Структурные изменения при производстве мороженого

В большинстве публикаций о производстве мороженого мороженое рассматривается как комплексная мультифазная система.

   Что же это означает?

   Я попытаюсь дать Вам ответ на этот вопрос.

   Основными компонентами мороженого является вода, в которой полностью растворены сахар и стабилизатор. Молочный протеин находится в коллоидальной форме в обезжиренном молоке и жир в виде эмульсии в сливках. Самое крупное структурное изменение во время производства мороженого происходит во время замораживания и закаливания, при этом в массу включаются воздушные пузырьки, и мороженное превращается в пену, а большая часть воды преобразуется в мелкие ледяные кристаллы. Далее жир, воздух и кристаллы льда равномерно распределяются в оставшейся части воды, которая представляет собой вязкий высококонцентрированный сироп из растворенного сахара и стабилизатора.

   Для получения высококачественного мороженого важны не только отдельные компоненты, но и весь производственный процесс. Он начинается с обработки смеси перед замораживанием и затрагивает кроме этого все условия замораживания, закаливания и хранения.

   Производство мороженого начинается с приготовления смеси. Если смесь приготавливается в чистых условиях, то она оказывает относительно небольшое влияние на качество и стабильность мороженого. Эта производственная стадия не будет в данном докладе обсуждаться в дальнейшем, я хотел бы остановится на тех производственных стадиях, которые оказывают значительное влияние на качество мороженого.

   Гомогенизация смеси для производства мороженого

   Смесь для производства мороженого подвергается гомогенизации исходя из различных соображений. В первую очередь, частички жира измельчаются, что обеспечивает оптимальный процесс замораживания, а также хорошую консистенцию конечного продукта.

   Другая функция гомогенизации заключается в стабилизации пограничных зон между водой и жиром. Для этих целей очень хорошо используются молочные протеины. Особенно, казеиновые фракции молока, которые представляют собой очень гибкую молекулу, распределяющуюся по большей части поверхностей жировых капель и покрывающую их мицелярным протеином.

   Уже давно известно, что температура 75-80 градусов является оптимальной для гомогенизации смеси мороженого. Это было обосновано тем, что межмолекулярные силы в молекуле казеина при этих температурах значительно слабее и молекулы становятся подвижнее.

   Эмульгаторы, такие как моноглицериды, играют функциональную роль во время гомогенизирования смеси мороженого. Наглядно это можно проследить на снимках, сделанных с помощью микроскопа на рис. 1, который отображает смесь мороженого 10 % жирности, гомогенизированную при 150 барах, А - без эмульгатора и Б - с 0,4 % дозировкой моноглицерида. Более мелкий размер жировых шариков и лучшее распределение их по всей смеси мороженого достигается при использовании эмульгатора. С другой стороны, функция эмульгатора несколько ограничена, поскольку моноглицериды при температуре гомогенизации находятся в жидком сосотоянии. В таком сосотоянии моноглицериды полностью растворимы и могут смешиваться с жирами. Сила притяжения на пограничной поверхности между жиром и водой очень мала, то же самое касается и поверхностного напряжения. Собственный эффект эмульгатора проявляется только при охлаждении и созревании смеси мороженого, что оказывает косвенное воздействие на возможность взбивания продукта.

   Охлаждение смеси мороженого

   После гомогенизации и термообработки смесь мороженого охлаждается до температуры созревания 2-5 градусов С. Если процесс охлаждения происходит в пластинчатом теплообменнике, то это занимает всего несколько секунд.

   Рассматривая процесс охлаждения с физической точки зрения, можно выделить в нем две основные функции. Во-первых, идет процесс кристаллизации моноглицеридов при снижении температуры до 40 градусов. В кристалической форме моноглицериды слабо расстворяются в жидких жирах и склонны к осаждению. Этот процесс обуславливает повышенную способность моноглицеридов притягивать воду. Эти два изменения приводят к тому, что моноглицериды более активно скапливаются в пограничной фазе, чем ранее.

   Во время последнего этапа охлаждения до 2-5 градусов кристалический слой моноглицеридов находится на пограничной поверхности. В то же время начинается процесс кристаллизации жиров, усиливаемый уже кристализованными моноглицеридами.

   Созревание смеси мороженого

   Уже сложилась многолетняя традиция и практика выдержки смеси мороженого в течении ночи при температуре 2-5 градусов С. Это так называемое созревание является необходимым условием хорошего замораживания во фризере и обеспечивает кремообразную консистенцию мороженого.

   Ранее исходили из того, что созревание необходимо для поддержания достаточного количества кристаллов жира в смеси мороженого до процесса замораживания. В результате новых исследований за последний 10 лет пришли к мнению, что многие физические процессы во время созревания протекают в частичках жира и в мембранах жировых шариков.

   Насколько сегодня известно, созревание базируется на следующих принципах: моноглицериды, в основном, образуют более или менее кристалический мономолекулярный слой вокруг жировых шариков. Жир в центре жирового шарика кристализируется, эти кристаллы однако располагаются определенным образом и происходит трансформация кристаллов, должно пройти несколько часов пока процесс кристаллизации не достигнет окончательного результата.

   Присутствие моноглицеридов ускоряет процесс кристаллизации жиров, моноглицериды обеспечивают и повышение содержания твердых жиров в жировом шарике.

   Ранее полагали, что жировой шарик строится из нескольких слоев, т.е. внешний слой состоит из легкоплавкой фракции, средний - из среднеплавкой фракции и середина находится в жидкой фазе. Однако этот факт нельзя рассматривать как непреложный, поскольку во время процесса кристализации до 90 % жира отвердевает, и тем самым следует принять тот факт, что жидкая фаза обсорбируется на кристаллах.

   Как было сказано выше, пограничная поверхность между водой и жиром состоит сразу же после гомогенизации из молекул казеина, которые связаны с мицелием молочного белка. В стадии созревания на пограничной поверхности находится мономолекулярный кристалический слой. В этой форме моноглицериды оказывают сильное влияние на поверхностное натяжение, что означает, что они заменяют белки на пограничной поверхности.

   Эта замена белка представляет собой процесс, который длится несколько часов, по Барфельду это может быть 24 часа. Он обнаружил, что 85-90 % первоначального протеинового слоя десорбируется с пограничной поверхности. В смеси мороженого без моноглицеридов после созревания в два раза больше протеина остается на поверхности жировых шариков.

   Десорбция протеинов с мембран обеспечивает водоотталкивающее свойство жировых шариков, что оказывает воздействие на их агломерацию, и повышается стабильность воздушных пузырьков.

   С помощью электронного микроскопа Бухгейм в 1992 году доказал (рис. 2), что в мороженом с моноглицеридами после созревания практически не наблюдается протеина на пограничной поверхности, по сравнению со смесью для мороженого сразу же после гомогенизации. Таблица 1 и рис. 3 отображают этот феномен, наблюдаемый во время производства мороженого.

   Замораживание смеси мороженого

   После того, как смесь прошла через фризер, она приобретает типичную структуру мороженого. Во фризере образуются кристаллы льда, в них включается воздух и образуется пенная структура, которая стабилизируется благодаря жировым каплям.

   Весь процесс имеет комплексную природу, и необходим для того, чтобы создать отличную консистенцию, хорошую текстуру и кремообразный вкус, а также хорошую стабильность при хранении.

HAT
  • Поделиться: