krämskiktbildning och ökar viskositeten hos produkten. Det finns också en minskning av separationen av vassle, vilket förbättrar gräddfilens vita färg.

efter homogenisering av grädden måste blandningen genomgå pastörisering. Pasteurisering är en mild värmebehandling av grädden, i syfte att döda skadliga bakterier i grädden., Den homogeniserade grädden genomgår hög temperatur kort tid (HTST) pastöriseringsmetod. I denna typ av pastörisering värms grädden till hög temperatur på 85 ° C i trettio minuter. Detta behandlingssteg möjliggör ett sterilt medium för när det är dags att introducera startbakterierna.

efter processen med pastörisering finns en kylprocess där blandningen kyls ner till en temperatur av 20C. anledningen till att blandningen kyldes ner till temperaturen på 20C beror på det faktum att detta är en idealisk temperatur för mesofil inokulering., Efter att den homogeniserade grädden har kylts till 20C, ympas den med 1-2% aktiv startkultur. Den typ av startkultur som används är avgörande för produktion av gräddfil. Startkulturen är ansvarig för att initiera jäsningsprocessen genom att den homogeniserade grädden når pH av 4.5 till 4.8. Mjölksyrabakterier (här kallas LAB) ferment laktos till mjölksyra, de är mesofila, grampositiva fakultativa anaerober., De stammar av LAB som används för att tillåta jäsning av gräddfilsproduktion är Lactococcus lactis subsp latic eller Lactococcus lactis subsp cremoris de är mjölksyrabakterier associerade med att producera syran. Labbet som är kända för att producera aromen i gräddfil är Lactococcus lactis ssp. lactis biovar diacetyllactis. Tillsammans producerar dessa bakterier föreningar som sänker pH-värdet i blandningen och producerar smakföreningar som diacetyl.

efter ympningen av startkulturen delas grädden i paket., Under 18 timmar sker en jäsningsprocess där pH sänks från 6,5 till 4,6. Efter jäsning sker en ytterligare kylprocess. Efter denna kylprocess förpackas gräddfilen i sina slutliga behållare och skickas till marknaden.

fysikalisk-kemisk förändringsedit

under pastöriseringsprocessen höjs temperaturer förbi den punkt där alla partiklar i systemet är stabila., När kräm upphettas till temperaturer över 70 ° C finns denaturering av vassleproteiner. För att undvika fasseparation orsakad av det ökade ytarean binder fettkulorna lätt med denaturerade β-laktoglobulin. Adsorptionen av de denaturerade vassleproteinerna (och vassleproteiner som är bundna med kaseinmiceller) ökar antalet strukturella komponenter i produkten; konsistensen av gräddfil kan delvis hänföras till detta., Denatureringen av vassleproteiner är också känd för att öka styrkan hos tvärbindningen inom krämsystemet på grund av bildandet av vassleproteinpolymerer.

när krämen ympas med startbakterier och bakterierna börjar omvandla laktos till mjölksyra, börjar pH en långsam minskning. När denna minskning börjar uppträder upplösning av kalciumfosfat och orsakar en snabb minskning av pH. under bearbetningssteget tappades fermentations pH från 6,5 till 4,6, denna droppe i pH medför en fysikalisk-kemisk förändring till kaseinmicellerna., Minns kaseinproteinerna är värmestabila, men de är inte stabila under vissa sura förhållanden. De kolloidala partiklarna är stabila vid det normala pH av mjölk som är 6,5-6,7, micellerna kommer att fälla ut vid den isoelektriska punkten av mjölk som är ett pH av 4,6. Vid ett pH av 6,5 avvisar kaseinmicellerna varandra på grund av elektronegativiteten hos det yttre skiktet av micellen. Under denna minskning i pH finns en minskning av zeta-potentialen, från de mycket negativa nettokostnaderna i grädde till ingen nettokostnad när man närmar sig PI., U E = ⌊ 2 ε z f ( k ) ) 3 η ⌋ {\displaystyle U_{E}=\left\lfloor {\frac {2\varepsilon zf(ka))}{3\eta }}\right\rfloor } formeln som visas är Henry ’ s ekvation, där z: zeta-potential, Ue: electrophoretic rörlighet, ε: dielektrisk konstant, η: viskositet, och f(ka): Henry funktion. Denna ekvation används för att hitta zeta-potentialen, som beräknas för att hitta den elektrokinetiska potentialen i kolloidala dispersioner. Genom elektrostatiska interaktioner börjar kaseinmolekylerna närma sig och aggregera tillsammans., Kaseinproteinerna går in i ett mer beställt system, vilket tillskriver en stark gelstruktur. Vassleproteinerna som denaturerades i uppvärmningsstegen för bearbetning är olösliga vid detta sura pH och utfälls med kasein.

interaktionerna som är involverade i gelering och aggregering av kaseinmiceller är vätebindningar, hydrofoba interaktioner, elektrostatiska attraktioner och van der Waals attraktioner dessa interaktioner är i hög grad beroende av pH, temperatur och tid., Vid den isoelektriska punkten är nettoytans laddning av kaseinmicelle noll och ett minimum av elektrostatisk repulsion kan förväntas. Dessutom sker aggregering på grund av dominerande hydrofoba interaktioner. Skillnader i Zeta-potentialen hos mjölk kan orsakas av skillnader i jonstyrka, vilket i sin tur beror på mängden kalcium som finns i mjölken. Mjölkens stabilitet beror till stor del på den elektrostatiska repulsionen av kaseinmiceller. Dessa kaseinmiceller aggregerade och utfällda när de närmar sig de absoluta Zeta potentiella värdena vid pH 4.0 – 4.5., När den värmebehandlade och denaturerade vassleproteinet täcker kaseinmicellen, isoelektrisk punkt av micellen förhöjd till den isoelektriska punkten av β laktoglobulin (ungefär pH 5.3).

reologiska egenskaperedit

gräddfil uppvisar tidsberoende tixotropa beteenden. Tixotropa vätskor minskar i viskositet som arbete appliceras, och när produkten inte längre är under stress, återgår vätskan till sin tidigare viskositet. Viskositeten hos gräddfil vid rumstemperatur är 100 000 cP, (för jämförelse: vatten har en viskositet av 1 cP vid 20 °C)., De tixotropa egenskaperna som uppvisas av gräddfil är vad som gör det till en så mångsidig produkt inom livsmedelsindustrin.