Роль функциональных ингредиентов в сохранении качества мороженого при производстве, транспортировании и хранении

Источник: The DairyNews
Основная и самая важная задача в производстве и реализации мороженого – это донести до потребителя высокое качество мороженого, полученное у производителя. Для этого необходимо создать такую структуру готового продукта, которая может выдержать все негативные влияния, оказываемые на продукт во время транспортирования и хранения в торговой сети.
Людмила Соловьева, Татьяна  Ежова, Елена  Мусаева
Людмила Соловьева, Татьяна Ежова, Елена Мусаева
Отраслевой технолог производства мороженого; Технолог производства мороженого; Технолог-разработчик (масложировое направление)

Качество мороженого зависит от многих факторов: от сырья, рецептуры, условий производства и хранения и др. Но в данной статье мы рассмотрим только влияние тех ингредиентов, которые непосредственно воздействуют на формирование структуры.

ГК «Союзснаб» предлагает комплекс функциональных ингредиентов для производства мороженого, который позволит значительно дольше сохранить исходное качество мороженого, предотвратить появление пороков структуры мороженого, таких как усадка и отслоение от стенок стаканчика, рожка или слоя глазури, «снежистость» и «льдистость», «мучнистость» и «песчанистость», органолептические пороки. Комплекс – так называемый «триумвират» – включает в себя: стабилизационную систему, полисахариды (мальтодекстрины и сухие глюкозные сиропы), функциональные сывороточные белки. Совместное использование этих ингредиентов позволяет повысить «запас прочности» продукта при влиянии негативных тепловых воздействиях минимум в 1,5–2 раза.

Одним из входящих в комплекс ингредиентов, «ответственным» за создание структуры мороженого, является стабилизационная система, или стабилизатор.

В зависимости от количественного и качественного состава стабилизационной системы можно получить продукт с различными потребительскими свойствами. Несмотря на маленькую дозировку по сравнению с другими компонентами, его роль в создании структуры продукта, ее устойчивости к тепловым шокам, испытываемым продуктом, очень велика. Подбор компонентов, входящих в состав стабилизационной системы – процесс очень сложный. Известно, что стабилизационная система содержит эмульгаторную и стабилизационную составляющие. Выбор ингредиентов, входящих в состав системы, и их соотношение является основополагающим в формировании структуры готового продукта. 

В частности, правильный выбор эмульгатора и его состава – один из самых важных факторов в процессе дестабилизации жира и дальнейшего формирования устойчивой воздушной фазы в мороженом. 

Таблица 1. Основные эмульгаторы, применяемые в производстве мороженого

Моно- и диглицериды (E471)

Основной эмульгатор для мороженого насыщенного и ненасыщенного типа

Полисорбаты 

Обычно используются с моно- и диглицеридами.

Пример: полисорбат 80 (E433) 

Эфиры пропиленгликоля и жирных кислот (E 477)

Обычно используются с моно- и диглицеридами.

Увеличивает взбитость. Другая функция – контроль роста кристаллов льда

Лецитин 

Оказывает эффект на эмульгирование молочного жира.
Полезен для мороженого с высоким содержание молочного жира. 

Натуральное происхождение – яичный желток


Основные функции эмульгаторов в мороженом:

  • способствуют эмульгированию и агломерации жира; 

  • способствуют кристаллизации жира и дестабилизации эмульсии; 

  • улучшают взбиваемость и повышают стабильность воздушных пузырьков; 

  • улучшают устойчивость к таянию и способствуют сохранению формы. 


В зависимости от степени дестабилизации жировых шариков меняется стабильность воздушной фазы мороженого. При превышении критического значения диаметра жировых шариков и их агломератов скорость таяния и устойчивость к таянию повышается. Если же доля мелких жировых шариков и агломератов слишком велика, то мороженое также нестабильно и быстро тает. Процесс дестабилизации жира можно регулировать путем подбора количественного и качественного состава эмульгатора. Но поскольку на процесс дестабилизации жира влияет еще много других различных факторов, то это необходимо учитывать при разработке и выборе стабилизационной системы.

Не менее важной составляющей является и стабилизационная часть. 

Таблица 2. Основные стабилизаторы для мороженого

Происхождение

Ингредиенты-стабилизаторы мороженого

Семена растений 

Гуаровая камедь, камедь рожкового дерева, камедь тары (галактоманнан) 

Водоросли 

Каррагинан, альгинат натрия 

Целлюлоза 

МЦ, MКЦ, КМЦ натрия 

Микробиологическое происхождение 

Ксантановая, геллановая камедь 

Белки 

Желатин, порошковый молочный белок 

Эксудаты растений 

Гуммиарабик 

Крахмалы 

Модифицированные крахмалы 

Прочие 

Пектин, конжаковая камедь, тамаринд, соевые волокна, агар, мука пшеничная, камедь карайи, фосфаты и др.


Основные функции стабилизаторов:

  • обеспечивают стабильность смеси;

  • обеспечивают устойчивость к тепловому шоку;

  • обеспечивают устойчивость к таянию; 

  • обеспечивают органолептические показатели мороженого.

Правильный подбор эффективной композиции гидроколлоидов в составе стабилизационной системы должен обеспечивать высокую устойчивость к таянию и формоустойчивость. И, что не менее важно, – способность к полному диспергированию. Сильные влагосвязывающие свойства гидроколлоидов приводят к увеличению вязкости дисперсионной среды, что способствует повышению устойчивости к таянию и стабильности воздушной фазы мороженого. При неправильно подобранной композиции гидроколлоидов или при отсутствии синергизма, входящих в состав компонентов, образуются крупные кристаллы льда и скорость таяния увеличивается. 

В ходе разработки стабилизационных систем торговой марки «Денайс®» учитывался весь спектр факторов, влияющий на качество мороженого: количественный и качественный состав как эмульгаторной, так и стабилизационной составляющей системы, рецептура, жир и белки, используемые для производства мороженого, оборудование для приготовления смеси и фасовки мороженого и многое другое. 

Коллекция стабилизаторов «Денайс®» создавалась с учетом требований российского рынка и полностью адаптирована:

  • к применяемым технологиям;

  • к используемому оборудованию;

  • к вкусовым предпочтениям потребителя;

  • к особенностям сырьевого рынка.

Эффективность использования стабилизационных систем значительно зависит от степени их диспергирования на стадии смешивания компонентов. Диспергирование является первоначальной стадией растворения стабилизационных систем (перехода в коллоидную степень дисперсности). Его эффективность характеризуется полнотой и равномерностью распределения частиц в единице объема. Назначение этого процесса – обеспечение наибольшего эффекта соприкосновения диспергируемых частиц с водой. Увеличить поверхность соприкосновения можно не только в результате максимального распределения частиц, но и путем увеличения поверхности контакта частиц с водой. В результате применения технологии интегрирования при производстве стабилизационных систем торговой марки «Денайс®» площадь поверхности частиц увеличивается, поэтому стабилизационные системы обладают более высокой способностью к диспергированию. Но и стабилизационные системы из коллекции «Денайс®», представляющие собой механические смеси, полученные за счет использования в стабилизаторе специализированных эмульгаторов, – также имеют высокую растворимость.

Стабилизаторы «Денайс®» на сегодняшний день являются одними из лучших на Российском рынке. Правильно подобранные составляющие стабилизационных систем позволили создать линейку стабилизаторов, которые обеспечивают формирование структуры мороженого, устойчивой на протяжении всего срока годности продукта.

О качестве эмульгаторов и их эффективности можно судить по нарастанию вязкости в процессе созревания, по взбиваемости смеси и количеству деэмульгированного жира на мешалке фризера после окончания процесса фризерования. На рис. 1 показаны кривые взбитости мороженого с одним из стабилизаторов коллекции «Денайс®» - со стабилизатором Денайс 855Int и стабилизатором конкурента, используемого в настоящее время. Из графика видно, что взбиваемость смеси мороженого с Денайс 855Int выше и на протяжении всего процесса фризерования взбитость более стабильна, чем у контрольного образца.

Рис. 1. Зависимость взбитости смеси мороженого от стабилизационной системы

Очень важным показателем качества эмульгирующей составляющей стабилизатора, и, как следствие, формирования устойчивой трехмерной «сетки» из кристаллизовавшегося жира, является показатель остаточного количества жира на мешалке фризера. Высокое остаточное количество жира на мешалке фризера создает большую вероятность образования жировых пробок при неблагоприятных условиях в процессах фризерования и фасования. 

За счет оригинальной и правильно подобранной эмульгаторной составляющей стабилизаторы «Денайс» обладают отличающими их от конкурентов способностями:

  • регулировать процесс деэмульгирования жира в необходимом и достаточном количестве;  

  • игнорировать дополнительные отрицательные воздействия посторонних эмульгирующих факторов;

  • придавать продукту более сливочный вкус;

  • создавать устойчивую в хранении структуру. 

Как видно на рис. 2, оставшегося на мешалке фризера жира после изготовления мороженого со стабилизатором Денайс 855Int меньше, чем после выработки мороженого с контрольным образцом, что свидетельствует о правильности подбора эмульгатора и его состава. Это также говорит о том, что при работе на сырье, содержащем дополнительное количество эмульгатора или при других неблагоприятных факторах, проблем «подвзбивания» жира и возникновения «жировых пробок» с Денайс 855Int на производстве не должно возникать.

   

                                а                                                  б

Рис. 2. Остаточное количество жира на мешалке фризера после фризерования:

а – со стабилизатором Денайс 855Int; б – с аналогичным стабилизатором, используемым на рынке

Правильно подобранная стабилизационная составляющая в стабилизаторах «Денайс®» обеспечивает высокий влагосвязывающий эффект с хорошей фиксацией влаги, создавая в растворе устойчивую трехмерную сетку, тем самым ограничивая подвижность несвязанной влаги. Это наглядно показано на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость эффективной вязкости от предельного напряжения сдвига в смесях для мороженого сливочного и пломбир со стабилизационными системами «Денайс®» после созревания

Как видно из графиков, сравнительная эффективная вязкость стабилизационных систем «Денайс®» несколько выше, чем у известных продуктов такого же назначения, что гарантирует получение мелкокристаллической фазы льда в процессе фризерования и хранения, т.е. получение готового продукта с лучшими показателями устойчивости к таянию и высокой формоустойчивостью. Подтверждением этого могут служить данные, представленные на рис. 4.

Рис. 4. График таяния образцов мороженого с различными стабилизационными системами после месяца хранения и теплового шока

Приведенные данные в полной мере свидетельствуют, что все стабилизаторы из коллекции «Денайс®» являются высококачественными стабилизационными системами для мороженого и обладают функционально-технологическими преимуществами: 

  • в формуле;

  • в производстве;

  • в конечном продукте.

Вторым (не менее важным продуктом) из предлагаемого комплекса, являются мальтодекстрины и сухие глюкозные сиропы (МД и СГС). Они представляют собой многокомпонентную смесь D-глюкозы, мальтозы, мальтотриозы и полисахаридов. По внешнему виду – это порошки белого цвета с нейтральным или чуть сладковатым вкусом. Получают мальтодекстрины и сухие глюкозные сиропы путем частичного гидролиза крахмала кислотами либо гидролитическими ферментами с последующей очисткой, концентрацией и сушкой. Указанные продукты являются натуральными сахарозаменителями. Они влияют на точку замерзания (криоскопии) мороженого, повышая ее, меняют восприятие сладости, а также обладают ярко выраженными антикристаллизационными свойствами. 

Степень гидролиза крахмала определяет углеводный состав, который обеспечивает разнообразие функциональных свойств мальтодекстринов и сухих глюкозных сиропов. Этот процесс характеризуется показателем D.E. (декстрозный эквивалент)  и соотношением моно, ди, три и полисахаридов в продукте. Декстрозный эквивалент – это восстанавливающая способность D-глюкозы (декстрозы), измеряемая в граммах на 100 г сухого вещества. D-глюкоза по определению имеет D.E. = 100. 

Зависимость свойств мальтодекстринов и сухих глюкозных сиропов от декстрозного эквивалента представлено на диаграмме:


Свойства

Степень гидролиза

Низкий D.E.

Высокий D.E.

Связующая способность

Молекулярный вес

Антикристаллизационная способность

Температура замерзания

maltodextrin_dextekv1

Сладкий вкус

Гигроскопичность

Реакция на потемнение

Усиление аромата

Ферментативность

maltodextrin_dextekv2

Питательная ценность: 4 ккал/г

maltodextrin_dextekv3


Мальтодекстрины и сухие глюкозные сиропы легко растворяются в воде, повышают вязкость смеси, замедляют и предотвращают кристаллизацию сахаров, повышают устойчивость жировой эмульсии. Эти продукты оказывают эффект стабильного пенообразования и обладают хорошей эмульгирующей способностью. 

Главное же в их функциональности – это перенос температуры замораживания смесей в область более высоких отрицательных температур, за счет чего образование кристаллов льда начинается при более высокой криоскопической температуре, что приводит к увеличению их числа и уменьшению размеров. Продукт получается с более однородной, кремообразной структурой и плотной консистенцией. Поскольку эти продукты являются полисахаридами, то они дополнительно усиливают действие стабилизаторов, за счет чего повышается устойчивость готового продукта к таянию и улучшается сопротивление тепловому шоку. Таким образом, использование в рецептурах мальтодекстринов и сухих глюкозных сиропов значительно повышает качественные характеристики мороженого: улучшает структуру и консистенцию, обеспечивает сохранение его исходных качеств при хранении и транспортировке. Подтверждением этого могут служить результаты тестирования мороженого с использованием МД и СГС и без них, приведенные на рис. 5. В итоге испытаний при сравнении образцов мороженого, в которых использовался мальтодекстрин или сухой глюкозной сироп, с контрольным образцом без их использования, были получены следующие результаты: количество растаявшего мороженого снижается на 30%, а время падения первой капли увеличивается на 8%, что составляет примерно 3,5 мин. Мороженое хорошо держит и сохраняет форму. Это подтверждено тестом на формоустойчивость: грани мороженого оставались четкими, ровными в течение 120 минут. На рис. 5 приведены графики таяния мороженого с частичной заменой СОМО (до 1,5%) на мальтодекстрин или сухой глюкозный сироп. За контроль был взят образец мороженого, содержащего в своем составе 100% сухого обезжиренного молока.

Рис. 5. График таяния мороженого с использованием МД и СГС

Применение мальтодекстринов или сухих глюкозных сиропов особенно актуально для экструзионных видов мороженого, т.к. создается «сухая» поверхность экструзии, мороженое имеет ровные четкие грани и высокую формоустойчивость. Повышаются  адгезионные свойства мороженого, что ведет к более плотному прилеганию глазури к поверхности порции в случае производства мороженого эскимо.

Применение мальтодекстринов с D.Е. 10–20 особенно актуально для мороженого с низким содержанием сухих веществ (менее 32,0%), т.к. эти продукты больше повышают вязкость смеси, больше связывают влаги. За счет этого улучшаются структура и консистенция мороженого с низким содержанием сухих веществ.

Применение сухих глюкозных сиропов актуально для мороженого с высоким содержанием сухих веществ (более 32,0%), т.к. они меньше повышают вязкость, что для этой группы продуктов очень важно. 

Можно регулировать ощущение сладости в продукте. При использовании МД или СГС взамен сахарозы ощущение сладости в продукте снижается и на первый план выходит молочная составляющая.

Для создания равномерной насыщенной воздушной фазы при производстве мороженого, и, как следствие, предотвращения в процессе хранения и реализации такого порока как «усадка», специалисты ГК «Союзснаб» рекомендуют использовать современный инновационный продукт торговой марки Денмилк® производства ООО «Зеленые Линии». Это – третий продукт комплекса ингредиентов, нацеленных на сохранение качества мороженого.

Смесь функциональных молочных белков для мороженого Денимлк® –– разработана специально для производства мороженого. Она несет определенную функциональную нагрузку и позволяет создавать «запас прочности» продукта для сохранения исходного качества на более длительный срок. 

Смесь молочных функциональных белков Денимлк® – это продукт нового, третьего поколения. 

Первое поколение – это сухие молочные продукты, которые получают методом высушивания исходного сырья (сухое обезжиренное молоко, сухое цельное молоко, сухая сыворотка).

Второе поколение – это продукты, которые получают с помощью современных технологических процессов, таких как микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос. Например, концентрат сывороточных белков, казеинаты, лактоза и другие.

Третье поколение – это многофункциональные продукты, которые получают в результате современных инновационных технологий. Продукт Денмилк® – является результатом таких технологий.

Обычные сывороточные белки в нативном состоянии имеют форму глобулы и при высокой температуре коагулируют. Чтобы придать им функциональные свойства, белки необходимо «раскрыть». Для этого была разработана современная технология мицеллообразования, в ходе которой сывороточные белки не подвергаются гидролизу, вследствие чего образуются сферические мицеллы правильной формы. В них сывороточные белки располагаются таким образом, что их гидрофильные части ориентированы в сторону наружной части агломерата, а их гидрофобные части ориентированы в сторону внутренней сердцевины указанной мицеллы (рис. 6). Такая энергетически благоприятная конфигурация придает мицеллам высокую стабильность в водной среде. Технология получения функциональных белков включает в себя следующие процессы:

-Предварительная деминерализация подсырной сыворотки проводится методом ультра- или нанофильтрации. Тепловую обработку белков ведут при температуре не вышетемпературы коагуляции, определенных значениях pH, низком содержании кальция и других специально подобранных параметрах. За счет этого белки не

выпадают в осадок, а «раскрываются». При этом значительно увеличивается их поверхность. Полученные в ходе обработки белковые мицеллы подвергаются

микрофильтрации для концентрации и удаления не подвергнутых мицеллизации белков. Затем продукт сушат при строго определенных режимах. При этом,

мицеллы белка остаются физически стабильными в процессе сушки. Белки, полученные таким образом, имеют средний размер от 3 до 4 микрон. Они термо-

стабильны, не агрегируют и не коагулируют с образованием нерастворимых агрегатов. Это обеспечивает белкам высокую растворимость даже в продуктах с

высокой кислотностью, например, в шербетах, без каких-либо проблем с их стабильностью. Доказано, что двойственный характер мицелл сывороточного белка, делает их идеальными для применения в качестве эмульгатора, жирозаменителя, заменителя мицеллярного казеина или пенообразующего агента, поскольку белки способны стабилизировать жир и/или воздух в водной среде в течение длительного периода времени. Таким образом, Смесь Denmilk® положительно влияет на формирование трех фаз мороженого: воздушной, жировой и фазы льда. Благодаря тому, что белки термостабильны и имеют размер, соизмеримый с максимальным размером жировых шариков, при созревании смеси мороженоо они равномерно распределяются и встраиваются в «сетку» из кристаллизовавшегося жира. В процессе фризерования белки быстро мигрируют к поверхно-

стям сформированных воздушных пузырьков для их стабилизации. Это очень важная функция, которая помогает создать в мороженом насыщенную, однородную воздушную фазу, устойчивую к усадке. Благодаря тому, что липофильные аминокислоты находятся на поверхности функциональных белков, они взаимодействуют с молекулами жира и эмульгаторами, обеспечивая тем самым высокую стабилизацию жировой эмульсии. Как следствие, в процессе фризерования не происходит подвзбивания жира и возникновения жировых пробок.

Благодаря тому, что общая поверхность функциональных белков, как говорилось ранее, увеличена, они связывают больше влаги, следовательно, повышается

вязкость смеси. В процессе фризерования получается готовый продукт с более плотной, кремообразной консистенцией и мелкими кристаллами льда.

                                           а                                                  б

Рис. 6. а – третичная структура нативного β-лактоглобулина; б – структура модифицированного β-лактоглобулина

На рис. 7, а показана структура воздушной фазы мороженого без применения смеси Денмилк®.

                                     а                                                         б

Рис.7. Состояние воздушной фазы в мороженом:

а – без использования смеси Денмилк®; б – при использовании смеси Денмилк®. 

Пузырьки воздуха, очень разнородные по размеру и форме, с большими каналами и полостями (до 200–250 мкм) – не очень хорошо распределены по массе, что создает неоднородную структуру. Рис. 7, б показывает состояние воздушной фазы в мороженом с использованием смеси Денмилк®. Пузырьки воздуха сферической формы, относительно однородны по размеру (1–100 мкм), равномерно распределяются в плотной однородной и густой массе.                                                                                     

Вязкость смеси является очень важным параметром формирования кристаллов лактозы при фризеровании смеси и дальнейшем закаливании мороженого. В процессе фризерования смеси понижается температура и частично замораживается влага. При этом повышается вязкость смеси, а раствор лактозы становится перенасыщенным. Начинается формирование кристаллов лактозы. В результате, уже при температуре –1 °С их размер составляет до 3 мкм, а к концу фризерования (–5 °С) наблюдается не только увеличение числа кристаллов, но и возрастание их среднего размера. При использовании смеси  Денмилк® за счет входящей в состав гидратированной лактозы/, выполняющей роль «затравки» и повышения вязкости смеси кристаллы лактозы начинаются образовываться уже в процессе созревания, и при достижении точки максимальной скорости перехода лактозы из одной формы в другую (скорость мутаротации), основная часть лактозы уже переведена из аморфного состояния в кристаллическое в растворимой форме. Поэтому при дальнейшем закаливании мороженого скорость мутаротации падает, и оставшееся количество лактозы в аморфном состоянии не кристаллизуется в виде крупных кристаллов. 

Сравнительные испытания мороженого с использованием смеси Денмилк®, аналогичного продукта, имеющегося на рынке, сухого обезжиренного молока и сухой подсырной сыворотки показали, что при использовании смеси  Денмилк® повышается взбиваемость продукта, и что самое важное – формируется однородная, насыщенная воздушная фаза мороженого, что обеспечивает в продукте ощущение «теплого» вкуса и нежной легкой консистенции. 

                                  а                                                     б

Рис. 8. Состояние воздушной фазы мороженого:

а – с использованием смеси Денмилк®; б – с сухой подсырной сывороткой 

Мороженое, в состав которого входит смесь Денмилк®, хорошо держит и сохраняет форму. Это подтвердил тест на формоустойчивость: грани мороженого оставались четкими, ровными в течение 120 минут. 


                                 а                                                           б

Рис. 9. Формоустойчивость порции мороженого после 90 минут таяния
при 22 °С:

а – с использованием смеси Денмилк®; б – с использованием сухой подсырной сыворотки

Исследование устойчивости мороженого к таянию показало, что использование функциональных белков значительно повышает устойчивость мороженого к таянию в сравнении с другими продуктами, применяющимися в качестве источника СОМО (рис. 10). 

Рис. 10. Зависимость таяния мороженого от продуктов, применявшихся в качестве источника СОМО

В целом можно констатировать, что использование функциональных белков ведет к повышению и сохранению всех товарных качеств при производстве и хранении мороженого. 

Состав молочного сырья может изменяться в течение всего года в зависимости от сезона. Использование в качестве источника СОМО функциональных белков обеспечивает постоянство выходных характеристик готового продукта, так как состав их стандартизован (например, по содержанию белка, лактозы и минеральных веществ). 

В заключение можно с уверенностью сказать, что использование комплекса функциональных ингредиентов, предлагаемых ГК «Союзснаб», позволяет вырабатывать мороженое с высокими органолептическими показателями и запасом «прочности» к возникновению пороков как минимум в 1,5- 2 раза больше, чем без его применения. Это уже доказали многие производители мороженого, использующие эти ингредиенты на своих производствах.

Л.Н. Соловьева, Т.В Ежова, Е.А Мусаева 
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
02.04.2021
Ярославская область - три города Золотого кольца России, семнадцать районов и… никому не нужные дороги. Предприятия региона не первый год жалуются на качество дорог и зачастую их отсутствие. По сей день проблема не решается, что приводит уже к закрытию целого ряда организаций на селе.
Читать полностью
Календарь