Ξήρανση και ανασύσταση γιαουρτιού

Κωβαίος, Κωνσταντίνος; Kovaios, Konstantinos

dc.contributor.author	Κωβαίος, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Kovaios, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2019-04-08T07:59:26Z
dc.date.available	2019-04-08T07:59:26Z
dc.date.issued	2019-04-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48578
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16460
dc.rights	Default License
dc.subject	Ξήρανση	el
dc.subject	Γιαούρτι	el
dc.subject	Ανασύσταση	el
dc.subject	Υδροκολλοειδή	el
dc.title	Ξήρανση και ανασύσταση γιαουρτιού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημεία και τεχνολογία τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-02
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Τα πειράματα εκτελέστηκαν κατά τη διάρκεια των ακαδημαϊκών ετών 2016-2018. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ξήρανση τυποποιημένου αναμεμιγμένου γιαουρτιού διαφορετικών λιπαρών και η ανασύσταση της παραχθείσας σκόνης με στόχο τη βελτίωση των τελικών χαρακτηριστικών, ρεολογικών και οργανοληπτικών, έτσι ώστε να προσομοιάζουν τα χαρακτηριστικά του ανασυσταμένου γιαουρτιού εκείνα του γιαουρτιού από το οποίο προήλθαν. Το υπό ξήρανση γιαούρτι ήταν, τυποποιημένο αναμεμιγμένο γιαούρτι διαφορετικής περιεκτικότητας λιπαρών 0%, 2% και 5%. Οι μέθοδοι που επιλέχθηκαν ήταν η ξήρανση με κατάψυξη (freeze drying) και η ξήρανση με ψεκασμό (spray drying). Αυτές οι μέθοδοι είναι πολύ διαδεδομένες στη βιομηχανία και η κάθε μία έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον μελέτης. Η ξήρανση με κατάψυξη υποβαθμίζει λιγότερο το προϊόν, ως μη θερμική μέθοδος, ενώ η ξήρανση με ψεκασμό είναι οικονομικότερη. Παρόλα αυτά και οι δύο μέθοδοι υποβαθμίζουν σε κάποιο βαθμό τα ρεολογικά χαρακτηριστικά. Έτσι το εμπορεύσιμο γιαούρτι σε σκόνη χρησιμοποιείται κυρίως για επικαλύψεις, γεμίσεις, γεύση ή ρoφήματα. Επιλέχθηκε η μελέτη αραβικού κόμμεος, CMC (carboxymethyl cellulose), πηκτίνης, ζελατίνης, πρωτεΐνης ορού γάλακτος, καθώς είναι πολύ κοινά κόμμεα για τη γαλακτοβιομηχανία. Η κλίμακα περιεκτικότητας διαμορφώθηκε στο 1%, 2% και 3% επί της ξηρής μάζας των αντίστοιχων στερεών του κάθε γιαουρτιού. Έτσι για τη μελέτη των προαναφερόμενων σχεδιάστηκαν τρεις πειραματικές σειρές. Στην 1η σειρά έγινε παραγωγή σκόνης γιαουρτιού, διαφορετικών λιπαρών, με ξήρανση υπό κατάψυξη με προσθήκη υδροκολλοειδών, σε διαφορετικές περιεκτικότητες, μετά ή πριν την ξήρανση. Η παραχθείσα σκόνη της σειράς αυτής χαρακτηρίστηκε ως προς την ενεργότητα νερού, την ικανότητα διαβροχής, διαλυτότητας, το πορώδες, και ως προς το χρώμα. Στην 2η σειρά έγινε ανασύσταση σκόνης γιαουρτιού, διαφορετικών λιπαρών, προερχόμενης από ξήρανση με κατάψυξη με προσθήκη υδροκολλοειδών, σε διαφορετικές περιεκτικότητες, μετά ή πριν την ξήρανση. Το ανασυσταμένο γιαούρτι χαρακτηρίστηκε ως προς το pH, το ιξώδες, την υφή, την οξύτητα, τη συναίρεση και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Στην 3η σειρά έγινε παραγωγή σκόνης γιαουρτιού 0% λιπαρών με ξήρανση με ψεκασμό σε διαφορετικές αραιώσεις (τροφοδοσίας) και σε διαφορετικές θερμοκρασίες ξήρανσης. Η παραχθείσα σκόνη της σειράς αυτής χαρακτηρίστηκε ως προς την ενεργότητα νερού, το πορώδες, την ικανότητα διαβροχής, τη διαλυτότητα,το χρώμα και το pH. Τα πειράματα, οι μέθοδοι και οι αναλύσεις έδειξαν για την παραχθείσα σκόνη γιαουρτιού, διαφορετικών λιπαρών, με ξήρανση υπό κατάψυξη με προσθήκη υδροκολλοειδών, σε διαφορετικές περιεκτικότητες, μετά ή πριν την ξήρανση ότι η ενεργότητα του νερού, σε όλα τα δείγματα της σκόνης κινήθηκαν σε εύρος τιμών από 0,25 έως 0,35. Όσον αφορά την ικανότητα διαβροχής, αυτή μειώνεται όσο αυξάνεται η υδροφοβικότητα της σκόνης, έτσι μεγαλύτερη διαβροχή παρουσιάζουν σκόνες γιαουρτιού με 0% λιπαρά. Η προσθήκη πηκτίνης αυξάνει την ικανότητα διαβροχής, ενώ η προσθήκη πρωτεΐνης ορού γάλακτος την δυσκολεύει. Η προσθήκη κόμμεων πριν την ξήρανση βοηθά στην αύξηση της διαβροχής της σκόνης και ειδικότερα των δειγμάτων με 5% λιπαρά. Ακόμη, η διαλυτότητα της σκόνης αυξάνεται με την προσθήκη κόμμεων και η προσθήκη τους πριν τη διαδικασία της ξήρανσης, στην κύρια μάζα του γιαουρτιού, επιδρά θετικά ειδικά στα δείγματα με λιπαρά. Επίσης το πορώδες κινήθηκε μεταξύ 60% και 70%, εύρος χαρακτηριστικό για την ξήρανση με κατάψυξη. Τέλος το χρώμα της σκόνης με την ξήρανση υπό κατάψυξη έχει τη 2 μικρότερη δυνατή υποβάθμιση. Παρόλα αυτά τα δείγματα με 5% λιπαρά παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη διαφορά χρώματος. Η σειρά πειραμάτων για την ανασύσταση της σκόνης γιαουρτιού, διαφορετικών λιπαρών, προερχόμενης από ξήρανση με κατάψυξη με προσθήκη υδροκολλοειδών, σε διαφορετικές περιεκτικότητες, μετά ή πριν την ξήρανση έδειξε ότι: Το εύρος τιμων του pH του ανασυσταμένου γιαουρτιού κινήθηκε μεταξύ 4.0-4.4 και δεν επηρεάστηκε σημαντικά. Όσον αφορά το ιξώδες, υψηλότερες τιμές αυτού παρουσιάστηκαν στα υπό ανασύσταση δείγματα με σκόνη γιαουρτιού 0% σε λιπαρά (εύρος 8000-17.000 cps), ενώ χαμηλότερες τιμές στα υπό ανασύσταση δείγματα με σκόνη γιαουρτιού 5% σε λιπαρά (εύρος 1.500-12.000 cps). Γενικά καλύτερο κόμμι κρίθηκε η πηκτίνη όσον αφορά το ιξώδες. Ακόμη, η προσθήκη του κόμμεος πριν από την ξήρανση εμφανίζει πολύ καλύτερα αποτελέσματα στο ανασυσταμένο γιαούρτι σε σχέση με τα ανασυσταμένα γιαούρτια που έχουν προκύψει από σκόνη γιαουρτιού και κόμμεος, το οποίο έχει προστεθεί μετά την ξήρανση. Η ικανότητα των δειγμάτων ανασυσταμένου γιαουρτιού για συγκράτηση νερού είναι εμφανώς μειωμένη. Η διαφορά κυμαίνεται γύρω στο 10-20% κάτω σε σχέση με το τυποποιημένο γιαούρτι. Η προσθήκη κόμμεος γενικά βελτιώνει τη συγκράτηση νερού. Επίσης τα δείγματα των οποίων τα κόμμεα είχαν προστεθεί πριν από την ξήρανση παρουσιάζουν μία πιο ομοιόμορφη ικανότητα συγκράτησης νερού. Η σκληρότητα του ανασυσταμένου γιαουρτιού ανεξαρτήτως δείγματος είναι κατά πολύ μειωμένη (εύρος περίπου 0,1-0,45Ν) σε σχέση με τη σκληρότητα του τυποποιημένου γιαουρτιού (εύρος περίπου 1-1,2Ν). Όσον αφορά τη συνεκτικότητα, τα δείγματα ανασυσταμένου γιαουρτιού εμφάνισαν εύρος τιμών περίπου 0,4-0,95 σε σχέση με το τυποποιημένο που παρουσίασε εύρος τιμών 0,6-0.85 αντίστοιχα. Υψηλότερη τιμή συνεκτικότητας παρουσίασαν τα δείγματα με πρωτεΐνη ορού γάλακτος, όσον αφορά τα κόμμεα. Ακόμη η διαδικασία προσθήκης κόμμεων μετά την ξήρανση παρουσίασε υψηλότερες τιμές συνεκτικότητας σε σχέσση με την προσθήκη κόμμεων πριν την ξήρανση. Η προσκολλησιμότητα τυποποιημένου γιαουρτιού με λιπαρά 2% και 5% ήταν στο 70-80 Νs, ενώ τα ανασυσταμένα δείγματα με την ίδια περιεκτικότητα σε λιπαρά και με την προσθήκη κόμμεων πριν ή μετά την ξήρανση παρουσίασαν προσκολλησιμότητα γύρω στο 10-35 Νs. Ακόμη τα δείγματα ανασυσταμένου γιαουρτιού με 0% λιπαρά εμφάνισαν προσκολλησιμότητα περίπου 25-45 Νs έναντι περίπου 35 Νs του τυποποιημένου γιαουρτιού. Σημαντικά υψηλότερη τιμή παρουσίασε το αραβικό κόμμι και χαμηλότερη τιμή προσκολλησιμότητας παρουσίασε το CMC. Ακόμη η διαδικασία προσθήκης κόμμεων πριν την ξήρανση παρουσίασε υψηλότερες τιμές προσκολλησιμότητας σε σχέση με την προσθήκη κόμμεων μετά την ξήρανση. Το κομμιώδες των δειγμάτων του ανασυσταμένου γιαουρτιού είναι σημαντικά μειωμένο. Για το τυποποιημένο γιαούρτι κυμαίνεται γύρω στο 0,7-1Ν, ενώ για το ανασυσταμένο γιαούρτι γύρω στο 0,1-0,25 Ν. Υψηλότερες τιμές κομμιώδους παρουσιάζουν τα δείγματα με 5% λιπαρά. Σημαντικά υψηλότερη τιμή κομμιώδους παρουσίασε η πρωτεΐνη ορού γάλακτος και χαμηλότερη τιμή το αραβικό κόμμι. Ακόμη η διαδικασία προσθήκης κόμμεων μετά την ξήρανση οδήγησε σε υψηλότερες τιμές κομμιώδους σε σχέση με την προσθήκη κόμμεων πριν την ξήρανση. Η οξύτητα των δειγμάτων ανασυσταμένου γιαουρτιού κυμαίνεται μεταξύ 1,4-2,2% γαλακτικού οξέος έναντι του τυποποιημένου που κυμαίνεται στο 1,4-1,6 % γαλακτικού οξέος. Όσον αφορά τον οργανοληπτικό έλεγχο του ανασυσταμένου γιαουρτιού, εξήχθησαν σημαντικά συμπεράσματα για την εμφάνιση (πήγμα, συναίρεση), για την υφή στο κουτάλι (φινέτσα, κοκκώδες), την υφή στο στόμα (αδιάλυτα στερεά, συσσωματώματα, λιπαρότητα), το αντιληπτό χρώμα (ένταση λευκού), τη γεύση (όξινη γεύση του γιαουρτιού, άλλες γεύσεις), το άρωμα (χαρακτηριστικό άρωμα 3 του γιαουρτιού, τόνοι άλλων αρωμάτων). Τέλος, οι δοκιμαστές εκτιμώντας τη συνολική αρέσκεια υπέδειξαν καλύτερα τα δείγματα ανασυσταμένου γιαουρτιού που είχαν προέλθει από σκόνες με 0% λιπαρά και στη συνέχεια τα δείγματα με 2% και 5% λιπαρά. Όσον αφορά τα κόμμεα η σειρά αρέσκειας είχε ως εξής: πρωτεΐνη ορού γάλακτος, ζελατίνη/πηκτίνη, αραβικό κόμμι, CMC. Ακόμη τα δείγματα με προσθήκη κόμμεος πριν τη διαδικασία ξήρανσης ήταν πιο αρεστά από τα δείγματα στα οποία προστέθηκε το κόμμι μετά την ξήρανση. Η σειρά πειραμάτων παραχθείσας σκόνης γιαουρτιού 0% λιπαρών με ξήρανση με ψεκασμό σε διαφορετικές αραιώσεις (τροφοδοσίας) και σε διαφορετικές θερμοκρασίες ξήρανσης έδωσε τα εξής συμπεράσματα: Καλύτερη θερμοκρασία ξήρανσης είναι οι 170 0C με 20% w/v αραίωση ως προς τη μάζα γιαουρτιού. H ενεργότητα του νερού του αφυδατωμένου γιαουρτιού κινήθηκε σε αποδεκτά όρια, 0,25-0,30 όπως κινήθηκε και στα δείγματα της ξήρανσης με κατάψυξη. Όσον αφορά τη διαβροχή, τα δείγματα αφυδατωμένου γιαουρτιού παρουσίασαν μειωμένη ικανότητα διαβροχής η οποία μπορεί να αποδοθεί στην αύξηση της υδροφοβικότητας της επιφάνειας της σκόνης. Η αύξηση της θερμοκρασίας ξήρανσης αύξησε τις διαφορές στο χρώμα. Οι τιμές του πορώδους ήταν αισθητά χαμηλότερες από ότι τα δείγματα του της ξήρανσης με κατάψυξη, σε εύρος τιμών 40%-50% που είναι χαρακτηριστικό για την ξήρανση με ψεκασμό.Τέλος το pH όπως και στο αφυδατωμένο με ξήρανση με κατάψυξη δεν έδειξε σημαντικές διαφορές και κινήθηκε μεταξύ 4,1-4,3. Η δοκιμή για ξήρανση δειγμάτων με λιπαρά σε διάφορες αραιώσεις είχε ως αποτέλεσμα, σε μικρές αραιώσεις να καίγονται τα λιπαρά και να προκαλούν προβλήματα στη διεργασία και με μεγάλες αραιώσεις να παραλαμβάνεται υγρή σκόνη. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι έγινε στατιστική επεξεργασία αποτελεσμάτων για κάθε σειρά πειραμάτων με τη βοήθεια του λογισμικού Statistica 12, από την οποία ελήφθησαν σημαντικά συμπεράσματα. Ακόμη, με τη βοήθεια του ίδιου λογισμικού, έγινε συσχέτιση αποτελεσμάτων, με εφαρμογή PCA (Principal Component Analysis). Από την ανάλυση συμπερασματικά προέκυψε ότι η αρέσκεια, το πήγμα, η συναίρεση, η φινέτσα, τα αδιάλυτα στερεά, το λευκό χρώμα και το άρωμα έχουν θετική συσχέτιση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για τη συναίρεση, τα αδιάλυτα στερεά και το κοκκώδες η αύξηση της τιμής σημαίνει αύξηση της αποδοχής δηλαδή λιγότερη συναίρεση, λιγότερα αδιάλυτα στερεά, λιγότεροι κόκκοι. Ακόμη το διάγραμμα των δειγμάτων βοήθησε στην δημιουργία μιας πιο ολοκληρωμένης εικόνας. Συνοπτικά τα δείγματα με σκόνη γιαουρτιού 0% λιπαρών έχουν καλύτερα συνολικά χαρακτηριστικά. Όσον αφορά τα κόμμεα, η πηκτίνη ταυτίζεται σχεδόν με τη δράση της ζελατίνης και προσδίδει καλύτερα αντικειμενικά αποτελέσματα, ενώ η προσθήκη πρωτεΐνης ορού γάλακτος παρουσιάζει καλύτερα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Η προσθήκη κόμμεων πριν τη διαδικασία της ξήρανσης επιφέρει πολλά πλεονεκτήματα τόσο στην παραχθείσα σκόνη όσο και στις ιδιότητες ανασύστασης, ειδικά στα δείγματα με λιπαρά. Για αυτά τα πλεονεκτήματα έγιναν υποθέσεις και από τη συνολική εικόνα των αποτελεσμάτων έγιναν προτάσεις για αξιοποίησή τους καθώς και για περαιτέρω έρευνα όσον αφορά τα διάφορα επίπεδα μελέτης του θέματος.	el
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Σαρίμβεης, Χαράλαμπος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	206 σ.
heal.fullTextAvailability	true