Высшая школа экономики
Состав мороженого. Смеси мороженого представляют собой сложные системы. В водной среде, составляющей 60-75% от массы смеси, находятся другие ее составляющие части, которые различаются не только размерами частиц и их агрегатным состоянием, но и химическим составом. В водной среде в смесях на молочной основе растворены соли неорганических и органических кислот (около 20 наименований), органические кислоты, сахароза, лактоза, мочевина (размер частиц менее 10-3 мкм), молочные белки и стабилизаторы размер частиц от 10-1 до 10-3 мкм). Кроме того, в водной среде находятся жировые включения. Смеси мороженого в зависимости от температуры можно рассматривать как эмульсию или суспензию молочного жира и как концентрированную эмульсию газа в воде. В закаленном мороженом жировые частицы, будучи практически в твердом состоянии, находятся как в жидкости, так и в виде включений в лед. Воздух также находится и в жидкости (пена), и во льду (твердая пена). Вода в смесях и мороженом Вода в мороженом составляет основную часть продукта. Величиной массовой доли влаги и ее фазовыми превращениями в процессе холодильной обработки и хранения продукта в значительной степени обусловливаются его качественные показатели – вкус, структура и консистенция, теплофизические характеристики. Вода находится в связанном и свободном состояниях, а при температуре ниже криоскопических – еще и в виде льда. Связанная вода по ряду физических и физико-химических свойств отличается от свободной воды. Это влияет на криоскопические температуры продуктов и на ход льдообразования при их замораживании. Как показали экспериментальные исследования и расчеты, приблизительно 1/3 от общей массовой доли связанной воды, характеризующаяся весьма слабой энергией связи (приблизительно до 50 кДж/кг), принимает участие в растворении, в то время как остальные 2/3 от общего содержания связанной воды не являются растворителем, что должно учитываться при расчетах фактических концентраций растворенных веществ в смесях мороженого. При фризеровании смесей и закаливании мороженого происходит замерзание не только свободной, но и части связанной воды.
Молочный жир Молочный жир Сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) В СОМО входят лактоза (54,4%), казеины и белки сыворотки (36,7%), минеральные вещества (зола 8,9%), витамины, кислоты, ферменты и пары молока или молочных продуктов. СОМО натурального молока состоит из примерно 37% белка, 55% лактозы и 8% минеральных веществ. СОМО улучшает текстуру мороженого, способствует получению необходимой консистенции готового продукта, а также позволяет увеличить взбитость мороженого. В пломбире СОМО должно быть не больше 10% от массы смеси, так как при увеличении содержания СОМО может понизиться точка замерзания, мороженое станет более мягким, произойдет процесс повторной кристаллизации льда. Молочный белок состоит из казеина, альбумина и глобулина. Казеин является основной составляющей молочного белка. Массовая доля его составляет 81,9% общего содержания белка, в то время как массовая доля альбумина равна 12,1%, а глобулина -6%. Белки формируют структуру мороженого, влияя на эмульгирование, взбитость и влагоудерживающую способность. Хорошо известна способность белков молока к вспениванию. Это является очень важным фактором в процессе изготовления мороженого, так как воздух занимает примерно 50% объема жидкой фазы. Молочные белки в мороженом вносят свой вклад в стабилизацию границы раздела с воздухом. Этот фактор играет важную роль в формировании общей структуры мороженого и его структурной стабильности. Также белки молока взаимодействуют с водой, и их гидратация обусловливает ряд функциональных свойств, включая реологическое поведение продукта. Так, концентрирование белков в мороженом при фризеровании весьма существенно увеличивает вязкость незамороженной фазы, что сильно влияет на кристаллизацию льда, стабильность его кристаллов и подвижность растворенных веществ. Чтобы увеличить вязкость раствора и воздействовать на кристаллизацию льда, к смеси мороженого добавляют полисахариды. Используемые в растворе полисахариды могут быть несовместимы с белками молока, что ведет к микроскопическому или макроскопическому разделению фаз. Наличие четкого раздела фаз между белками и полисахаридами приводит при фризеровании к появлению отдельных ячеек, образованных полимерами камеди рожкового дерева и молочными белками. В присутствии полисахаридов агломераты казеина образуют сетевую структуру. Молочные белки влияют на текстуру мороженого, ограничивая размер кристаллов ляда и повышая их стабильность. Оказалось, что фазовое разделение молочного белка, вызванное наличием полисахаридов, и формирование из казеина гелеобразной сети (образованию которой способствует также концентрирование вымораживанием) также вносят свой вклад в формирование кристаллов льда, чем улучшают текстуру мороженого. Лактоза
Подсластители Основная функция подсластителей – повышение качества продукта за счет придания ему сладости и усиления приятного сливочного вкуса и аромата. Общая сладость по сахарозе может составлять от 12 до 20%. Подсластители увеличивают вязкость и суммарное содержание СВ в смеси – это улучшает консистенцию и текстуру мороженого. Подсластители в растворе снижают точку замерзания смеси, что приводит к достижению требуемых характеристик замороженного продукта – мягкость, возможность расфасовки, снижению температур фризерования и закалки. Необходимая сладость мороженого достигается смешением сахарозы и подсластителей. Процентное содержание подслащивающих ингредиентов, получаемых из иных источников, зависит от следующих факторов: приемлемой сладости смеси, общего содержания СВ, их влияния на свойства смеси (точку замерзания, вязкость, способность к взбиванию), относительной сладости добавляемого подсластителя. При заданной массе и объеме сольвента влияние сахаров на точку замерзания обратно пропорционально молекулярной массе. Воздух в мороженом Воздух в мороженом препятствует быстрому таянию продукта во время его употребления, предохраняет полость рта от излишнего охлаждения, способствует формированию мелкокристаллической структуры мороженого и улучшению его консистенции. О количественном содержании воздуха в мороженом судят на основании специального показателя – взбитости, который представляет собой отношение приращения объема смеси после фризерования к ее первоначальному объему. Размер воздушных пузырьков в мороженом 30-150 мкм. Средний диаметр воздушных пузырьков в мороженом тем меньше, чем больше его вязкость и зависит от вида стабилизатора. В процессе фризерования диаметр пузырьков воздуха уменьшается. Взбитость мороженого увеличивается до достижения мороженым температуры -3° С. Дальнейшее понижение температуры понижает взбитость из-за увеличения вязкости. С уменьшением размеров воздушных пузырьков консистенция и вкусовые качества увеличиваются. Увеличение взбитости способствует образованию более нежной и однородной консистенции мороженого. Чрезмерная взбитость способствует «снежистости» и ослаблению ощущению полноты вкуса. Во избежание этого взбитость не должна более чем втрое превышать долю сухих веществ в мороженом. Изменение массовой доли СОМО в мороженом в пределах 8-12% не оказывает значительного влияния на взбиваемость смесей. Цитрат натрия и динатрийфосфат улучшают взбиваемость смесей, а соли кальция понижают ее. Взбиваемость смесей возрастает с увеличением доли сахарозы до 12%, а при больших долях – понижается. Взбиваемость мороженого уменьшается при введении в смесь какао-порошка, шоколада, фруктового сырья. Чем больше в смеси массовая доля молочного жира, тем ниже дисперсность воздуха в мороженом и ниже его взбиваемость. Старение смеси улучшает взбиваемость и оказывает благоприятное влияние на структуру и консистенцию мороженого. Стабилизация воздушной фазы мороженого обусловлена наличием слоя кристаллов жира вокруг пузырьков воздуха и тонких пластин замороженной жидкости между пузырьками воздуха. При закаливании мороженого происходит снижение дисперсности воздушных пузырьков, вызываемое их некоторым перемещением, агломерацией и частичной коалесценцией при льдообразовании. Средний диаметр пузырьков увеличивается на 15-20 мкм. Стабилизаторы Стабилизаторы мороженого представляют собой группу ингредиентов, широко используемых в рецептурах мороженого. Стабилизаторы в производстве мороженого применяются для: увеличения вязкости смеси, стабилизации смеси (предотвращения отделения сыворотки), суспендирования частиц вкусоароматических веществ, стабилизации пены, чтобы ее можно было легко отсечь, и твердости для облегчения фасовки, снижения скорости роста кристаллов льда и лактозы во время хранения, снижения миграции влаги из продукта в упаковку, предотвращения усадки продукта при хранении, обеспечения однородности продукта и его устойчивости к плавлению, обеспечения гладкой, «нежной» текстуры. Действие стабилизаторов заключается в изменении характера поверхности кристаллов сыворотки за счет поверхностной адсорбции молекул стабилизатора к самому кристаллу и в изменении скорости, с которой вода может диффундировать к поверхности растущих кристаллов в процессе изменения температуры. Это также может быть вызвано изменением скорости диффузии растворенных веществ и макромолекул от поверхности растущего кристалла льда. Эмульгаторы Эмульгатор представляет собой вещество, формирующее стабильную взвесь двух несмешивающихся жидкостей. Эмульгаторы используют для: стимулирования зародышеобразования жира при созревании, что ведет к сокращению времени созревания, улучшения взбиваемости смеси благодаря уменьшению размеров воздушных пузырьков и повышению однородности распределения воздуха в мороженом, получения сухого твердого мороженого вследствие дестабилизации жира, что облегчает формование, экструзию и изготовление «сэндвичей» из мороженого, повышения стойкости к усадке и быстрому таянию благодаря сочетанию двух приведенных выше факторов, повышения стойкости к образованию грубой, льдистой текстуры благодаря тому, что образование жировых агломератов, увеличение количества воздушных пузырьков и более тонкие ламеллы между смежными воздушными пузырьками уменьшают размер и замедляют рост кристаллов льда. Механизм действия заключается в создании благоприятных условий для дестабилизации жира. В смеси снижается межфазное натяжение на границе раздела жир-вода, что ведет к вытеснению белка с поверхности глобулы жира, это снижает ее стабильность и способствует частичной коалесценции в процессе взбивания и замораживания. Степень вытеснения белка с мембраны является функцией концентрации эмульгатора. В смесях мороженого присутствует достаточно молочного белка для эмульгирования смеси, поэтому дополнительные эмульгаторы не нужны. Теоретические основы технологического процесса. Приготовление смеси Составление смеси подразумевает доставку ингредиентов со склада, их взвешивание, отмеривание или дозирование, смешивание или купажирование. Приготовление смеси мороженого в общем состоит из этапов подготовки водной фазы и смешения жировой фракции и сухих веществ смеси в потоке или периодическим способом. Все жидкие ингредиенты (молоко и сливки) нагреваются в ваннах до 45° С и поступают по трубопроводу в резервуар установки для смешивания с шнековым транспортером. Сливочное масло режут на куски, взвешивают и добавляют. Вскрывают целое число пакетов определенной массой с цельным сгущенным молоком и добавляют в резервуар согласно рецептуре. Добавляют жидкий ванилин. Сухие ингредиенты (СОМ, сахар, глюкоза, стабилизатор) отмеряют согласно рецептуре и добавляют в установку и запускают ее, смесь перемешивают (20-30 мин) до состояния суспензии. Дальше смесь фильтруется. Для увеличения производительности предлагается растворять сухие компоненты, что снижает пенообразование, позволяет коллоидным веществам полностью гидратироваться, облегчает дозирование и подачу в резервуар смешения. Дозатор можно оснастить расходометром, чтобы автоматизировать подачу компонентов. Сухие компоненты смешивают в миксерах с большим усилием сдвига или в «порошковых» воронках в небольшом объеме жидких компонентов. Фильтрование После приготовления смесь фильтруют. Для этого обычно используются двухсекционные емкостные фильтры. Процесс фильтрации принципиально необходим, так как последующее оборудование критично воспринимает присутствующие в смеси нерастворенные комочки сухих веществ. Фильтрующие материалы в фильтрах периодически очищают или заменяют, не допуская скопления большой массы осадка. Проводить фильтрование смеси до пастеризации, если смешивание компонентов проводилось при температуре ниже 60 °С в случае использования стабилизационных систем с компонентами, не набухающими в холодной воде, не рекомендуется. Пастеризация Пастеризация смеси предназначена для уничтожения болезнетворных (патогенных) бактерий и снижения общего объема микрофлоры, для инактивации гидролитических ферментов, в том числе ферментов сырого молока, которые могут ухудшить вкус, аромат и структуру мороженого. Правильная пастеризация смеси подразумевает ее быстрый нагрев до определенной минимальной температуры, выдерживание при этой температуре в течение минимального времени, а затем быстрое охлаждение до температуры ниже 5 °С. Пастеризация также переводит сухие вещества в раствор, способствует смешиванию, растапливая жир и уменьшая вязкость, улучшает вкус и аромат смеси, увеличивает однородность продукта. Смесь после фильтрации направляется в пастеризационные ванны, нагревается паром до 78-82 °С, выдерживается при этой температуре 8-10 мин. Смесь приобретает выраженный привкус и запах пастеризации, увеличивается гидратация белков и стабилизаторов, что увеличивает консистенцию и текстуру мороженого, повышает устойчивость к тепловому удару и сокращает продолжительность созревания смеси. Пастеризатор непрерывного типа облегчает применение регенерации тепла, что дает большую экономию энергозатрат. Применение пастеризатора непрерывного действия дает возможность его CIP-мойки. Но для пастеризатора непрерывного действия нужно рассчитывать продолжительность выдержки смеси, которая зависит от расхода смеси, длины и диаметра трубопровода, степени перемешивания жидкости в нем, вязкости смеси. Гомогенизация Основная цель гомогенизации заключается в получении стабильной и однородной эмульсии жира за счет уменьшения размера жировых шариков (менее 2 мкм). После гомогенизации жир не способен отстаиваться и образовывать слой сливок. При этом замороженный продукт не имеет «жирного» или «маслянистого» вида и не дает ощущения жира в полости рта. Гомогенизированный жир сбивается во фризере очень медленно, поэтому обычно требуются эмульгаторы, обеспечивающие определенную степень взбитости, позволяющую получить сухой на вид и медленно тающий замороженный продукт. Гомогенизация обычно осуществляется пропусканием смеси через очень маленькое отверстие при соответствующем давлении и температуре. Гомогенизаторы – это, по сути, поршневые насосы, которые перемещают постоянное количество жидкости через маленькое отверстие одного или двух клапанов, в связи с чем гомогенизаторы могут использоваться в ВТКВ-системах как регулирующие насосы. Жировые шарики при прохождении со скоростью около 12000 см/с между стенками и седлом клапана сильно деформируются. На выходе из клапана они испытывают резкое снижение давления и скорости потока и ударяются о кольцо клапана. Это падение давления мгновенно понижает давление пара смеси до точки, в которой образуются паровоздушные мешки. Жировые шарики в чрезвычайно нестабильной среде разрушаются. При образовании и разрушении пузырьков пара (кавитации) возникает очень большие усилия сдвига. Поверхность жировых шариков состоит из фосфолипидов, на которых адсорбируются другие липиды и белки. Когда жировые шарики в ходе гомогенизации уменьшаются в размерах, ограничивается количество фосфолипидов, способных адсорбироваться. На поверхности жирового шарика адсорбируются добавленные эмульгаторы. Когда средний диаметр жировых шариков уменьшается до половины первоначального диаметра, их число увеличивается в 8 раз, а общая поверхность удваивается. Таким образом, количество адсорбированных веществ существенно увеличивается. Все амфифильные материалы (белки и эмульгаторы) в непосредственном окружении недавно сформированной незаполненной поверхности жира будут быстро адсорбироваться, уменьшая межфазное напряжение на границе раздела жир-вода. Обычная гомогенизация уменьшает диаметр шариков примерно в 10 раз, что увеличивает полную поверхность приблизительно в 100 раз. Так как белки адсорбируются на внешних поверхностях недавно сформированных мембран жировых шариков, площадь гидратированной поверхности в результате обработки существенно увеличивается. Этим и объясняется повышение однородности структуры при гомогенизации смесей. Эффективность гомогенизации увеличивается с ростом температуры примерно до 80 °С. Высокие температуры ограничивают слипание жировых шариков и уменьшают энергозатраты на работу гомогенизатора. Расположение гомогенизатора в технологической линии зависит от нескольких факторов. Если используется пастеризатор периодического действия, то гомогенизация выполняется сразу после пастеризации. Если же гомогенизатор должен работать в непрерывной системе как регулирующий насос, он должен быть расположен между секциями регенерации и пастеризации пластинчатого аппарата. В системах, в которых в качестве регулирующего насоса служит второй поршневой насос, гомогенизатор можно расположить после секции пастеризации или устройства регулирования расхода. Размещение гомогенизатора как можно дальше по ходу потока от смесительного резервуара позволяет максимально гидратировать нерастворенные частицы, которые приводят к износу клапанов. Чем больше содержится жира в смеси, тем меньшее давление нужно использовать при гомогенизации во избежание образования чрезмерно вязкой смеси. Эффективность гомогенизации повышается при установлении второго клапана. Минимизация давлений гомогенизации позволяет экономить энергию и уменьшать технологические затраты, а при использовании эмульгаторов затраты могут быть еще более снижены. Давление гомогенизации смесей от источника жира
Охлаждение смеси После гомогенизации смесь охлаждают до температуры 2-6 °С с целью создания неблагоприятных условий для жизнедеятельности и развития микроорганизмов, которые могут попасть в смесь после пастеризации. Охлаждение необходимо и для подготовки смеси к следующему процессу обработки. Смесь охлаждают в пластинчатых пастеризационно-охладительных установках, пластинчатых и кожухотрубных охладителях. Смесь охлаждают вначале холодной, затем ледяной водой температурой 1-2 °С. Созревание смеси Охлажденная смесь не готова к фризерованию, так как кристаллизация жира в эмульгированном состоянии происходит медленнее, чем когда он находится в более крупных образованиях. Адсорбция белков, которая происходит при гомогенизации, не ведет к образованию устойчивой оболочки, и для достижения стабильного состояния необходимы эмульгаторы, которые во время созревания замещают белки на границе шарика и сыворотки. Некоторым стабилизаторам-гидроколлоидам для полной гидратации, обеспечивающей существенное увеличение вязкости, также требуется время. Отвердевает жир в жировых шариках. Все эти процессы положительно влияют на формирование структуры мороженого. Смесь хранится в теплоизолированных емкостях с охлаждением не более 24 ч при температуре 4-6 °С Фризерование Фризерование – это основной процесс производства мороженого, при осуществлении которого происходит частичное замораживание и насыщение смесей воздухом, который в продукте распределяется в виде мельчайших пузырьков. В процессе фризерования смеси образуется структура мороженого, которая окончательно формируется при последующей холодильной обработке продукта. Структура мороженого определяется главным образом формой и размерами кристаллов льда. Чем они мельче и равномернее распределены в общей массе мороженого, тем лучше его качество. Смесь фризеруют в специальных аппаратах – фризерах непрерывного действия. Их конструктивными элементами являются горизонтально или вертикально расположенный на станине замораживающий цилиндр с мешалкой, продуктовые насосы, расходный бачок для смеси с поплавковым клапаном. В некоторых конструкциях фризеров имеется и насос для подачи воздуха. Цилиндр имеет рубашку, покрытую тепловой изоляцией и металлическим кожухом. Охлаждение цилиндра осуществляется за счет непосредственного испарения хладагента или хладоносителем. Мешалка снабжена взбивательным устройством и ножами скребкового типа. Для фризерования смесь вводится внутрь цилиндра фризера, где она охлаждается и намерзает на внутренней поверхности. Слой намерзающей смеси непрерывно срезается ножами, укрепленными на мешалке и прижимающимися к стенке. Процесс замораживания значительно ускоряется в результате перемешивания смеси, которое одновременно препятствует срастанию кристаллов друг с другом. Размер и форма образующихся при фризеровании кристаллов льда зависят от скорости замораживания смеси, ее состава, взбитости и размера воздушных пузырьков, массовой доли связанной воды. Во фризер должна поступать смесь температурой 2-6 °С, выходить должно мороженое температурой -3,5―-5 °С. Формирование кристаллов льда начинается у стенок цилиндра. Лезвие скребка, очищая холодную металлическую поверхность, на которой сформировался лед, оставляет многочисленные участки («зародыши»), так как лезвие не полностью удаляет слой льда. Эти зародыши инициируют формирование льда вдоль металлической поверхности цилиндра, а не перпендикулярно ей (в объем смеси). Лезвие скребка удаляет слой массы со льдом со стенок и смешивает его с более теплой смесью, остающейся в центре цилиндра. Холодная масса тает, охлаждая более теплую смесь. Когда весь объем смеси уже достаточно охлажден, некоторые сохранившиеся кристаллы льда из слоя снеговой массы под влиянием теплопередачи и перемешивания начинают расти, приобретая форму дисков. Вода из смеси вымерзает, концентрация растворенных компонентов растет, жидкая фаза становится более вязкой. Этот процесс продолжается до тех пор, пока незамороженной воды останется 18-20% первоначально содержащейся воды, а температура не достигнет такой величины, при которой лед больше не образуется. В зависимости от состава мороженого и температуры на выходе из аппарата во фризере кристаллизуется от 33 до 67% первоначального содержания воды в смеси.
Для получения кристаллов льда с надлежащей дисперсностью (по количеству, размерам и форме) процессам замораживания необходимо управлять – в частности, скоростью образования зародышей и ростом кристаллов. Для получения большого числа мелких кристаллов условия замораживания должны способствовать формированию зародышей и минимизировать рост кристаллов льда, для чего в соответствующей точке технологического процесса требуются очень низкие температуры. Чтобы сохранить кристаллы льда по возможности мелкими, после формирования зародышей необходимо поддерживать условия, препятствующие их росту –минимальное время нахождения смеси во фризере.
Дестабилизация жировой эмульсии. Жировые шарики в смеси частично отвердевают, что обусловлено широким диапазоном температур плавления молекул триацилглицеринов, из которых состоит молочный жир. Полностью молочный жир в смеси полностью кристаллизуется после 4-5 ч созревания. На этапе созревания белки, стабилизирующие жировые шарики, заменяются присутствующими в смеси эмульгаторами. Этот обмен на поверхности жирового шарика уменьшает межфазное натяжение и стабильность капель, делая их склонными к дестабилизации при сдвиге во фризере с очищаемой поверхностью. Это приводит к дестабилизации эмульсии и формированию скоплений жировых шариков. Частично коалесцировавшие жировые шарики мигрируют к границам воздушных пузырьков и формируют структуру незамороженной фазы смеси, поскольку помогают стабилизировать включаемые в мороженое воздушные пузырьки. Распределение жировых шариков также оказывает существенное воздействие на физические свойства готового продукта, особенно на его способность к экструзии и скорость таяния, что имеет большое значение при хранении продукта при температурах выше точки замерзания. Степень дестабилизации жира зависит от типа и количества используемого в смеси эмульгатора и характера процессов сдвига при замораживании. Из-за более сильного сдвига при действии скребков дестабилизация происходит сильнее во фризерах непрерывного действия, чем в периодического. Использование в качестве эмульгатора полисорбата дает большую дестабилизацию, чем использование моно- и диглицеридов, поскольку полисорбат больше снижает межфазное натяжение. Ненасыщенные кислоты в составе молочного жира приводят к большей дестабилизации. Жиры с большей степенью кристаллизации меньше подвергаются дестабилизации. Чрезмерная дестабилизация жира ведет к сбиванию жира, снижая органолептические показатели мороженого. Введение воздуха Одновременно с формированием кристаллов льда и коалесценцией жировых шариков в смесь вводится воздух и происходит формирование воздушных пузырьков. Сначала образуются пузырьки большого размера, затем они разрушаются под действием силы сдвига в ходе замораживания. Повышающаяся вязкость жидкой фазы смеси при кристаллизации льда улучшает стабилизацию воздушных пузырьков и позволяет их делить на более мелкие.
Экструдирование После этого происходит экструдирование (формирование) — из фризера мороженое поступает в насадку (экструдер) соответствующей конфигурации, выдавливается из нее, а струнный механизм отрезает порции продукта заданной массы, которые падают на транспортер скороморозильной камеры. При изготовлении мороженого в трубочках незаполненные трубочки сначала подаются к узлу распыления глазури, где с помощью сжатого воздуха в них (внутрь трубочки) распыляется глазурь. Затем с помощью автоматического дозатора трубочки заполняются мороженым с образованием над кромкой «шапочки» сферической формы. Одновременно с этим насосом-дозатором внутрь трубочки может вводиться стержень из вареного сгущенного молока, джема или карамели. Закаливание Когда мороженое извлекают из фризера, оно имеет полумягкую консистенцию и не достаточно жестко, чтобы сохранять свою форму. Закаливание рекомендуется проводить быстро, так как в противном случае могут расти кристаллы льда и пузырьки воздуха. Время закаливания – время, за которое температура в центре упаковки снизится до -18°С. При снижении температуры образуется дополнительное количество льда, так как система стремится поддержать баланс температуры и количество образовавшегося льда. Новые кристаллы не образуются, а увеличиваются уже существующие. При выходе из фризера мороженого с повышенной температурой начинают таять мелкие кристаллы. В процессе закалки у такого мороженого происходит перекристаллизация, сопровождающаяся уменьшением площади поверхности кристаллов и увеличением оставшихся кристаллов. Во время закаливания понижение температуры должно проводиться как можно быстрее, чтобы сохранить мелкие кристаллы, образовавшиеся во фризере. Обоснование выбора технологического оборудования Описание технологической схемы производства и оборудования Подготовка сырья и составление смеси По выбранной рецептуре рассчитывается потребное количество различного сырья для выработки мороженого заданной партии. Отобранное сырье, соответствующее по качеству действующей нормативно-технической документации, точно взвешивается, чтобы получить продукт стандартного состава. Сухие компоненты смешиваются отдельно. Сухие молочные продукты и некоторые стабилизаторы для более полного и быстрого растворения тщательно перемешиваются с предварительно просеянным сахаром-песком. Сливочное масло зачищают и режут на более мелкие куски. Сливки поступают по трубопроводу в пастеризационные ванны ВДП-1000 1, нагревают до 40 °С. После нагрева жидкие компоненты поступают в установку для смешивания компонентов с шнековым транспортером СН-1500 3, вносят сгущенные компоненты, масло и сухие компоненты. Смешивают компоненты при 60-65 °С 20-30 мин. Пастеризация смеси Пастеризацию смеси проводят с целью уничтожения патогенных микроорганизмов и снижения общей бактериальной обсемененности продукта и для перевода многих стабилизаторов и составных частей стабилизационных систем в активное состояние, а также для создания лучших условий гомогенизации. После смешивания смесь поступает в две ванны длительной пастеризации ВДП-1000 1, выдерживается при температуре 78-82 °С 8-10 мин. Фильтрование Для удаления из смеси нерастворившихся комочков сырья и возможных различных механических примесей ее фильтруют, используя дисковые, пластинчатые, цилиндрические и другие фильтры 4 при температуре 60-65 °С. Гомогенизация Гомогенизацию смеси проводят с целью получения эмульсии прямого типа «жир в воде» с преобладанием жировых шариков. Процесс гомогенизации способствует повышению взбиваемости смеси, улучшает консистенцию готового мороженого и придает ему нежную структуру. Гомогенизацию проводят при температуре не ниж
|
является триглицеридами с остатками органических высоко- и низкомолекулярных кислот: пальмитиновой, стеариновой, миристиновой, каприновой, капроновой, каприловой, лауриновой. Молочный жир в мороженом имеет особое значение. Соотношение ингредиентов по молочному жиру является важным не только для получения правильно сбалансированной смеси, но и для удовлетворения требований действующих стандартов. Жировой компонент мороженого способствует полноте вкуса и аромата (поскольку является растворителем и обеспечивает синергический эффект для добавленных вкусоароматических соединений), придает мороженому характерную гладкую текстуру, способствует получению нужной консистенции продукта и необходимых характеристик таяния. Содержащийся в смеси жир необходим также для смазывания цилиндра фризера при замораживании мороженого. Избыточное количество жира в смеси повышает себестоимость готового продукта, ухудшает взбиваемость и приводит к снижению потребления мороженого из-за чрезмерной калорийности. Содержание жира в смеси – это органолептический показатель качества и пищевой ценности мороженого. Заметное различие во вкусе или текстуре мороженого проявляется при изменении содержания жира в нем более чем на 1%. Триглицериды молочного жира характеризуются широким диапазоном плавления (от +40 до -40 °С). Механизм процесса кристаллизации молочного жира очень сложен, в частности, по причине разного состава жирных кислот и большого числа присутствующих триглицеридов. При охлаждении до температур ниже нуля всегда присутствует смесь жидкого и кристаллического жира. На формирование структуры мороженого оказывает влияние изменение соотношения твердой и жидкой фракций жира в условиях фризерования. Стабильность смесей мороженого зависит от стабильности жировой эмульсии и стабильности белков. Жировая эмульсия стабилизируется после гомогенизации, при достижении жировыми шариками размера 2 мкм, и введения эмульгаторов и стабилизаторов. Источниками молочного жира являются свежие натуральные сливки, сливочное масло, цельное сгущенное молоко, молоко.
Лактоза – это дисахарид глюкозы и галактозы, который не сообщает мороженому значительной сладости, поскольку обладает 1/5-1/6 сладости сахарозы. Лактоза малорастворима и кристаллизуется в двух основных формах в зависимости от условий кристаллизации. Песчанистость (больше 25 мкм) и мучнистость (больше 10 мкм) вызывают большие кристаллы альфа-моногидрата.
При замораживании смеси лактоза концентрируется до уровня выше собственной максимальной растворимости (достигает пресыщения), что увеличивает риск ее кристаллизации. Будучи дисахаридом, лактоза вносит значительный вклад в снижение температуры замерзания смеси, что приводит к получению мягкого мороженого и увеличению вероятности появления крупных кристаллов льда, и поэтому ее концентрацию необходимо тщательно контролировать. Концентрация лактозы может быть снижена методом ультрафильтрации. Лактоза частично расщепляется до моносахаридов при гидролизе. СВ молока можно заменить СВ пахты, в которой по сравнению с обезжиренным молоком в мембранах глобул жира содержится больше фосфолипидов. Применение пахты снижает потребность в использовании эмульгаторов в обычных смесях и рекомендуется в рецептурах мороженого без эмульгаторов.
а) кривая понижения точки замерзания при медленном замораживании смеси; б) зависимость количества образовавшегося льда от температуры
Распределение размеров воздушных пузырьков в мороженом.
