1.5.6. Структурообразователи в производстве мороженого

Формирование структуры мороженого начинается уже при из­готовлении смеси. Именно в этот период очень важно правильно подобрать стабилизирующие компоненты для мороженого.

В связи с постоянным увеличением ассортимента импортного мороженого для отечественных производителей на первое место встает вопрос качества продукции. Среди факторов, определяющих качество мороженого (рецептура, качество сырья, оборудование, условия хранения и транспортирования) важная роль принадлежит структурообразователям — веществам, позволяющим обеспечить мо­роженому высокие потребительские и структурно-механические свойства. Используемые в производстве мороженого структурообра­зователи должны отвечать следующим требованиям: обладать хо­рошими эмульгирующими и пенообразующими свойствами; стаби­лизировать пену и жировую эмульсию: образовывать гладкую струк­туру: замедлять рост кристаллов льда и таяние мороженого; предот­вращать разрушение структуры при длительном хранении.

Первый этап создания мороженого — получение устойчивой эмульсии типа масло/вода. Известно, что молочный белок — пре­красный эмульгатор, и то количество белка, которое присутствует в мороженом, достаточно для создания такой эмульсии. Датская фир­ма «Палсгаард» производит комплексные добавки, содержащие все необходимые ингредиенты для создания высококачественного мо­роженого. Особенностью таких добавок является то, что их получа­ют не простым механическим смешиванием нескольких компонен­тов. а созданием интегрированных смесей, обеспечивающих равно­мерное распределение в них каждого вещества. Создание высоко­дисперсной эмульсии могут выполнять такие структурообразовате­ли, как альгинат натрия, карбоксиметилцеллюлоза. Однако при соз­дании высококачественного мороженого важно присутствие в нем свободного жира. В отличие от других эмульгаторов моно — и дигле — цириды обладают способностью «протыкать» протеиновые мембра­ны. Через образующиеся в мембранах отверстия выходит свободный жир. Именно этот жир и создает ощущение «сливочности» и «жир­ности» в мороженом. С точки зрения органолептической оценки до­пускается содержание в мороженом свободного жира не более 30%. Дальнейшее увеличение свободного жира приводит к его коатесцен — ции, что проявляется в таком пороке, как крупитчатость, а при со­держании в мороженом свободного жира менее 10% получить хо­рошую взбиваемость и высокие вкусовые качества не удается. Сво­бодный жир, помимо вкусовых ощущений, обеспечивает также ста­билизацию воздушной системы, образующейся при фризеровании смеси. Частицы свободного жира окружают воздушные пузырьки и препятствуют их разрушению. В свою очередь устойчивость воз­душного геля обусловливает низкую температуру плавления и наи­лучшие структурно-механические свойства мороженого. Следует отметить, что присутствие моно — и диглицеридов необходимо при производстве только жирного мороженого.

Стабилизаторы улучшают консистенцию мороженого, снижают скорость таяния при комнатной температуре, замедляют рост кри­сталлов льда, увеличивают вязкость и взбиваемость, повышают дис­персность воздушных пузырьков. Наилучшими связывающими спо­собностями обладают агар, альгинат натрия и метилцеллюлоза (у желатина и картофельного крахмата связывающая способность значительно ниже). Важно также отметить, что при одинаковых до­зировках альгинат натрия обеспечивает размеры кристаллов льда в 2 раза меньшие, чем желатин, и в десятки раз меньшие, чем крахмат. Наряду с альгинатом натрия используются также каррагинаты, вы­полняющие функции за1устителя, улучшающие внешний вид и кон­систенцию готового продукта. Установлено, что совместное исполь­зование каррагинана с другими гидроколлоидами придает системе высокие функционально-технологические свойства, улучшает структуру мороженого. Например, смешивание йота-каррагинана и камеди семян рожкового дерева увеличивает адгезионную способ­ность коллоидного продукта, снижает степень синерезиса.

В результате фризерования в мороженом образуется еще одна среда — пена. Устойчивость пен. как и эмульсий, обеспечивается ста­билизаторами, поэтому при выборе добавок для мороженого необ­ходимо учитывать их пенообразующие свойства. На устойчивость пен, помимо таких факторов, как температура и рН, влияет вязкость среды. Повышение вязкости всегда увеличивает устойчивость пены. Однако не все загустители, образующие высоковязкие растворы, являются хорошими стабилизаторами: например, агар — хороший студнеобразователь. но неэффективный стабилизатор эмульсий.

Крахмал широко используется в производстве мороженого, обладает низкими эмульгирующими и пенообразуюшими свойствами. Введе­ние в крахмал карбоксиметильных групп улучшает его структурооб­разующие свойства.

Фирма «Палсгаард» в качестве загустителей используют гидро­коллоиды из семян — растительные структурообразователи полиса — харидной основы, такие, как мука бобов рожкового дерева, гуаровая мука.

Ю. А. Оленев исследовал следующие стабилизаторы: крахмал картофельный и кукурузный, желатин, атьгинат. агароид. казеинат натрия, мука пшеничная, карбоксимегилцеллюлоза, пектин свекло­вичный; по эффективности пенообразования они выстраиваются в следующий ряд: альпшат, агароид, мука пшеничная, желатин. По эмульгирующей способности этот ряд выглядит следующим обра­зом: карбоксиметилцеллюлоза, альпшат, агароид, мука пшеничная.

Растворы альгината натрия, по сравнению с растворами других стабилизаторов, требуют меньшего градиента сдвига падения вязко­сти раствора, что очень важно при прохождении смеси через пасте­ризаторы и гомогенизаторы. При гомогенизации эмульгатора неко­торые стабилизаторы и протеины молока адсорбируются на мембра­нах капелек масла и создают новые мембраны, которые эффективно предотвращают объединение масляных шариков и флокуляцию. Альгинат управляет концентрацией ионов кальция вокруг масляных капелек, которые, в свою очередь, управляют стабильностью эмуль­сии. Следует отметить, что альгинат натрия обладает хорошей сор­бирующей способностью по отношению к токсичным солям тяже­лых металлов и радионуклидам.

Альгинат натрия попадает в организм с пищей и образует в же­лудочно-кишечном тракте нерастворимые соединения с ионами тя­желых металлов и радионуклидами, выводя их из организма. При этом альгинат натрия не нарушает баланса жизненно важных эле­ментов в организме (натрий/калий/кальций), обладает высокой из­бирательностью сорбции, не снижая концентрации витаминов, бел­ка, железа в организме.

Фирма «Келко» (Великобритания) предлагает стабилизатор азь — гинад МЯЬ, состоящей из альгината натрия и карбоксиметиллцел — люлозы. На основании проведенных исследований было доказано, что атьгинат натрия предотвращает появление кристаллов льда в мороженом после закатки. Мороженое получается с хорошими, мяг­кими вкусовыми качествами, не обладает сушащим горло эффектом, приобретает стойкий аромат сливочного мороженого. Помимо этого мороженое с альгинадом MRE медленно тает, не содержит комков, пустот и имеет ровную плотную консистенцию, в процессе хранения не образуется снежистость структуры мороженого. Стабилизацион­ная система альгинад MRE имеет хорошие связующие свойства: свя­зывает около 95% влаги и удерживает ее длительное время. При из­готовлении мороженого эскимо улучшается прилипаемость шоко­ладной глазури, т. е. адгезия.

Комплексные стабилизаторы-эмульгаторы (КСЭ) фирма «Квест» (Нидерланды) предназначены для использования в производстве различных видов мороженого. Используемые в составе КСЭ гидро­коллоиды (гуаровая камедь, каррагинан, камедь рожкового дерева, альгинат натрия, агары, карбоксиметилцеллюлоза) по происхожде­нию является полисахаридами. Такие комбинации гидроколлоидов обеспечивают не только стабильность смеси, но значительно улуч­шают показатели скорости таяния мороженого. В мороженом, при­готовленном из хорошо гомогенизированной смеси, размер жировых шариков не превышает 2 мкм, кристаллов льда от 10 до 75 мкм, воз­душных пузырьков от 10 до 150 мкм. Проведенные реологические исследования во ВНИХИ показали, что при одном и том же градиен­те сдвига на срез (Па) эффективная вязкость гелей с каррагинаном выше, чем у желатина и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, соответственно, в 6 и 2 раза. Для повышения пенообразующей спо­собности в смесях мороженого при использовании каррагинана важ­но наличие белка. Именно белки способны понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз раствор стабилизатора/воздух и тем самым способствовать стабилизации воздушной фазы в мороже­ном. Пена, образуемая белками, характеризуется механической не­устойчивостью, поэтому для ее стабилизации необходимо использо­вать гидроколлоиды.

Исследования, проведенные Н. Ш. Кулиевым и К. Х. Мажидо — вым, подтверждают целесообразность использования в качестве ста­билизаторов при производстве мягкого мороженого яблочного и морковного пюре. Сопоставимый анализ влагосорбционной способ­ности измельченных яблок и моркови, а также крахмала картофель­ного желирующего (ККЖ) с яблочным соком позволяет сделать за­ключение о том, что по сорбционным характеристикам исследуемые фруктово-овощные стабилизаторы близки к свойствам традиционно используемого ККЖ с яблочным соком.

Анатиз научно-технической литературы показал, что до настоя­щего времени отечественные изготовители мороженого не сумели оценить технические преимущества глюкозы и глюкозных сиропов.

Известно, что сахароза и сахариды, входящие в состав сахари — досодержаших компонентов, по-разному влияют на криоскопиче — скую температуру смесей мороженого: чем меньше молекулярная масса, тем более низкой будет криоскопическая температура смеси. В производстве мороженого важно как можно больше выморозить влаги в процессе фризерования. Оптимальной считается доля вымо­роженной влаги 50% в традиционных видах мороженого. При низ­ких температурах в результате вымораживания воды сахароза суще­ствует в перенасыщенных растворах. Возникает опасность ее кри­сталлизации, что приводит к дополнительной кристаллизации влаги и нарушению структуры продукта. Многие сахаридосодержащие продукты, в том числе и фирмы «Амилум Групп» (Бельгия), из-за особого строения своей молекулы препятствует кристаллизацион­ным процессам. Так, применение «Меритозы-200», содержащей 99.8% глюкозы, в определенных количествах дает возможность уве­личить массовую долю невымороженой влаги и способствовать тем самым созданию в мороженом более мягкой структуры, что важно в период формирования (фасования) мороженого и его длительного хранения.

В работе Ю. А. Оленева отмечается, что в связи с перенасыщен­ностью раствора сахарозы в мороженом на молочной основе, осо­бенно при температурах -25^-30 °С существует реальная возмож­ность образования ее кристаллов, однако на практике этого не про­исходит из-за высокой вязкости раствора. Наибольшая вероятность кристаллизации сахарозы — в плодово-ягодном мороженом. В связи с этим подтверждается целесообразность превращения части сахарозы в инвертный сахар.

Зарубежные исследователи установили, что при использовании сахари дос о держащих компонентов не следует изменять криоскопи — ческую температуру смесей более чем на 0,5 °С и отдавать предпоч­тение совместному использованию сахарозы и сахаридосодержащих компонентов.

При производстве мороженого в России используют раститель­ные жиры зарубежного производства. Важным аспектом применения растительного масла торговой марки «Акобленд Микс» является перспектива производства мороженого с пониженным содержанием холестерина. «Акобленд Микс» представляет собой 100% деодори­рованный растительный жир, содержащий лауриновую кислоту. Температура его плавления 32 °С. По данным Института питания РАМН, замена 8-9% молочного жира из 10% на «Акобленд Микс» приводит к снижению содержания холестерина на 17,5-20 мг в 100 г мороженого, кроме того, улучшается качество жирового компонента мороженого в результате увеличения соотношения ненасыщенных и насыщенных жирных кислот.

Выпускается сливочное мороженое с каротином в шоколадной глазури, одна порция которого способна удовлетворить суточную потребность человека в витамине А.

Рядом европейских стран большое внимание уделяется эколо­гической чистоте исходных продуктов, идущих на производство мо­роженого. Разрабатываются новые сорта экологически чистого мо­роженого, проводятся исследования по замене сахара медом, с ис­пользованием липового, цветочного, рапсового меда, собранного в экологически чистых районах. Ароматические вещества должны быть натурального происхождения, не иметь химических примесей.

Британские исследователи установили, что входящие в моро­женое ингредиенты влияют на содержание серотонина и тем самым нейтрализуют пагубное воздействие стрессов на человека.

Особый интерес, с точки зрения анализа долгожительства, представляет содержание триптофана в пище. Эксперимент&шьная проверка дефицитных по триптофану диет показала, что у животных снижается уровень серотонина во многих отделах головного мозга, происходит задержка процессов роста, развития и старения, увели­чивается продолжительность жизни. Подобный эффект авторы свя­зывают с недостатком триптофана в качестве предшественника се­ротонина. Вместо с тем, количество серотонина в мозговой ткани может быть снижено не только при дефиците триптофана в пище, но и при нормальном его содержании на фоне повышения содержания в пище незаменимых аминокислот, таких, как лейцин, изолейцин, ти­розин, фенилаланин.

В мороженом молочный жир находится в виде мельчайших жи­ровых шариков, окруженных липопротеиновыми оболочками. Белки оболочек жировых шариков отличаются повышенным содержанием таких незаменимых аминокислот, как аргинин, фенилаланин. трео­нин. Благодаря тонкодисперсному состоянию жира, облегчается его усвояемость, что увеличивает пищевую ценность мороженого.

Некоторые исследователи даже рискуют прослеживать прямые зависимости между средней продолжительностью жизни и потреб­лением мороженого на душу населения. Так, в 1995 г. при потребле­нии 1,5 кг мороженого на душу населения продолжительность жиз­ни снизилась до 65 лет у женщин и 58 лет у мужчин. В 1997-98 гг. когда потребление мороженого выросло до 1.95 кг, продолжитель­ность жизни увеличилась на 1-3 года.

Анализируя приведенные материалы, можно сделать следую­щие выводы:

1) На формирование структуры и качественной характеристики — консистенции мороженого влияют не только технологические про­цессы и условия их проведения, но и содержание в смеси морожено­го влаги, жира, лактозы, воздуха и стабилизатора. Различные соот­ношения этих компонентов в мороженом и выбор режимов техноло­гической обработки позволяют регулировать консистенцию продук­та. оцениваемую структурно-механическими характеристиками (СМХ) на каждом этапе его производства.

2) На величину СМХ в первую очередь будет влиять количество влаги и формы ее связи. Например, в процессах холодильной обра­ботки и хранения продукта влага в значительной степени обуслов­ливает качественные характеристики мороженого, такие как вкус, структура и консистенция. Соотношения количества влаги различ­ной формы связи и ее превалирующего вида влияют на величину криоскопической температуры и формирование кристаллов льда, а следовательно на структуру и СМХ мороженого. Знание величин криоскопической температуры для различных видов мороженого и зависимости их от его химического состава позволит прогнозиро­вать рациональные режимы охлаждения, замораживания и хранения, а изучив кинетику изменения СМХ — контролировать их.

3) Содержание лактозы также влияет на размер образования ее кристаллов, особенно в процессе хранения мороженого, а следова­тельно, и на его качественные характеристики.

4) Качество мороженого, особенно его консистенция, будет за­висеть от содержания в нем жира и размеров образующихся шари­ков, на величину и количество которых влияют давление и темпера­тура гомогенизации смесей. Для обоснования и контроля рацио­нальных режимов гомогенизации смесей мороженого необходимо знать кинетику изменения СМХ в зависимости от их химического состава и параметров гомогенизации. При этом установлено, что размер жировых шариков меньше при использовании сливок и цель­ного молока (например, технология Баскин Робби не), чем при ис­пользовании сливочного масла (отечественная технология). Кроме этого, содержание жира влияет на взбитость продукта, при этом с его увеличением до определенного рационального предела улучша­ется диспергирование воздушных пузырьков, уменьшается размер кристаллов льда, стабилизируется структура. Дальнейшее увеличе­ние содержания жира ведет к ухудшению взбиваемости. Дисперс­ность жировой эмульсии в мороженом зависит от COMO, состава солей, условия гомогенизации, продолжительности и температурно­го режима выдержки смеси перед фризерованием. Все рассмотрен­ные величины и параметры обработки будут влиять на величины СМХ продукта, которые практически не изучены.

5) Качество мороженого зависит от выдержки смеси, а также от насыщения ее воздушными пузырьками в процессе фризерования и их дисперсности. Стабильность воздушных пузырьков зависит от содержания свободного жира и СМХ смеси мороженого после фри­зерования. От состояния воздушной фазы зависит структура моро­женого при хранении, а следовательно и величины СМХ.

6) Формирование структуры мороженого начинается при изго­товлении смеси, в результате фризерования смеси образуется не только эмульсия, но и пена, устойчивость которых обеспечивается стабилизаторами и зависит от ее температуры. рН и вязкости. От вида и количества добавляемого стабилизатора зависит качество мороженого. Стабилизаторы снижают скорость таяния мороженого при комнатной температуре, увеличивают вязкость и взбиваемость. повышают степень дисперсности.

Рассмотренный всесторонний анализ литературы связанной с производством мороженого и рассмотрение различных мнений на изменения структур и качественных свойств мороженой смеси и го­товой продукции от различных технологических факторов позволит студенту и аспиранту определить тему дипломной или диссертаци­онной работы.

Таким образом, для конструирования новых видов мороженого, в том числе и лечебно-профилактического, с заданным химическим составом и качеством, оцениваемого СМХ, необходимо знать не только кинетику их изменения на всех стадиях производства, но и эталонные величины, которые позволят контролировать оптималь­ные процессовые режимы, что обеспечит стабилизацию качества готовой продукции. Структура мороженого в процессе его произ­водства изменяется. При приготовлении смеси мороженого она представляет собой вязкую структурированную систему с незначи­тельным предельным напряжением сдвига (ПНС), приближающуюся к ньютоновской сильно вязкой жидкости. После фризерования смеси она становится вязко-пластичной системой с определенными значе­ниями ПНС, а после закачивания мороженого его структура при­ближается к твердому телу, величина ПНС при температуре -30 °С достигает значений до 100 кПа. Поэтому необходимо: в первую оче­редь изучить: методологию определения СМХ на всех этапах произ­водства мороженого с учетом его структуры; выбрать наиболее пер­спективную группу СМХ, а из нее конкретные характеристики, по­зволяющие контролировать качество и рациональные режимы каж­дого процесса: выдержку, фризерование, закаливание и др.; рас­смотреть существующие методы и конструкции приборов для изме­рения СМХ вязких, вязко-пластичных и упруго-эластичных продук­тов и материалов и выбрать наиболее перспективные для измерения реологических свойств мороженого.

Комментарии запрещены.