Основные виды порчи в мороженом при хранении

При его установлении принимали во внимание имеющийся отечественный опыт и рекомендации Международного института холода. Срок годности мороженого при температуре -24°С может достигать 2-х лет, -18°С — 6 мес.,-12°С — 1 мес. Исследования, проводимые во ВНИХИ, подтверждают эти рекомендации.

При установлении срока годности мороженого следует исходить из требований ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Основными видами порчи пищевых продуктов являются микробиологические, химические и физические изменения. Эти процессы в мороженом могут привести как к снижению показателей безопасности, так и к потере потребительских свойств. При этом изменение показателей  безопасности будет происходить не из-за изменений микробиологических показателей, а за счет химических (образования вредных для здоровья продуктов окисления жиров).

Микробиологические показатели мороженого

В соответствии с исследованиями, проведенными во ВНИХИ ранее, микробиологические показатели мороженого следует определять с учетом его многокомпонентного состава.

Сырье, используемое в производстве этой продукции, содержит разнообразную микрофлору, при  этом общее количество микроорганизмов в 1 гр. составляло от 5,8·102  (сахар-песок) до 3,0·106 (сырое молоко). Следует отметить, что в настоящее время в молоке-сырье количество микроорганизмов не должно превышать значения 0,5 106 КОЕ/г.

Анализ микробиологических показателей смеси показал, что непосредственно после пастеризации (до охлаждения) общее количество микроорганизмов в 1 гр. мороженого не превышало 2000. При охлаждении на оборудовании с хорошей санитарной обработкой число бактерий в 1 мл смеси достигало 103.

Установлено также, что при хранении смеси  при температуре не выше 4°С заметного роста микрофлоры не происходит. А при хранении смеси при температуре 10°С микробиологические показатели начинают изменяться через 6 час. Специалисты считают, что  это в основном психротропная микрофлора и холодостойкие молочнокислые бактерии.

Микрофлора пастеризованной охлажденной смеси представлена мезофильными молочнокислыми  бактериями, споровыми бактериями рода бацилл, энтерококками, бактериями группы кишечной палочки и психротрофными бактериями рода псевдомонад. При этом споровые бактерии попадают в смесь из сырья, многие споры выдерживают пастеризацию. Часть микрофлоры попадает  в смесь после пастеризации.

Повышение бактериальной обсемененности смеси перед фризерованием обуславливает введение в нее пищевкусовых продуктов, не подвергаемых пастеризации. При глазировании мороженого также увеличивается  бактериальная обсемененность продукта в 1,5-3 раза.

При фризеровании и упаковывании  микробиологические показатели  мороженого заметно не меняются. При закаливании мороженого число микроорганизмов снижается. Существуют также данные российских исследователей о снижении  содержания микроорганизмов в мороженом в процессе хранения при температуре -20°С. Ими установлено, что  содержание микроорганизмов в 1 мл мороженого после изготовления было на уровне 3,4·104. После  хранения  в течение 3, 6, 9 и 12 мес. соответственно 1,9·104; 5,4 103; 3,6·103 и 1,8·103.

Таким образом, с учетом снижения уровня микрофлоры в замороженных десертах при хранении, протекание химических реакций и физические процессы — должны быть основными факторами, учитываемыми при  хранении мороженого и родственной ему продукции.

Химические изменения в мороженом

Они обусловлены окислительной порчей жира в связи с присутствием кислорода в составе воздушной фазы продукта. Значительное влияние на окислительные процессы в жировой фазе оказывает присутствие части жира в свободном (без белково-липидной оболочки) состоянии. Частичное деэмульгирование жира целенаправленно достигается в мороженом для решения технических и экономических задач. Действующим законодательством предусмотрено определение лишь продуктов первичной порчи жиров (перекисей и гидроперекисей). А в связи с тем, что мороженое является продуктом длительного хранения, велика вероятность присутствия в нем продуктов глубокого окисления (альдегидов, кетонов и др.).

Во ВНИХИ проведены исследования по определению кислотного (КЧ) и анизидинового (АЧ) чисел в пломбире, как наиболее производимой разновидности мороженого с продолжительностью хранения 1-11 мес.

Определение КЧ проводилось для определения наличия в мороженом продуктов гидролитического распада липидов (свободных жирных кислот), продуктов, предопределяющих окисление. Глубину окислительных процессов, происходящих в мороженом, устанавливали по значению анизидинового числа, характеризующего содержание в жиросодержащем продукте вторичных продуктов окисления.

Стандарта на значение АЧ, характеризующего свежесть жира, нет. В мировой практике за такую норму свежести молочного жира принято значение 3.

В результате исследований установлено, что значение кислотного числа в образцах составляло 0,25-0,54мг КОН/г. Диапазон значений АЧ был более существенным (1,8-11,0).

При анализе факторов, оказывающих влияние на значение АЧ, учитывали влияние присутствия эмульгаторов в составе стабилизационных систем, продолжительность хранения до исследования, температуру хранения и состав мороженого.

Анализ результатов исследований показал причины высокой окислительной порчи жира в мороженом пломбир. Среди них — применение  эмульгаторов, преимущественно с высоким деэмульгирующим эффектом, и недостаточная массовая доля белка, вносимого в составе СОМО, участвующая в формировании оболочек на жировых шариках. А также — срок хранения жиросодержащего сырья до использования.

В мороженом массовая доля СОМО составляет обычно 10% во всех разновидностях. Однако в пломбире массовая доля жира наибольшая (12-15%), поэтому оболочка на жировых шариках формируется тонкая и под воздействием эмульгатора происходит деэмульгирование жира более существенное, чем в разновидностях с меньшей массовой долей жира.

А если по каким-то причинам значение СОМО в мороженом пломбир будет снижено, существует высокая вероятность деэмульгирования жира без влияния эмульгатора, только под действием термомеханического воздействия во фризере.

Физические изменения в мороженом при хранении

Этот вид порчи проявляется в значительной степени в связи с изменением дисперсности структурных элементов: кристаллов льда и лактозы и воздушных пузырьков.

Наибольшим изменениям подвергаются кристаллы льда в процессе колебаний температуры, что приводит к изменению структуры продукта в целом. Изменения структуры особенно заметны, если происходит неоднократное повышение температуры продукта до уровня не ниже -12ºС, сопровождаемое дальнейшим хранением даже при более низкой температуре.

При повышении и дальнейшем понижении температуры хранения происходит повторная кристаллизация льда. Выявлено несколько типов рекристаллизации кристаллов льда, приводящей к увеличению размеров кристаллов.

Рекристаллизация, по сути, это изменения в состоянии кристаллов льда, которые выражаются в изменении их количества, формы, размера и ориентации в продукте. Перекристаллизация происходит в случае потери или недостижения в технологическом процессе в продукте фазового равновесия. В данном случае — это несоответствие фактической доли вымороженной воды ее возможному количеству при фактической температуре. Этот вид перекристаллизации наблюдается при перепадах температуры.

Перекристаллизация происходит и при постоянной температуре. Этот ее вид часто называют созреванием Оствальда. Ее движущей силой является различие в равновесном состоянии кристаллов в зависимости от их размера. Считается, что у мелких кристаллов радиус кривизны больше, поэтому выше и температурный градиент, отчего они  менее устойчивы, тают и исчезают, а крупные кристаллы за счет их увеличиваются в размерах.

Второй механизм перекристаллизации обуславливается неоднородной формой кристаллов и, следовательно, разной кривизной поверхности. Чем меньше радиус кривизны, тем ниже температура таяния. При постоянной температуре хранения участок кристалла с большей кривизной поверхности тает, а более плоские увеличиваются в размерах, т.е. кристалл скругляется. Конечным результатом созревания кристаллов льда является «скругление» и увеличение их размера  (рис. 1).

Рис. 1. Кристаллы льда в мороженом пломбир

А) через 1 мес. хранения

Б) через 13 мес. хранения

 В ходе исследований во ВНИХИ установлено, что форма кристаллов льда в процессе хранения претерпевает заметные изменения. В частности форма «усеченный конус» изменяется до формы «овал». В связи с этим было предложено такого рода изменения определять величиной угла, образуемого нижним основанием и боковой гранью конуса или касательными к ним, с условным названием «угол кривизны».

Отмеченная выше тенденция хорошо выражена и при хранении обычного сливочного мороженого (рис. 2). Было установлено, что доля кристаллов с «углом кривизны» менее 90° за 6 мес. хранения уменьшилась в 1,7 раза.

Рис. 2. Микрофотографии кристаллов льда в сливочном мороженом с выделенными зонами для определения «угла кривизны»

После закаливания

Через 6 месяцев

Во ВНИХИ проведены были  также исследования по оценке влияния цикличных колебаний температуры охлаждающей среды -18^оС, -12^оС, -18^оС на дисперсность кристаллов льда мороженого при хранении, оцениваемую по показателю «наибольший геометрический размер» (Рк) и темпу снижения дисперсности.

Установлено, что Рк в контрольных образцах мороженого (не подвергнутых воздействию температурных колебаний) после закаливания составил 35 мкм, по мере хранения при температуре -18^оС увеличился после 15, 30, 120 и 180 суток, соответственно, на 3%, 6%, 27% и 34%.

Сразу после воздействия  колебаний  температуры охлаждающей среды (1, 3 и 7 циклов) и последующим  достижением температуры значения -18^оС Рк увеличился от 35 мкм для исходного состояния, соответственно на 26%; 28% и 33% и составил 44 мкм; 45 мкм и 47 мкм.

Установлено, что Рк за 6 мес. хранения увеличился после 1, 3 и 7 циклов колебаний температуры по сравнению с Рк  контрольных образцов мороженого для того же периода хранения (47 мкм), соответственно, на 15 мкм (31%), 16 мкм (33%) и на 22 мкм (46%). Следует отметить незначительное изменение Рк после проведения  цикла колебаний  при непродолжительном (1 мес.) хранении не более 5%.

При исследовании дисперсности структурных элементов десертов во ВНИХИ, подвергнутых температурным перепадам с таянием значительного количества воды, установлены факты  сращивания и разрастания кристаллов льда (рис. 3).

Рис. 3. Разрастание кристаллов льда в замороженных десертах после температурного шока

Физические изменения  воздушной фазы при хранении обусловлены рядом причин:

• диспропорционирование (созревание Оствальда);
• коалесценция (слияние соседних пузырьков);
• дренаж (неравномерное распределение воздуха по мере всплытия пузырьков).

Существенное влияние на дисперсность воздушной фазы оказывает температура в камере хранения. В частности, в мороженом пломбир при хранении в условиях -18^оС дисперсность воздушных пузырьков снижается.

Причина неоднократно обсуждалась в специализированной литературе: из-за высокой дисперсности воздушной фазы эта температура не является равновесной для давлений внутри пузырька и окружающей воздушной среды. Такого рода неравновесие приводит к усадке продукта, «отставанию» его от стенок упаковки. Особенно заметно проявляется этот порок при высокой взбитости (более 100%). При температуре -24°С и ниже, в частности -30°С воздушная фаза наиболее стабильна (см. табл.).

Приведенные результаты исследований будут полезны не только изготовителям при установлении срока годности мороженого, но и предприятиям торговли, предпочитающим выбирать и проводить реализацию продукции с длительным сроком годности.

* * *

Список использованной литературы

• Гофф Г.Д., Гартел Р.У. Мороженое. СПб «Профессия» 2016, 537 с.
• Белозеров Г.А., Творогова А.А., Корешков В.Н., Стефановский В.М., Хохлова Л.М., Гаврилычев В.С. «Влияние цикличных колебаний температуры на дисперсность кристаллов льда в мороженом при хранении». // Холодильная техника. 2016, №5, С. 2-5.
• 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. 2016. № 8. С. 57-58.
• Стеле Р. «Срок годности пищевых продуктов. Расчет и испытание». С-Пб: «Профессия», 2008. 479 с
• ГОСТ 31457-2012 «Мороженое молочное, сливочное и пломбир».
• (По материалам доклада на научно-практической конференции Союза мороженщиков России «Актуальные задачи производства мороженого в современных условиях» 26.11.2020 г.)