Розробка технології нових видів загартованого морозива

З огляду на вищесказане, аналіз рецептур та технологій виробництва морозива для запропонування шляхів їх удосконалення доречно зробити за допомогою горизонтальної декомпозиції зі знаходженням у ній проблемного елементу (рис. 2.4) [8].

З рисунку можна побачити, що якість морозива обумовлюють властивості його складових речовин, які здатні утворювати структуру морозива за зберігати її протягом часу. Головна роль серед цих речовин належить стабілізаторам, тому що вони безпосередньо впливають на характер перебігу багатьох процесів під час виготовлення морозива та його зберігання, таких, як, наприклад, зв’язування та вимерзання вологи, кристалізація лактози, агломерація та коалесценція жиру, насичення суміші морозива повітрям й ін. Але стабілізатори, які використовують при виробництві морозива зараз, мають суттєві недоліки (висока собівартість, важкоємність отримання, хімічна природа, низька стабілізуюча дія), що дозволяє вважати їх проблемним елементом в системі “Морозиво”. Це обумовлює необхідність аналізу функціональних властивостей стабілізаторів, виявлення вад, пошук та дослідження нових речовин, які б могли використовуватись в якості альтернативи добре відомим. Крім того для кожного конкретного виду морозива роль стабілізатора може бути скорегована та серед його функціональних властивостей повинні бути відібрані лише необхідні. Тому незважаючи на те, що морозиво досить відомий продукт харчування, питання підбору та використання стабілізаторів є досить актуальним та потребує більш детального вивчення, що і пропонується зробити в наступному розділі.

2.1.3 Роль стабілізаторів у формуванні якості м’якого та загартованого морозива

При виробництві морозива - продукту, що повинен визначатися особливими структурно-механічними та смаковими властивостями окрім основної сировини, виникає необхідність у використанні різних добавок, які повинні забезпечувати в готовому морозиві бажані фізичні та органолептичні показники. За призначенням всі добавки, які використовуються для виробництва морозива, можна розділити на два види. Перші - ті, які призначені для утворення в готовому морозиві бажаного забарвлення, аромату та смаку. До них відносяться: барвники, підсилювачі смаку і аромату, підсолоджувачі, регулятори кислотності. Другі - ті, які призначенні для забезпечення певних технологічних властивостей в сумішах для морозива та бажаних фізичних структурно-механічних показників готового морозива. Ця група включає емульгатори і стабілізатори.

Слід відзначити, що стабілізатори та емульгатори відіграють особливу технологічну роль у морозиві (табл. 2.5). Без їх застосування неможливе виробництво високоякісного продукту. Це обумовлено специфічністю технології морозива.

Таблиця 2.5 - Роль стабілізаторів у формуванні якості м’якого та загартованого морозива

Найменування етапу технологічного процесу	Параметри		Роль стабілізаторів у формуванні якості н/ф та/або готової продукції
	t, 0C	Тривалість
1	2	3	4
Приготування рецептурної суміші: Змішування Пастеризація	35…45 70…85	15…20 хв 30 хв...30 с	Гідратація гідроколоїдів, формування адсорбційного шару молекул води на поверхні стабілізатора, що супроводжується підвищенням в’язкості системи
Гомогенізація	80…85	3…5 с	Створення тонкодисперсної емульсії та її стабілізація за рахунок формування адсорбційного шару на поверхні розділу фаз вода/масло
Охолодження	4…6	30…60 хв	Формування необхідних технологічних властивостей: в’язкості, співвідношення вільної та зв’язаної води, кріоскопічної температури та ін.
Фризерування	-6…-4	10…15 хв	Створення пінної структури за рахунок реалізації поверхнево-активних властивостей гідроколоїдів ( формування адсорбційного шару на між фазній поверхні газоподібного включення в рідкому середовищі), зв’язування вільної вологи
Загартовування	-45…-40	4…6 год	Стабілізація пінної структури за рахунок фазового перетворення вода-лід, підвищення в’язкості, яке протидіє агломеруванню та коалісценції жиру
Зберігання та реалізація	-22…-20	1,5…3 міс	Регулювання співвідношення  вільної та зв’язаної води, оптимального гранулометрування складу кристалів лактози, льоду

 

Згідно ТУ У 46.39.096-96 "Морозиво" при виробництві морозива використовують такі види стабілізаторів [2]:

-      агар харчовий згідно з ГОСТ 16280;

-      агароїд кондитерський згідно з ТУ 15-04-454;

-      альгінат натрію харчовий згідно з ТУ 15-544;

-      желатин харчовий згідно з ГОСТ 11293;

-      желатин харчовий для кондитерської промисловості згідно з ТУ 10-02-01-21 та інші, що дозволені до застосування Міністерством охорони здоров’я України;

-      крохмаль желюючий, згідно з ОСТ 10-237;

-      крохмаль картопляний, окрім другого сорту, згідно з ГОСТ 7699 або окислений желюючий харчовий згідно з ТУ 10-04-08-31, або карбоксіметиловий чи окислений харчовий згідно з діючою документацією;

-      крохмаль кукурудзяний згідно з ГОСТ 7697 (тільки для морозива "Сніжинка") або окислений харчовий згідно з ТУ 10-04-08-17, або згідно з діючою документацією;

-      крохмаль тапіоковий желюючий згідно з ТУ 10-04-08-33 або окислений харчовий згідно з ТУ 10-04-08-40;

-      казеїнат натрію згідно з ТУ 49 721;

-      каррагенан харчовий згідно з ТУ 15-04-536;

-      метилцелюлоза водорозчинна згідно з діючою документацією;

-      мука пшенична хлібопекарна вищого сорту згідно з ГОСТ 26574;

-      пектин згідно з ГОСТ 29186;

-      пектин харчовий сухий бурячний згідно з ОСТ 18-62.

Деякі з них мають суттєві недоліки, вивчення яких дозволить обґрунтувати доречність їх використання в технологічному процесі та запропонувати шляхи покращення якості готового виробу.

Агар - високополімерна сполука типу полісахаридів, яка має ланцюгоподібну молекулу. Окремі ланки молекули складаються із залишків галактози. Не розчинний в холодній воді, але набрякає як колоїд обмеженого набрякання. В гарячій воді ( t>90°С ) та при кип’ятінні агар утворює колоїдний розчин з концентрацією 8%. Гарячій водний розчин агару ( золь ) переходить при остиганні в драглі, які відрізняються скловидним зломом. Використовують в якості стабілізатора емульсій.

Агароїд - агароподібний продукт, який отримують з багряних водоростей роду філлофора. Він є складним полісахаридом, в основі якого знаходиться галактоза. Агароїд погано розчинний в холодній воді та гарно в гарячій, починаючи з 60…70 °С. Водні розчини утворюють драглі, після охолодження до 40…45 °С, починаючи з концентрації 0,8…1 %. ВУЗ агароїду слабша за ВУЗ агару. Желатин - драглеутворювач тваринного походження, діючим початком якого є глютин. Останній є складною білковою сполукою, яку отримують шляхом теплового гідролізу колагену, або осеїну, який міститься в шкурах, хрящах та кістках наземних тварин. В холодній воді желатин набрякає, поглинає при кімнатній температурі 10…15-кратну кількість води, перетворюючись поступово на гель. В гарячій воді желатин легкорозчинний. При остиганні гарячого розчину він перетворюється на драглі. Водні драглі желатина мають здатність до розплавлення при нагріванні та відновленню драглистої структури при охолодженні. Драглі желатина дуже чутливі до температури, при нагріванні їх вище 60°С здатність до драглеутворення желатина зменшується.

Пектин - є складовою частиною фруктів, ягід та овочів, листя, коріння та інших органів багатьох рослин. Фруктово - ягідна сировина, яку перероблюють для виробництва фруктово-ягідного морозива містить пектин, від якого залежить основні технологічні властивості цієї сировини - здатність до драглеутворення. Крім пектину, який використовують в нативному вигляді, значне розповсюдження отримали препарати пектину, який виділяють з сировини, яка містить пектин. Пектин - суміш речовин вуглеводного характеру (полігалактуронове ядро, яке складається із залишків галактуронової кислоти, з’єднаних між собою у відкритому ланцюгу головних валентностей пектинової молекули. Карбоксильні групи залишків галактуронової кислоти насичені радикалами метилового спирту. Пектин легко набрякає, розчиняється в холодній та гарячій воді. Водні розчини пектину мають високу в’язкість.

"Нормальний" метоксильований пектин (вміст метоксильних груп не менш семи відсотків) при варці з цукром та водою утворює стійкі драглі. Температура драглоутворення пектино-цукристого розчину коливається в межах 65…75 °С. Особливістю неметоксилоьваних пектинів є те, що вони можуть утворювати драглі з невеликою кількістю цукру або драглі з іонами полівалентних металів без цукру.

Пектин відрізняється від агару чутливістю до нагрівання, особливо при температурі вище за 70 °С. Підвищення температури збільшення строку нагрівання суміші з пектином призводять до деполімерізації пектину, розриву ланцюгу пектинової молекули, яке визиває послаблення властивостей пектину. Пектин використовують як емульгатор, стабілізатор піни та вологоутримуючу речовину.

Вищеперелічені речовини є гарними драглеутворювачами, причому свої властивості вони починають проявляти при дуже малих концентраціях. Так, наприклад, для желатина це – 2 %, пектину – 3 %, агару та агароїду – 0,2-0,3 %. Приблизно таким і є їх вміст у сумішах для морозива, технологічний процес виробництва якого передбачає охолодження рецептурної суміші до 2…4 °С, фризерування (t=–2...-4 °С) та її загартовування ( t=-18...-20°С) . Неважко уявити, що суміш, яка надходить до фризеру, являє собою деяку сформовану драглисту структуру, оптимальні умови для утворення якої знаходяться у межах умов охолодження. При її подальшій обробці відбувається механічне руйнування драглів під дією робочих органів фризеру. Наслідками цього процесу є різке зниження ВУЗ стабілізатора, а готовий виріб при цьому має низьку збитість, тому що сформована структура протидіє насиченню суміші повітрям. При загартовуванні, а точніше при зниженні температури вже до –2…(-4)°С у желатинових драглів спостерігається процес старіння з помітним синерезисом.

Альгінова кислота та її похідні

Альгінову кислоту отримують з бурих водоростей виду ламінарія дігітата, ламінарія клоустоні та роду фуксів. Вона являє собою продукт полімерізації, який складається з ангідрідних залишків d-мануронової кислоти. Альгінат Na використовують в якості стабілізатора та емульгатора сумішей морозива [6].

Стосовно інших стабілізаторів, треба сказати, що їх непридатність обумовлена невеликим вибором їх функціональних можливостей. Так, наприклад, каррагенан (драглеутворююча речовина, яку отримують з багряних водоростей виду хондрус криспус і гігартину стеллату та ін. Він містить каррагенін, який є сірнокислим ефіром полісахариду, який складається з залишків галактози. До складу каррагеніну входять m та l- каррагенін. Перший і є драглеутворювачем.) має гарну ВУЗ, є емульгатором , але не має здатності до піноутворення. Ще гіршим є крохмаль та мука, які мають серед усіх необхідних властивостей лише здатність до згущування суміші .

Аналіз цих факторів обумовлює пошук та впровадження нових видів стабілізаторів, емульгаторів та стабілізаційних систем, використання яких дозволить спростити технологічний процес виробництва морозива та отримати продукт стабільно високої якості.

2.1.4 Огляд сучасного ринку стабілізаторів та їх використання у технологічному процесі

В останні роки велику увагу приділяють функціональним системам, які містять декілька компонентів - стабілізаторів високої якості ( емульгаторів, гідроколоїдів). Їх якісний склад, співвідношення компонентів можуть бути різноманітними, що залежать від виду морозива його консистенції, технології отримання, умов зберігання, способу реалізації. Основні переваги таких систем - покращення в’язкості, стабільності, структури, текстури, якості емульсії, хімічних, фізичних та органолептичних властивостей всих типів кінцевих продуктів.

Стабілізуючі системи базуються на сумішах декількох наступних емульгаторів та гідроколоїдів:

Емульгатори - моно- і дігліцеріди жирних кислот, ефіри моно- і дігліцеріди жирних кислот, ефіри сахарози, білки тваринного та рослинного походження. Емульгатори сприяють зниженню поверхневого натягу між масляною та водною фазами, при чому отримують стабільну емульсію.

Гідроколоїди можливо формально розділити на дві категорії:

- загусники: крохмаль, КМЦ, мамедь рожкового дерева, гуарова камедь, ксантанова камедь, аравійська камедь. Ці продукти є справжніми "камедями " з дуже високим ступенем зв’язування вологи, гідроколоїдами з сильною здатністю до згущування та різноманітним рівнем стабілізуючої активності.

- жилюючі речовини: агар - агар, тваринний желатин, каррагенан, пектин, альгінат натрію. Ці речовини також є гідроколоїдами з довгим ланцюгом полімеру та мають високу желюючу активність, яка перевищує їх здатність до загущування, а також з різний рівень стабілізуючої дії [9, 10].

Основні функції таких систем полягають у здатності диспергувати жирові частинки в суміші; зменшувати електричний заряд частинок жиру, який виникає внаслідок вмісту в системі білку, і тим самим впливає на процеси агломерації та коалесценції жиру; покращувати здатність морозива до насичення повітрям; забезпечувати так звану сухість екструзії; покращувати опір морозива таненню; протидіяти утворенню осаду, зв’язувати вологу. Вологозв’язувальний ефект доповняється ефектом фіксації води внаслідок взаємодії між молекулами стабілізатора та/або між молекулами стабілізатора і білка [11].

Комплексні стабілізатори-емульгатори у виробництві морозива почали використовувати у зв’язку з технічним переобладнанням вітчизняних підприємств. Перші постачальники обладнання на ринок – фірми “Марк” (Італія) та “Хокер” (Данія) заявили, що гарантувати роботу свого обладнання вони можуть тільки при умовах використання стабілізаційних систем. Асортимент їх дуже широкий і залежить від якісного та кількісного складу, що дозволяє використовувати іх для продуктів з різною масовою часткою жиру, кислотністю, які відрізняються за способом приготування (екструзійний, на ескомогенераторах та ін.), видом фасування (брикети, стаканчики та ін.), способом загартовування та умовами зберігання (табл. 2.6. Як можна побачити з таблиці 2.6, виробниками стабілізаційних системи є різні держави Європи та Америки. Нажаль, серед їх числа немає вітчизняного виробника. Тому тепер, коли пропозиція морозива набагато перевищує попит, українським виробникам на світовому ринку дозволить «вижити» лише стабільно висока якість морозива, але не за рахунок використання дорогих імпортних компонентів, а за рахунок розробки власного продукту.

Огляд літературних даних з питання використання стабілізаторів у виробництві морозива дозволив зробити наступні висновки. Морозиво – це складна високо функціональна дисперсна система, яка у певних співвідношеннях містить складові частини основної сировини, цукру, смако-ароматичні речовини, стабілізатор. Основний об’єм морозива (близько 50 %) складають пухирці повітря, близько 1/3 об’єму – кристали льоду, близько 5% - жирові кульки. Все інше складає так звана плазма – дисперсне середовище, яке містить вище перелічені речовини. Склад плазми визначає якість морозива. Вода, яка є її основою, підрозділяється на вільну та зв’язану. Вільна вода схильна до вимерзання з утворенням кристалів льоду, утворення якого більше деякої кількості призводить до погрублення структури морозива у той час як основна частина зв’язаної вологи вимерзанню не підлягає. Співвідношення вільної та зв’язаної вологи можна регулювати за допомогою загусників та стабілізаторів. Недостатня ефективність стабілізаторів, як і їх надмірна кількість можуть бути причинами деяких пороків структури морозива, наприклад, сніжистої та пластівцевої структури.

Таблиця 2.6 Огляд сучасного ринку стабілізаторів, стабілізаторів-емульгаторів та стабілізаційних систем

 

 

 

 

Частина жирових кульок розподілена в морозиві хаотично, інша частина повиває пухирці повітря, що перешкоджає їх поєднанню та стабілізує структуру морозива. Самі жирові кульки вкриті оболонкою з білкових молекул. Кристали льоду можуть проривати цю оболонку, що дозволяє кулькам утворювати скупчення. Цей процес має назву деемульгування. Якщо демульгованого жиру не досить, морозиво не буде мати необхідну властивість зберігати форму. У той же час зайве деемульгування призводить до утворення великих агломератів жиру та появі пороків структури. Регулювання частки демульгованого жиру здійснюється за допомогою емульгаторів.

Таким чином, створення оптимальної структури морозива можливе лише при використанні підібраної системи високоефективних стабілізаторів, емульгаторів та загусників, тобто так званих стабілізаційних систем. Розробка таких систем з оптимальним співвідношенням ціни, дозування та технологічних характеристик дозволить кількісно та якісно змінювати набір сировини для морозива, випускати низькокалорійні вироби, в яких роль молочного білку та жиру грають складові стабілізаційних систем, впроваджувати у виробництво суміші для швидкого приготування м’якого та загартованого морозива, спрощувати технологічний процес виробництва в цілому та отримувати морозиво високої якості. Але так як на сьогоднішній день в Україні немає аналогу такому продукту проблема розробки стабілізаційних систем з широким набором функціональних властивостей для різноманітних видів морозива є досить актуальною і потребує уваги.

Метою дослідження є розробка рецептури та технології заморожених десертів, які передбачають введення до рецептурного складу стабілізаційної системи.

Завдання:

-      виявлення ролі стабілізаторів у формуванні якості м’якого та загартованого морозива;

-      визначення технологічних параметрів виробництва заморожених десертів з використанням нової стабілізаційної системи – тиску гомогенізації суміші для морозива, температури охолодження морозива, тривалості його фризерування, органолептичних й фізико-хімічних показників;

-      розробка рецептури та технологічної схеми виробництва морозива зі стабілізаційною системою – “Умка”, “Льодовий рай”;

-      розробка проекту технологічної карти;

-       морозиво “Умка”, “Льодовий рай”.

2.2 ОБ’ЄКТИ, МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.2.1 Об’єкти та матеріали досліджень

При проведенні експериментальних робіт в якості об’єкту досліджень використовували метилцелюлозу за ТУ 6-05-1875-78, натрій карбоксиметилцелюлозу за ОСТ 6.05-386-90, камедь гуарову за сертифікатом фірми – виробника.

В якості об’єктів дослідження також використовували суміші для морозива , а також заморожені десерти.

Сировина, що використовується при виробництві морозива, - молоко та інші молочні рідкі й сухі продукти, вершкове масло, цукор-пісок, плодово-овочева сировина, лимонна кислота, вода питна, функціональні та смако-ароматичні добавки - відповідають за якістю вимогам діючої нормативної документації.

2.2.2 Методи досліджень

Відбір проб заморожених десертів проводять для кожної однорідної партії. Від партії беруть середню пробу у кількості 0,1-0,2% від загальної кількості одиниць фасування. У якості середнього зразка відбирають 2-3 одиниці фасованого морозива в оригінальній упаковці; кожну одиницю фасованого морозива досліджують окремо. Від партії тортів з морозива у якості середнього зразка відбирають один торт. Проби суміші морозива перед її фризеруванням у кількості 200г з кожної ванни.

Збитість висловлюють у відсотках приросту обсягу заморожених десертів проти первісного обсягу суміші.

Визначають збитість за формулою:

, (2.1)

де  - збитість, %;

 - обсяг суміші до її фризерування, л;

- обсяг морозива, отриманого з даного обсягу суміші, л.

Опір таненню характеризували тривалістю часу, необхідного для накопичування 10 мл суміші, отриманої при термостатування морозива при t=25°С.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9