Vliv procesních parametrů a složení surovinové skladby na jakost vybraných mléčných výrobků

Ing. Vendula Kůrová

Doctoral thesis

The impact of processing parameters and raw material composition on the quality of selected dairy products

Abstract:

Cílem předkládané práce bylo posoudit vliv vybraných procesních parametrů (aplikace vysokotlaké homogenizace) a surovinové skladby na funkční vlastnosti mléčných matric (smetanových krémů, tavených sýrů a tavených sýrových omáček) v průběhu jejich skladování. Díky změnám surovinové skladby mléčných produktů nebo změně technologického postupu jejich výroby je možné upravovat funkční vlastnosti těchto výrobků, zejména pak jejich konzistenci, která je zcela zásadní z pohledu spotřebitele. V dnešní době je na producenty potravin taktéž vyvíjen tlak z hlediska zdravého a vyváženého stravování, jsou tak nuceni snížit obsah některých potravinářských přídatných látek v tradičních výrobcích. Další výzvou je pak snížení ekonomické náročnosti na produkci výrobku a tím jeho finální ceny. Při změně technologie výroby mléčných produktů nebo jejich surovinové skladby je však nutné kontrolovat přijatelnost funkčních vlastností takovýchto produktů. Práce je zaměřena na výrobu tavených sýrů, tavených sýrových omáček a smetanových krémů, do jejichž surovinové skladby byly přidávány vybrané hydrokoloidy (iota-karagenan, kappa-karagenan a furcellaran). Dále byly sledovány vlastnosti tavených sýrů s přídavkem hydrokoloidu jakožto náhrady tavicích solí v porovnání s konvenčními výrobky obsahující tavicí soli. V poslední části práce byl taktéž posuzován vliv zařazení vysokotlaké homogenizace (jedno- a dvoustupňové) do výrobního procesu tavených sýrových omáček, a to s přídavkem i bez přídavku zmíněných polysacharidů. K popsání změn vlastností jednotlivých mléčných matric v závislosti na výše uvedených faktorech byly použity základní chemické analýzy (stanovení pH, stanovení obsahu sušiny a tuku) a sledovány jejich viskoelastické vlastnosti. Dále byla posouzena stabilita emulze a barva modelových systémů (dle CIE L*a*b*). Výše uvedené parametry byly hodnoceny taktéž v závislosti na délce skladování. Z výsledků práce vyplývá, že přídavek hydrokoloidů ani aplikace vysokotlaké homogenizace neovlivnily základní chemické vlastnosti modelových mléčných matric. Na druhou stranu, s přídavkem polysacharidů docházelo k významnému ovlivnění viskoelastických vlastností modelových výrobků. Na základě těchto stanovení pak byly navrženy možné koncentrace polysacharidů, které lze doporučit s ohledem na požadovanou konzistenci finálních produktů. V práci byla dále zjištěna možnost nahradit tavicí soli furcellaranem, nicméně s tímto nahrazením docházelo k významnému ovlivnění konzistence tavených sýrů. V neposlední řadě byl v této práci popsán vliv vysokotlaké homogenizace na vlastnosti tavených sýrových omáček. S aplikací homogenizace narůstala tuhost výrobků a byla zvýšena jejich stabilita. S prodlužující se dobou skladování pak byl zaznamenán růst tuhosti modelových mléčných matric.

Abstract:

The aim of the present study was to assess the effect of selected processing parameters (application of high-pressure homogenization) and raw material composition on the functional properties of dairy matrices (cream cheese, processed cheese and processed cheese sauces) during their storage. Changes in the raw materials composition of dairy products or in the technological process of their manufacture allow modification of the functional properties of these products, in particular, their consistency, which is essential from the consumer's point of view. Nowadays, food producers are also under pressure in terms of a healthy and, balanced diet and therefore, are forced to reduce the amount of food additives in conventional products. Another challenge is to reduce the economic demand of the product production, and thus its final price. However, when modifying the production technology of dairy products or the composition of the raw materials applied, it is necessary to control/evaluate the acceptability of the functional characteristics of such products. This work focused on the manufacture of processed cheese, processed cheese sauces and cream cheese products and the to the raw materials composition of which selected hydrocolloids (carrageenans and furcellaran) were added. Furthermore, the properties of processed cheeses with the addition of hydrocolloid as a substitute for emulsifying salts were investigated. Lastly, the effect of the inclusion of high-pressure homogenization (one- and two-stage) was also assessed in the manufacture protocol of processed cheese sauces, with and without the addition of the polysaccharides mentioned above. Basic physicochemical analyses (pH, dry matter, and fat content) were used to describe the changes in the properties of the individual dairy matrices depending on the factors mentioned above, and their viscoelastic properties were also monitored. The emulsion stability and color of the model systems (according to CIE L*a*b*) were also assessed. The above parameters were also evaluated as a function of storage time. The results showed that neither the addition of polysaccharides nor the application of highpressure homogenization affected the basic physicochemical properties of the model dairy matrices. On the other hand, the addition of polysaccharides significantly affected the viscoelastic properties of the model products. Based on these findings, possible concentrations of polysaccharides were then recommended with respect to the desired consistency of the end-products. In addition, the possibility of replacing the emulsifying salts with furcellaran was also found in this work, however, with this replacement, the consistency of the processed cheeses was significantly adjusted. Finally, the effect of high-pressure homogenization on the properties of processed cheese sauces was described in this work. With the application of homogenization, the rigidity of the products increased, and also emulsion stability was enhanced. Last but not least, an increase in the stiffness of the model dairy matrices was then observed with increasing storage time.

Keywords

tavený sýr, tavená sýrová omáčka, smetanový krém, hydrokoloidy, tavicí soli, homogenizace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 6. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 12. 9. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Richardos Nikolaos Salek, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemie a technologie potravin / Food Technology