Comparison of yogurt starter powder preparation by spray dry and freeze dry

Abstract

The research aimed to compare the yoghurt starter powder production by spray drying and freeze drying. Due to the most fermented milk industries have to use lactic acid bacteria, So they must be imported from other countries with higher cost and time consuming. Therefore this work was tried to develop starter culture in the form of yogurt powder products. The research was done by yoghurt fermentation with 3 types of starter cultures (A, B and C) and then drying into powder by spray and freeze dry methods. Spray dried method was conducted by using inlet temperature of 160 ± 5 °C and outlet temperature about 85±5 °C with feed flow rate 1.0-1.3 L / h. While the freeze dried method was done by freezing at -40 ° C for 1 hour before taking to freeze dryer at -80 °C with the pressure at 0.5 bar for 24 hours. After that, one type of starter culture was selected by using growth rate during yoghurt production, sensory evaluation of yoghurt and survival number of microorganisms after drying. The parameters of fermentation steps, pH, acidity, time of fermentation and growth rate were also compared. The results showed that among 3 types of starter cultures, starter cultures type C showed the highest total microorganisms of 1.40 x 1011 CFU/g, after fermentation for 18 hours. While the pH and total acidity was similar to starter cultures type A but better than starter cultures type B. Therefore, starter cultures type C was chosen as starter culture in yogurt powder production. After yogurt fermentation process was done, encapsulation process by using maltodextrin and octenyl succinic anhydride modified starch (OSA) as a carrier was applied to yogurt before dried. The best results were obtained by using octenyl succinic anhydride modified starch (OSA) carrier, the survival number of microorganisms of yogurt powder after spray drying and freeze drying were 4.3x109 and 1.6x109 CFU/g, respectively, after that, the shelf life was studied. Then yogurt starter culture powder was kept at -18 oC for 45 days. The results showed the survival number of microorganisms at 45 days of yogurt powder from spray dry and freeze dry preparation were 5.3x106 and 1.2x106 CFU/g, respectively. The sensory tests of both starter cultures type C, spray dry and freeze dry was no significantly difference.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตหัวเชื้อโยเกิร์ตผงโดยการทำแห้งแบบพ่นฝอยและการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง เนื่องจากอุตสาหกรรมนมหมักในประเทศไทยส่วนใหญ่ต้องใช้เชื้อจุลินทรีย์แลกติก จึงจำเป็นต้องนำเข้าจากต่างประเทศที่ทำให้มีต้นทุนในการผลิตสูงและมีระยะเวลาในการรอสินค้านาน ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงต้องการพัฒนาผลิตภัณฑ์หัวเชื้อโยเกิร์ตผง โดยศึกษาหัวเชื้อที่ใช้ในการหมัก 3 ชนิด ได้แก่ หัวเชื้อผสม A, หัวเชื้อผสม B และ หัวเชื้อผสม C และนำไปทำให้เป็นผงโดยผ่านกระบวนการทำแห้งแบบพ่นฝอยและการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง สำหรับวิธีการทำแห้งแบบพ่นฝอยจะใช้อุณหภูมิขาเข้าประมาณ 160±5 องศาเซลเซียส อุณหภูมิขาออกประมาณ 85±5 องศาเซลเซียส และอัตราเร็วในการป้อนอยู่ที่ 1.0-1.3 L/h ส่วนวิธีการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งจะนำตัวอย่างไปแช่แข็งโดยใช้ air blast freezer ที่อุณหภูมิ -40 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมงหลังจากนั้นจึงนำเข้าเครื่องทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งที่อุณหภูมิ -80 องศาเซลเซียส ความดัน 0.5 bar เป็นเวลา 24 ชั่วโมง หลังจากนั้นได้คัดเลือกหัวเชื้อ 1 ชนิดที่ให้ผลดีที่สุดจากจำนวนเชื้อจุลินทรีย์ที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการหมักโยเกิร์ต การยอมรับทางประสาทสัมผัสและจำนวนเชื้อจุลินทรีย์ที่รอดชีวิตหลังจากการทำแห้ง ซึ่งในขั้นตอนการหมักโยเกิร์ต ได้ศึกษาค่าพีเอช ปริมาณกรดทั้งหมด ระยะเวลาในการหมักที่เหมาะสมและเปรียบเทียบการเจริญเติบโตของหัวเชื้อแต่ละชนิด จากผลการทดลองจะพบว่าเมื่อเปรียบเทียบหัวเชื้อทั้ง 3 ชนิด หัวเชื้อผสม C มีจำนวนเชื้อจุลินทรีย์ทั้งหมดที่สูงที่สุด คือ 1.4x1011 CFU/g หลังจากการหมักโยเกิร์ต 18 ชั่วโมง ส่วนค่าพีเอชและปริมาณกรดทั้งหมดนั้นหัวเชื้อผสม C มีค่าใกล้เคียงหัวเชื้อผสม A และดีกว่าหัวเชื้อผสม ฺB จึงเลือกหัวเชื้อผสม C เป็นเชื้อเริ่มต้นในการผลิตหัวเชื้อโยเกิร์ตผง หลังจากการหมักโยเกิร์ตเสร็จสิ้น ได้นำโยเกิร์ตไปผ่านกระบวนการเอ็นแคปซูเลชันโดยใช้มอลโตเดกซ์ตรินและสตาร์ชดัดแปรชนิดออกทีนิลซัคซินิคแอนไฮไดร์ (OSA) เป็นสารห่อหุ้ม ก่อนการนำไปทำแห้ง ผลการทดลองพบว่าการใช้สตาร์ชดัดแปรชนิดออกทีนิลซัคซินิคแอนไฮไดร์ (OSA) เป็นสารห่อหุ้มให้ผลได้ดีที่สุด โดยหัวเชื้อโยเกิร์ตผงหลังจากการทำแห้งแบบพ่นฝอยและการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งมีจำนวนปริมาณจุลินทรีย์ที่รอดชีวิต คือ 4.3x109 และ 1.6x109 CFU/g ตามลำดับ หลังจากนั้นศึกษาอายุการเก็บรักษาโดยนำหัวเชื้อโยเกิร์ตผงไปเก็บรักษาที่อุณหภูมิ -18 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 45 วัน พบว่าเมื่อเก็บรักษาจนถึงวันที่ 45 หัวเชื้อโยเกิร์ตผงที่ได้จากกระบวนการทำแห้งแบบพ่นฝอยและการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง มีปริมาณจุลินทรีย์ลดลงอยู่ที่ 5.3x106 และ 1.2x106 CFU/g ตามลำดับ จากการทดสอบทางประสาทสัมผัสของโยเกิร์ตที่ใช้เชื้อจากการทำแห้งแบบพ่นฝอยและการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง พบว่าไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ