Оптимальная температура созревания смесей для сливочного мороженого

Оптимальной температурой смеси при подаче во фризер считается 4-5°С. Вместе с тем, интерес представляет исследование влияния на процесс формирования структуры продукта более высоких и низких температур смеси, особенно обеспечивающих переохлажденное состояние.

Переохлажденная жидкость (метастабильное состояние) — это такая жидкость, температура которой ниже температуры кристаллизации при нормальном давлении.

Существование переохлажденных жидкостей при атмосферном давлении возможно при отсутствии центров кристаллизации. Центром кристаллизации считается зародыш твердого состояния в веществе, из которого возникает кристаллит — кристалл минимального объема.

Очень быстрое охлаждение замедляет процессы диффузии воды, которые являются необходимыми для ее перехода в твердое состояние. В этом случае охлаждение происходит настолько быстро, что молекулы не успевают выстроиться в кристаллическую решетку.

Устранение центров кристаллизации производится посредством очистки жидкости от различных твердых примесей. Примеси значительно снижают работу (энергию), требуемую для образования кристаллического зародыша, и поэтому приводят к быстрой кристаллизации всей массы вещества. Переохлажденная жидкость может существовать неограниченное время без всяких изменений, если в ней не появляется «зародыш» твердой фазы.

Для сохранения жидкости в переохлажденном состоянии не должно происходить дальнейшее снижение температуры. Необходимым условием зарождения кристалла и его роста из растворов является переохлаждение раствора и поддержание в нем в дальнейшем условий для понижения температуры.

Процесс кристаллизации на графиках зависимости температуры охлаждаемого объекта от времени устанавливается по наличию определенной «площадки», свидетельствующей о постоянстве температуры в течение какого-то времени (рис.1). Это происходит в связи с выделением теплоты во время кристаллизации. При дальнейшем отводе теплоты кристаллизация оставшейся воды происходит в условиях понижения температуры.

Рис. 1. Динамика температуры при охлаждении расплава без переохлаждения

Для насыщения смеси воздухом и удержания пузырьков воздуха, а также для формирования кремообразной консистенции и структуры мороженого, требуется определенная вязкость смеси, на которую влияют:

• качественный состав стабилизаторов и их количество;
• состав смеси — вязкость увеличивается по мере повышения массовых долей, сухих веществ, включая жир и белок, продуктов переработки крахмала и др.;
• режимы переработки смеси — вязкость повышается при повышенных температурах пастеризации, увеличении давления гомогенизации и созревании смеси не менее 4 час.;
• температура — ее снижение приводит к увеличению вязкости смеси.

Учитывая, что температура оказывает влияние на вязкость смесей, этот показатель определяли в смесях для сливочного мороженого с м.д.ж. 10% при температуре +10°С, +4°С, 0°С, -2°С (табл. 1).

Табл.1. Влияние температуры на вязкость смесей для мороженого

Созревание смеси проводили при заданных температурах в течение 4 час. Известно, что в процессе созревания происходит дальнейшая гидратация белков и гидроколлоидов, в связи с этим определяли динамическую вязкость смеси. В образце 2 при температуре 4^оС после созревания вязкость увеличилась на 17%.

Наибольшее значение вязкости смеси достигалось при -2оС, однако, после созревания вязкость такой смеси снижалось на 45%. Снижение вязкости происходило и при 0°С (на 17%). Вероятно, это связано со способностью нутриентов удерживать воду при указанных температурах. При снижении температуры на 2-6^оС вязкость смеси увеличивалась на 24-32%.

Полученные результаты исследования динамической вязкости показывают, что в наибольшей степени структурные изменения в смеси для мороженого происходят при температуре 4°С. Именно такая температура и рекомендуется для проведения процесса созревания.

Однако, учитывая, что даже после созревания со снижением динамической вязкости, ее значение характеризуется довольно высоким уровнем, было проведено исследование по определению дисперсности кристаллов льда при замораживании смесей в условиях насыщения смеси воздухом и без его введения (рис.2 и табл.2).

Табл.2. Показатели смеси и мороженого в процессе фризерования

 

Рис.2. Кристаллы льда в образцах мороженого, изготовленных из смесей с созреванием при температуре 10°С (образец №1) и -2°С (образец №4), с замораживанием без фризерования (слева) и после фризерования (справа)

Как показали исследования, при фризеровании смеси с t 10^оС и -2°С способность смеси к насыщению воздухом не изменилась. Однако продолжительность фризерования до достижения одной и той же температуры отличалась в 1,4 раза.

Исследования показали, что замораживание смеси без фризерования приводит к образованию крупных кристаллов льда. При понижении температуры смеси размер кристаллов льда заметно не изменялся.

В образце № 4, температура смеси которого при подаче во фризер была -2°С, кристаллы льда характеризовались средним размером 29 мкм. В остальных образцах этот показатель отличался незначительно. В образцах, замороженных без фризерования, отмечены более крупные (органолептически ощутимые) кристаллы льда с размерами от 77 до 89 мкм.

Выводы.  Проведенные исследования по оценке влияния температуры созревания смесей для сливочного мороженого на вязкость и дисперсность кристаллов льда показали обратно пропорциональную зависимость динамической вязкости смеси от ее температуры. Установлено, что при температуре созревания смеси ниже 4°С происходит снижение динамической вязкости.

Температура смеси при подаче ее во фризер заметно не влияет на размер кристаллов льда, но вызывает необходимость увеличивать время пребывания смеси во фризере. Созревание при 4°С приводит к наиболее желаемым структурным изменениям в смеси.

Полученные результаты исследований по влиянию на динамическую вязкость и дисперсность кристаллов льда температуры смеси при созревании говорят о необходимости дальнейших исследований в данной области.

Список литературы:
1. Tvorogova A.A. Control of the process of structure formation of «premium» class ice cream using monostabilizers / A.A. Tvorogova, N.V. Kazakova, T.V. Shobanova, G.A. Belozerov // Proceedings of the 25-th IIR International Congress of Refrigeration, Montreal, Canada, 2019. — pp. 2901-2907.
DOI: 10.18462/iir.icr.2019.0216.
2. Гофф Г.Д., Гартел Р.У. Мороженое / Г.Д. Гофф, Р.У. Гартел. — 2-е изд., перераб. и доп. — Пер. с англ. 7-го изд. — СПб.: — Профессия, 2016. — 540 с.
3. Творогова А.А. Состояние кристаллов льда в традиционном мороженом при хранении / А.А. Творогова, Т.В. Коновалова, А.В. Спиридонова, И.А. Гурский // Молочная промышленность