الكريمة الحامضة

كريمة مخمرة. ^{[ 6 ]}

يمكن أن تحتوي القشدة الحامضة المصنعة على أي من الإضافات والمواد الحافظة التالية: مصل اللبن من الدرجة الأولى، ونشا الطعام المعدل، وفوسفات الصوديوم ، وسترات الصوديوم ، وصمغ الغوار ، والكاراجينان ، وكبريتات الكالسيوم ، وسوربات البوتاسيوم ، وصمغ الخروب . ^{[ 7 ]}

تبدأ عملية تصنيع القشدة الحامضة بتوحيد نسبة الدهون؛ لضمان وجود الكمية المطلوبة أو القانونية من دهون الحليب. وكما ذُكر سابقًا، فإن الحد الأدنى لنسبة دهون الحليب في القشدة الحامضة هو 18%. ^{[ 8 ]} خلال هذه المرحلة من عملية التصنيع، تُضاف مكونات جافة أخرى إلى القشدة، مثل مصل اللبن. ومن الإضافات الأخرى المستخدمة في هذه المرحلة مجموعة من المكونات تُعرف باسم المثبتات. ومن المثبتات الشائعة التي تُضاف إلى القشدة الحامضة السكريات المتعددة والجيلاتين ، بما في ذلك نشا الطعام المعدل، وصمغ الغوار ، والكاراجينان . تُضفي المثبتات قوامًا أكثر نعومة، وتُكوّن هياكل هلامية محددة، وتقلل من انفصال مصل اللبن، مما يُطيل مدة صلاحية المنتج. ^{[ 9 ]} قد يحدث انفصال مصل اللبن أثناء النقل، عندما تتعرض عبوات القشدة الحامضة للاهتزاز والرج. ^{[ 10 ]} الخطوة التالية في عملية التصنيع هي التحميض. تُضاف الأحماض العضوية ، مثل حمض الستريك أو سترات الصوديوم ، إلى الكريمة قبل التجنيس . وهذا يزيد من النشاط الأيضي للبادئ البكتيري. ^{[ 9 ]} يقوم المصنّعون بتسخين الخليط لفترة وجيزة لتحضيره للتجنيس .

تُحسّن عملية التجنيس جودة القشدة الحامضة من حيث اللون والقوام وثبات التماسك والقوام الكريمي. ^{[ 11 ]} خلال التجنيس، تتفتت كريات الدهون الكبيرة داخل القشدة إلى كريات أصغر حجمًا، مما يسمح بتعليقها بشكل متجانس داخل النظام. ^{[ 11 ]} في هذه المرحلة من المعالجة، لا تتفاعل كريات دهون الحليب مع بروتينات الكازين. يؤدي تكوّن الكريات الصغيرة (أقل من 2 ميكرون ) إلى زيادة لزوجة المنتج . كما يقلّ انفصال مصل اللبن، مما يُعزز اللون الأبيض للقشدة الحامضة. ^{[ 12 ]}

بعد تجانس الكريمة، يجب بسترة الخليط . البسترة هي معالجة حرارية خفيفة للكريمة، بهدف قتل أي بكتيريا ضارة فيها. تخضع الكريمة المتجانسة لطريقة البسترة السريعة بدرجة حرارة عالية (HTST). في هذا النوع من البسترة، تُسخّن الكريمة إلى درجة حرارة عالية تبلغ 85  درجة مئوية لمدة ثلاثين دقيقة. تُهيئ هذه الخطوة بيئة معقمة تسمح لبكتيريا البادئ بالنمو. ^{[ 9 ]}

بعد البسترة، يُبرّد المزيج إلى درجة حرارة 20 درجة مئوية، وهي درجة حرارة مثالية للتلقيح بالبكتيريا المحبة للحرارة المعتدلة. ثم يُلقّح بنسبة 1-2% من بادئ التخمير النشط. يبدأ بادئ التخمير عملية التخمير بتمكين القشدة المتجانسة من الوصول إلى درجة حموضة تتراوح بين 4.5 و4.8. تقوم بكتيريا حمض اللاكتيك بتخمير اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك . تؤثر أنواع مختلفة من بكتيريا حمض اللاكتيك على الملمس والرائحة والنكهات، مثل ثنائي الأسيتيل . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

بعد التلقيح، تُقسّم الكريمة إلى عبوات وتُخمّر لمدة 18 ساعة، مما يُخفّض درجة الحموضة من حوالي 6.5 إلى 4.6. بعد التخمير، تُجرى عملية تبريد أخرى. بعد هذه العملية، تُعبأ الكريمة الحامضة في عبواتها النهائية وتُرسل إلى السوق. ^{[ 9 ]}

أثناء عملية البسترة، تُرفع درجة الحرارة إلى ما بعد النقطة التي تستقر عندها جميع الجزيئات في النظام. عند تسخين القشدة إلى درجات حرارة أعلى من 70  درجة مئوية، يحدث تمسخ لبروتينات مصل اللبن. لتجنب انفصال الطور الناتج عن زيادة مساحة السطح، ترتبط كريات الدهون بسهولة مع بروتين بيتا لاكتوغلوبولين المتمسخ . يزيد امتصاص بروتينات مصل اللبن المتمسخة (وبروتينات مصل اللبن المرتبطة بمذيلات الكازين ) من عدد المكونات الهيكلية في المنتج؛ ويمكن أن يُعزى جزء من قوام القشدة الحامضة إلى ذلك. ^{[ 12 ] [ 16 ]} من المعروف أيضًا أن تمسخ بروتينات مصل اللبن يزيد من قوة الترابط المتشابك داخل نظام القشدة، وذلك بسبب تكوين بوليمرات بروتين مصل اللبن . ^{[ 17 ]}

عند تلقيح القشدة ببكتيريا البادئ، وبدء البكتيريا بتحويل اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك، يبدأ الرقم الهيدروجيني بالانخفاض تدريجيًا. عند بدء هذا الانخفاض، يحدث ذوبان فوسفات الكالسيوم، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في الرقم الهيدروجيني. خلال عملية التخمير، ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني من حوالي 6.5 إلى 4.6، ويؤدي هذا الانخفاض إلى تغيير فيزيائي كيميائي في ميسيلات الكازين. تجدر الإشارة إلى أن بروتينات الكازين مستقرة حراريًا، لكنها غير مستقرة في بعض الظروف الحمضية. تكون الجسيمات الغروية مستقرة عند الرقم الهيدروجيني الطبيعي للحليب، والذي يتراوح بين 6.5 و6.7، وتترسب الميسيلات عند نقطة التعادل الكهربائي (pI) للحليب، وهي 4.6. عند الرقم الهيدروجيني 6.5، تتنافر ميسيلات الكازين فيما بينها بسبب السالبية الكهربائية للطبقة الخارجية للميسيل. ^{[ 18 ]} خلال هذا الانخفاض في الرقم الهيدروجيني، يحدث انخفاض في جهد زيتا ، من الشحنات السالبة الصافية العالية في الكريم إلى عدم وجود شحنة صافية عند الاقتراب من نقطة التعادل الكهربائي.${\displaystyle U_{E}=\left\lfloor {\frac {2\varepsilon zf(ka)}{3\eta }}\right\rfloor }$الصيغة الموضحة هي معادلة هنري ، حيث z: جهد زيتا، Ue: الحركة الكهربائية، ε: ثابت العزل الكهربائي، η: اللزوجة ، و f(ka): دالة هنري. تُستخدم هذه المعادلة لإيجاد جهد زيتا، الذي يُحسب بدوره لإيجاد الجهد الكهروكينيتيكي في المحاليل الغروية. ^{[ 19 ]} من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية، تبدأ جزيئات الكازين بالاقتراب والتجمع. تدخل بروتينات الكازين في نظام أكثر انتظامًا، مما يُسهم في تكوين بنية هلامية قوية. بروتينات مصل اللبن التي تعرضت للتمسخ في مراحل التسخين أثناء المعالجة، تكون غير قابلة للذوبان عند درجة الحموضة هذه، وتترسب مع الكازين. ^{[ 9 ] [ 12 ] [ 20 ]}

تتضمن التفاعلات المشاركة في عملية التجلط وتجمع ميسيلات الكازين الروابط الهيدروجينية ، والتفاعلات الكارهة للماء ، والتجاذب الكهروستاتيكي، وقوى فان دير فالس ^{[ 21 ].} وتعتمد هذه التفاعلات بشكل كبير على الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة والزمن ^{[ 22 ]} . عند نقطة التعادل الكهربائي، تكون الشحنة السطحية الصافية لميسيلات الكازين صفرًا، ومن المتوقع أن يكون التنافر الكهروستاتيكي في حده الأدنى ^{[ 23 ]} . علاوة على ذلك، يحدث التجمع نتيجة لسيطرة التفاعلات الكارهة للماء. يمكن أن تنتج الاختلافات في جهد زيتا للحليب عن اختلافات في القوة الأيونية، والتي بدورها تعتمد على كمية الكالسيوم الموجودة في الحليب ^{[ 24 ]} . يعود استقرار الحليب إلى حد كبير إلى التنافر الكهروستاتيكي لميسيلات الكازين. تتجمع هذه الميسيلات وتترسب عندما تقترب من قيم جهد زيتا المطلقة عند الرقم الهيدروجيني 4.0 - 4.5. ^{[ 25 ]} عند معالجة بروتين مصل اللبن حرارياً وتغيير طبيعته، فإنه يغطي ميسيل الكازين، وترتفع نقطة التعادل الكهربائي للميسيل إلى نقطة التعادل الكهربائي لبروتين بيتا لاكتوغلوبولين (حوالي الرقم الهيدروجيني 5.3). ^{[ 26 ]}

يُظهر القشدة الحامضة سلوكًا انسيابيًا متغيرًا مع الزمن . تقل لزوجة السوائل الانسيابية مع تطبيق شغل عليها، وعندما يزول هذا الشغل، تعود إلى لزوجتها السابقة. تبلغ لزوجة القشدة الحامضة عند درجة حرارة الغرفة 100,000 سنتي بواز (للمقارنة: تبلغ لزوجة الماء 1 سنتي بواز عند 20  درجة مئوية). ^{[ 27 ]}