CC BY
24
Обоснование функциональной роли пищевых волокон БепБеР1
в технологии мороженого
A. А. Творогова, д-р техн. наук, П.Б. Ситникова, канд. техн. наук, Т. В. Коновалова
ВНИХИ
B.Н. Базалий, В.П. Герасимчук
ООО «ПТК Ингредиенты»
Мороженое - структурированный продукт, изготовляемый посредством холода и потребляемый в замороженном виде. Создание и сохранение характерной для этого продукта структуры является важной задачей изготовителей. Целенаправленно для формирования структуры используют комплексные стабилизаторы-эмульгаторы из трех- пяти компонентов- пищевых добавок с индексами Е. Однако их присутствие на маркировке вызывает недовольство у потребителей натуральной пищи.
Сократить число пищевых добавок в производстве мороженого можно при использовании пищевых волокон. В этом случае состав стабилизационной системы указывается в виде 2-х компонентов (Е 471, пищевое волокно). Условно такой проект называют «простая этикетка».
Пищевые волокна торговой марки БепБеР1 (ПВ) фирмы Воггедаагс1, Норвегия, являются продуктом переработки целлюлозы. ТР ТС 021 /2011 «О безопасности продуктов питания» суточное потребление пищевых волокон нормирует так же, как и основных нутриентов пищи (белков, жиров и углеводов). Кроме пищевой ценности производителей мороженого интересует технологическая функциональность ПВ.
ПВ являются полисахаридами, высокая водосвязывающая способность которых позволяет применять их в качестве стабилизаторов структуры. Важно и то, что изготовитель ПВ позиционирует их положительное влияние на органолептические показатели продукта - способность усиливать ощущение «жирности».
Основная роль стабилизаторов в мороженом - химическое или реже физическое взаимодействие с молекулами воды, приводящее к повышению вязкости смеси, - целенаправленно достигаемому эффекту для лучшего распределения основных структурных элементов мороженого - кристаллов льда, воздушных пузырьков и жировых частиц.
Цель исследований - определение возможности применения ПВ в производстве мороженого в качестве стабилизатора и установление их массовой доли, обеспечивающей эффект стабилизации. Применяли современные методы исследований: ротационную вискозиметрию (вискозиметр Вгоок"Пе!С с программным управлением); микроструктурные (микроскоп со встроенной фотокамерой и программным управлением); термостатирование (стенд с регулируемым термостатом и электронными весами) и др.
С учетом природы ПВ (гидроколлоиды) значительная часть исследо-
ваний была посвящена их взаимодействию с водой и исследованию кристаллов в растворах ПВ при замораживании и температурных перепадах.
Для определения массовой доли ПВ, обеспечивающей оптимальную эффективную вязкость (200 -400 мПа^с), исследовали образцы с содержанием ПВ 0,2 % (образец № 1), 0,3% (образец № 2), 0,4% (образец № 3) и 0,5% (образец № 4). Исследования проводили при температуре смеси (4±0,5) °С до и после созревания при градиенте скорости сдвига 0,83 с -1 (рис. 1).
Из рис. 1 видно, что в наибольшей степени оптимальная для смесей мороженого вязкость (200 - 400 мПа-с) достигается при массовой доле ПВ 0,5 %.
При определении технологически необходимой массовой доли ПВ вносили в смесь одновременно с сухими компонентами. Однако, компания-изготовитель считает, что наиболее полно этот продукт проявляет свои гидроколлоидные свойства при использовании в технологическом процессе интенсивного перемешивания, что вполне закономерно. Процесс растворения гидроколлоидов состоит из трех взаимосвязанных стадий: диспергирования, солюбилизации и образования коллоидного раствора. Интенсивное перемешивание в первую очередь влияет на эффективность процесса диспергирования - увеличивается число частиц ПВ в объеме продукта. Это облегчает процесс солюбилизации - взаимодействие молекул ПВ с молекулами воды, что при соответствующих температурных условиях приводит к растворению гидроколлоида (образованию коллоидного раствора).
Влияние способа внесения сказалось, прежде всего, на вязкости смесей (рис. 2). Были исследованы три способа внесения ПВ:
одновременно с сухими веществами в смеси с сахаром-песком в соотношении 1 : 5 (образец № 1);
в воду перед внесением сухих веществ с медленным перемешиванием (скорость 1- 2 с-1, образец № 2);
в виде коллоидного раствора в соотношении ПВ и воды 1:30, приготовленного с интенсивным перемешиванием (скорость 50 - 60 об-1) в течение 10 мин (образец № 3).
Установлено, что способ внесения пищевых волокон, прежде всего, оказывает влияние на вязкость смесей. Предварительное введение пищевых волокон в воду (образец № 2) и интенсивное перемешивание (образец № 3) способствуют повышению вязкости растворов по сравнению
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
1 2
I Досозревания ■ После созревлнин
Рис. 2. Эффективная вязкость образцов смеси для производства мороженого
. j» gcs1 е.,. у
S 1 " -.'■jiSr-. -Vr
Рис. 4. Кристаллы льда в сливочном мороженом с ПВ
с первым способом соответственно на 16 и 30%.
Состояние структуры мороженого в значительной степени определяет качественный и количественный состав кристаллов льда. Порогом выраженной органолептической ощутимости кристаллов льда является значение 70 мкм. Более крупные кристаллы вызывают порок структуры - «органолептически ощутимые кристаллы льда», их не должно быть в традиционном мороженом, вырабатываемом в соответствии
Рис. 3. Состояние кристаллов льда в растворах: а - БепБеП, б - камеди рожкового дерева, в - гуаровой камеди
со стандартом ТС ГОСТ 31457 - 2012 «Мороженое молочное, сливочное и пломбир. Технические условия».
Влияние гидроколлоидов на процесс кристаллообразования проявляется уже на стадии замораживания их водных растворов. Наиболее мел-
кие кристаллы образуются в растворах камеди рожкового дерева. Исследования, проведенные в институте, показали, что дисперсность кристаллов льда в растворах ПВ и камеди рожкового дерева сопоставима. Особенно заметны различия в качественном и количественном составе кристаллов льда в растворах ПВ и гуаровой камеди. В растворах гуаровой камеди при замораживании образуются кристаллы льда пластинчатой формы, в растворах ПВ и камеди рожкового дерева - мелкочешуйчатой формы (рис. 3). Высокая дисперсность кристаллов льда сохраняется и в готовом продукте (рис. 4).
ТР ТС 033 /2013 «О безопасности молока и молочной продукции» регламентирует единые требования к температуре хранения, транспортирования и реализации мороженого - не выше -18 °С. При указанной температуре около 80 % воды находится в замороженном состоянии. При повышении температуры мороженого до -12 °С, как это случается в торговой сети, доля вымороженной воды снижается практически на 20%, что не может не отразиться на состоянии структуры продукта при дальнейшем замораживании и, следовательно, на его органолептических показателях. В связи с этим к важным достоинствам гидроколлоидов относят их способность противостоять температурным перепадам. При исследовании влияния на дисперсность кристаллов льда даже однократного повышения температуры мороженого со значения минус 18 °С до значения -12 °С и последующего замораживания было установлено снижение этого показателя.
Исследования кристаллов льда проводили в мороженом с традиционной стабилизационной системой (образец № 1), в мороженом с массо-
ю
п 6
--л -•— А ... t ' тдГ / ¿'S ' >V! ■ > : Щ •
J/2* V ft*/*'* 1/lL ' ' VA ^4
f/ffi TM) /
p/t / 77i %
M". ^kj*
О 20 40 60 80 100
размер кристалла льда, мкм
♦ 1 до шока ♦ 1 после шока А 2 до шока
• 3 до шока # 3 после шока До шона
Рис. 5. Кристаллы льда в мороженом до и после теплового шока
120
140
Я 2 после шока — После шока
№ об- Доля кристаллов льда с размером более 70 мкм, % Средний размер кристаллов льда, мкм
ца до шока после шока до шока после шока
1 81 79 49 52
2 84 74 46 57
3 81 67 52 61
60
80
100 120 140
Время выдержки, мин
160
ISO
Рис. 6. Массовая доля плава в мороженом с различной массовой долей жира: образец № 1 - 4%; образец № 2 - 6%; образец № 3 - 10%; образец № 4 - 12%
вой долей ПВ) 0,2% (образец № 2), в мороженом с массовой долей ПВ 0,5% (образец № 3) (рис. 5, таблица).
По данным, представленным на рис. 5 и в таблице, видно, что после «шокового воздействия» дисперсность кристаллов льда в образце с традиционной стабилизационной системой снизилась незначительно (менее чем на 2%), в образцах с пищевым волокном - на 11 - 16 %, а средний размер кристаллов льда увеличился на 5% и 18 - 22 % соответственно. Вероятно, в образцах с ПВ более заметное влияние температурных колебаний на дисперсность кристаллов льда сказалось в связи с присутствием в растворе физически связанной воды, характеризующейся менее прочной энергией связи, чем у химически связанной воды. Установленный факт следует учитывать при выявлении соответствующего синергетического эффекта при комбинировании ПВ с другими гидроколлоидами и установлении сроков годности мороженого.
Присутствие не только химически, но и физически связанной воды в растворе ПВ положительно сказалось на показателе «термоустойчивость» мороженого, особенно с массовой долей жира 10 и 12 % (рис. 6). Массовая доля плава в образцах № 3 и № 4 даже через 2 ч выдерживания при температуре 20 °С не превысила 10%, что характерно лишь для замороженных десертов, потребляемых в размороженном виде (муссов).
Органолептическая оценка образцов подтвердила положительное влияние ПВ на консистенцию и структуру мороженого. Образцы характеризовались кремообраз-ной консистенцией и повышенным ощущением «жирности» продукта.
Проведенные исследования показали, что ПВ успешно выполняют в мороженом функции гидроколлоидов - способствуют образованию вязких гелей и формированию мелких кристаллов льда, что положительно сказывается на органолептических показателях готового продукта. Это позволяет применять ПВ в производстве мороженого с пониженным содержанием пищевых добавок.
Особенности взаимодействия ПВ с водой влияют на сенсорное восприятие консистенции продукта -создается ощущение более высокой массовой доли жира по сравнению с его фактическим содержанием.
Положительное влияние ПВ на термоустойчивость мороженого дает возможность их применения в композиции с другими гидроколлоидами.
События и факты
Молочный форум: диалог состоялся
Современные торговые сети, играющие чуть ли не главную роль в реализации молочной продукции, поддерживают государство и добросовестных производителей в борьбе с фальсификацией продукции на молочном рынке. «Сети не заинтересованы в реализации контрафактного или некачественного продукта», - подчеркнул исполнительный директор Ассоциации компаний розничной торговли сети Андрей Карпов. Директор по корпоративным коммуникациям производственно-торгово-логистического холдинга «ПиР Продукт» Марина Петрова заметила, что в России в целом самое дорогое и не самое качественное молоко. «Этому много причин, в том числе отсутствие комплексной полноценной государственной поддержки, - пояснила она. - Пока мы не дадим потребителю более качественный продукт за приемлемые деньги, он будет выбирать более дешевый продукт и не всегда понятного качества».
Производители молочных продуктов согласились, что работают с очень сложным молоком, которое поступает с ферм и по многим показателям не соответствует европейским стандартам, от чего в том числе страдает и отечественное сыроделие. Однако им очень сложно попасть на полки магазинов - сети не берут на реализацию неизвестный потребителю товар.
По словам министра потребительского рынка и услуг Московской области Владимира Посаженникова, в рамках развития продовольственной безопасности Подмосковье разрабатывает ряд инициатив для фермеров и потребителей, в том числе проект квотирования отечественной продукции в торговых сетях, проект с Metro Cash & Carry по открытию точек нестационарной торговли и приоритету сезонной сельскохозяйственной продукции.
Руководитель отдела закупок продовольственных товаров «МЕТРО Кэш энд Керри Россия» Ева Янковиак сообщила, что «мы всегда исследуем новую площадку и гордимся тем, что можем использовать продукцию местных поставщиков. Мы обеспечиваем их конкурентоспособность и оказываем им поддержку».
О том, как снизить себестоимость молока и молочных продуктов говорили на круглом столе по оборудованию для производства молока. Новые технологии несут предприятиям резкое снижение затрат на производство и утилизацию, как например использование систем вытеснения продукта (пиггинг систем).
Глава российского офиса KIESELMANN Сергей Баранов отметил, что «стоимость технологического обновления может быть сопоставима со стоимостью обслуживания существующего производства. При детальном рассмотрении отдельно взятого предприятия можно увидеть чудовищные расходы, которые складываются из времени простоя производственных линий, времени на обслуживание этих линий и стоимости запасных частей, не говоря о производственных потерях, чрезмерном расходе электрической энергии, - всем тем признакам, которые отличают технологически устаревшие производства».
Директор по маркетингу Tetra Pak в России, Украине, Беларуси и Центральной Азии Мартин Фежк сказал о важности проведения на фермах и крупных заводах контроля качества от коровы до готового продукта, который поступает к потребителю на стол. Производитель должен гарантировать, что производимое им молоко безопасное и полезное. При этом нужно постоянно повышать эффективность производства. Достигнуть этого позволяет налаженная система качества и автоматизация контроля качества.
