Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния проблемы 9
1.1 Анализ существующих технологий замороженных фруктовых десертов и родственных им продуктов 9
1.2 Состав и технологически функциональные свойства молочных продуктов 15
1 .ЗФруктовое сырьё для фруктовых десертов 22
1.4 Характеристика и свойства стабилизаторов для фруктовых десертов 24
1.5 Современные подходы к проблемам хранимоспособности замороженных фруктовых десертов 31
1.6 Методы определения кристаллов льда 32
1.7 Выводы, сделанные по результатам обзора литературы 34
Глава 2. Методологические подходы, схема проведения исследований, объекты и методы исследований 36
2.1 Организация экспериментальных работ 36
2.2 Объекты исследований 36
2.3 Методы исследования 38
Глава 3. Экспериментальная часть 45
3.1 Исследование физико-химических, структурно-механических, микроструктурных и органолептических показателей фруктовых замороженных десертов и сливочного мороженого 45
3.2 Разработка комплексной стабилизационной системы для замороженных фруктовых десертов 60
3.3 Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами 69
3.3.1 Обоснование целесообразности использования сывороточных продуктов в производстве фруктовых десертов з
3.3.2 Исследование влияния массовой доли белков сыворотки на физико химические, структурно-механические и органолептические показатели десерта 75
3.4 Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых десертов с йогуртом 88
3.4.1 Исследование влияния массовой доли йогурта на физико-химические, структурно-механические и микроструктурные показатели десерта 88
3.4.2Влияние пастеризации на физико-химические, структурно-механические и органолептические показатели фруктового десерта с йогуртом 97
3.5 Исследование хранимоспособности замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами и йогуртом 103
3.6 Разработка технической документации на замороженные фруктовые десерты с сывороточными продуктами и йогуртом 115
3.6.1 Обоснование технических требований к десертам 115
3.6.2 Разработка технической документации на фруктовые десерты 117
3.6.3 Расчёт экономического эффекта производства замороженных взбитых фруктовых десертов 123
3.7 Основные результаты работы и выводы 126
Список сокращений, приведённый в работе 128
Список литературы
- Характеристика и свойства стабилизаторов для фруктовых десертов
- Объекты исследований
- Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами
- Исследование хранимоспособности замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами и йогуртом
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в России в год производится около 350 тыс. т мороженого и взбитых замороженных десертов. Производство высококалорийного жиросодержащего мороженого составляет более 80 %, что противоречит одной из важных мировых тенденций в питании - стремлению к потреблению низкокалорийной пищи. Кроме того, в России доля производства мороженого с растительным жиром превышает 50 %. Растительные жиры, используемые в производстве мороженого по технологическим аспектам, характеризуются высоким содержанием насыщенных жиров, применение которых органами Минздрава России рекомендуется ограничивать. Альтернативой мороженому с растительным жиром могли бы стать не содержащие жира продукты пониженной калорийности - замороженные взбитые фруктовые десерты. Эти продукты до введения 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» относили к категории фруктовое мороженое. Важные потребительские характеристики замороженных взбитых фруктовых десертов -высокий охлаждающий и освежающий эффекты.
Производимые в нашей стране фруктовые десерты характеризуются сравнительно невысоким содержанием сухих веществ, что отрицательно отражается на состоянии их структуры. Совершенствование компонентного состава этой разновидности продукции, в частности, за счет дополнительного введения белка в составе молочных продуктов, позволит улучшить консистенцию и структуру продукта, повысить его пищевую ценность.
Исследованиям мороженого и замороженных взбитых фруктовых десертов
посвящены работы многих российских и зарубежных учёных Ю.А. Оленева,
А.А. Твороговой, Н.В. Казаковой, З.С. Зобковой, Н.Н. Фильчаковой,
Р.Т. Маршалла, Г. Зоммера, W. Arbuckle, H.D. Goff, R.V. Hartel и многих других.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка научно обоснованной технологии замороженных взбитых фруктовых десертов с улучшенными физико-химическими, структурно-механическими, микроструктурными и органолептическими показателями за счет применения молочных продуктов.
В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:
разработать объективные методы оценки состояния структуры замороженных взбитых фруктовых десертов;
- исследовать и обобщить физико-химические, структурно-механические,
микроструктурные и органолептические показатели традиционных замороженных
взбитых фруктовых десертов с целью их совершенствования;
- разработать композицию гидроколлоидов и молочных белков с
синергетическим стабилизирующим и пенообразующим эффектами;
- разработать технологию десертов с оптимальными массовыми долями
белков сыворотки и йогурта;
- исследовать хранимоспособность замороженных взбитых фруктовых
десертов с белками сыворотки и йогуртом с целью установления объективных
требований к состоянию структуры и консистенции продукта;
разработать технические требования к физико-химическим и органолептическим показателям взбитых фруктовых замороженных десертов с белками сыворотки и йогуртом.
Научная новизна.
Использован комплексный подход к качественной и количественной оценке состояния консистенции и структуры взбитых замороженных фруктовых десертов, включающий оценку состояния замороженной воды по показателю «размер кристаллов льда»; формоустойчивости - по показателю «площадь растекания плава»; термоустойчивости - по показателю «коэффициент термоустойчивости».
Теоретически и экспериментально обоснован композиционный состав замороженных взбитых фруктовых десертов, включающий гидроколлоиды и молочные белки с синергетическим стабилизирующим и пенообразующим эффектами.
Экспериментально доказано протекание физических изменений (снижение дисперсности воздушной фазы и кристаллов льда) при хранении замороженных фруктовых десертов.
Практическая значимость.
Усовершенствованы «Методика определения формоустойчивости мороженого и взбитых замороженных десертов по площади растекания плава» и «Методика определения кристаллов льда в мороженом и замороженных взбитых десертах».
Определены и внесены в национальные стандарты требования к химическому составу и состоянию структуры замороженных взбитых десертов фруктовых с сывороткой и шербета йогуртного (ГОСТ Р «Десерты взбитые
замороженные фруктовые, овощные и фруктово-овощные. Технические условия» и ГОСТ Р «Десерты шербеты взбитые замороженные. Технические условия»).
Разработана технология и техническая документация на производство взбитых замороженных фруктовых десертов с сывороткой и йогуртом ТУ и ТИТУ 9165-171-00419762-2010 «Десерты фруктовые взбитые замороженные», которые внедрены на 13 предприятиях Российской Федерации.
Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение «Способ получения замороженного десерта». Заявка № 2012135838/15(058009) от 21.08.2012 г.
Апробация работы. Результаты работы доложены на: семинаре для молодых учёных и 4, 5, 6, 7 конференциях молодых учёных и специалистов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва, 2010 г. (3-е место), 2011 г., 2013г., Видное, 2012 г.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» (Углич, 2011 г.); международных научно-практических конференциях (Краснодар, 2012 г., Волгоград, 2012 г. (золотая медаль), 2013 г.); 10 международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2012 г.); агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2012 г., серебряная медаль); конкурсе работ отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва, 2012 г., 2 место и диплом за лучшую завершённую научную разработку); всероссийской научно-практической конференции «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания (Санкт-Петербург, 2013 г.); всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения конкурентоспособности продовольственного сырья и пищевых продуктов в условиях ВТО» (Углич, 2013 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 печатные работы, в том числе 4 работы в журналах списка ВАК.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 6 глав, где приведены результаты экспериментальных исследований с обсуждением полученных данных, выводов, списка литературы,
включающего 126 отечественных и зарубежных источников. Работа изложена на 143 страницах, содержит 33 таблицы, 46 рисунков, 8 приложений.
Характеристика и свойства стабилизаторов для фруктовых десертов
Аналогичный способ производства, описанный в «Технологической инструкции по производству мороженого», положен в основу технологий мороженого «Днестровское», «Столичное молочное» и «Столичное сливочное» - разновидностей продукта из плодово-ягодной смеси и молочной обезжиренной основы или сливочной смеси, или пломбирной смеси, соответственно, взятых в соотношении 1:1 [51]. В этих разновидностях добавляют молочную/сливочную/пломбирную смеси кислотностью 18 Т -20 Т в плодово-ягодную с кислотностью 70 Т. Процесс коагуляционных изменений в структуре в этом продукте не допускается путем ограничения максимального значения кислотности - на уровне 50 Т.
«Кисло-сладкое» - мороженое на плодово-ягодной основе с использованием сгущенной молочной микробиологически сброженной подсырной сыворотки, сухой деминерализованной сыворотки, творожной сыворотки [51]. В данной разновидности мороженого сыворотка выступает в роли основного вкусоформирующего компонента, в готовом продукте её массовая доля не должна быть ниже 6,6 %.
«Гуна» - мороженое на молочной основе с добавлением натуральных плодово-ягодных сиропов [51]. Данная разновидность мороженого является продуктом на молочной, а не плодово-ягодной основе и с низким - 1,2 % содержанием сухих веществ плодов.
При этом производство разновидностей с применением сывороточных продуктов исключительно для формирования структуры, без влияния на вкусовые характеристики продукта не предусматривалось. Качественный аспект проблемы питания связан с недостатком в рационе полноценного белка. Эта проблема обусловлена, по мнению Л.Г. Кирилловой и Л.В. Батищевой, неполноценностью большинства потребляемых растительных белков ввиду несбалансированности их состава по содержанию отдельных аминокислот [26].
Производство мороженого с лечебно-профилактическими и диетическими свойствами всё ещё ограничено и не в полной мере способно удовлетворить потребности населения. Поэтому основной тенденцией разработки новых его видов является создание продукта с функциональными свойствами, улучшенными характеристиками, повышенной пищевой и биологической ценностью. Эта задача решается, по данным Л.В. Голубевой, Е.И. Мельниковой и других, посредством поиска новых компонентов, введением в рецептуры нетрадиционных видов сырья, добавок, наполнителей [11].
В КемТИПП учёными Л.А. Остроумовым и М.А. Субботиной в качестве альтернативного источника белка при производстве мягкого мороженого была использована мука из кедровых орешков. Содержание белка в кедровой муке составляет от 43 % до 48 % [53]. По результатам исследований получен продукт с хорошими органолептическими показателями, и при этом содержание белка в мягком мороженом, по сравнению с контролем, возросло на 8 % - 9 % [53].
В Кубанском государственном технологическом университете О.Н. Григоренко с коллегами проведены исследования по применению во фруктовом десерте в качестве источника белка соевого обогатителя. В результате получен продукт с высокими биологическими и органолептическими показателями и низкой калорийностью [13].
Ученые Н.Ш. Кулиев, Б.Х. Соломов, М.З. Ашурова и Н. Ганиева из Бухарского технологического института пищевой и лёгкой промышленности исследовали эмульгирующую способность водных растворов морковного и яблочного пюре с содержанием сухих веществ более 3 %. Указанные растворы добавляли в смесь для мороженого с массовой долей растительного масла 3,5 %. По результатам исследований было установлено, что формируется устойчивая эмульсионная структура смесей мороженого с пюре. Что авторы объясняют эмульгирующими и стабилизирующими свойствами компонентов системы. В указанном исследовании эмульгаторами являются белки молока, а пектиновые вещества яблок и моркови стабилизируют систему, в результате чего прочность межфазного адсорбционного слоя увеличивается и повышается устойчивость эмульсии [34].
Е.С. Гришиной, И.В. Мацейчик и К.К. Полянским исследованы комбинированные десертные продукты на основе молочного сырья с добавлением фруктовых или овощных соков, пюре и других наполнителей растительного происхождения [14, 40, 54].
Исследование влияния стабилизационных систем, БАД и других компонентов, позволяющих обогатить мороженое, наиболее часто проводят на сливочных разновидностях мороженого, как указано в работе А.П. Симоненковой [60], не учитывая такую широкую группу взбитой замороженной продукции, как фруктовые десерты.
Фруктовые разновидности мороженого, по мнению Н.В. Гуровой, обладают свойствами, которые отличают их от мороженого, содержащего жир, молоко или его компоненты: невысокая массовая доля сухих веществ (25 % -35 %), отсутствие в рецептуре жира и молока и его компонентов, высокое содержание сахарозы в рецептуре (до 32 %), высокая твёрдость, более грубая льдистая структура и другие [17].
Объекты исследований
Метод усовершенствован в ходе выполнения диссертационной работы с целью повышения объективности исследований. Метод изложен в Методике определения кристаллов льда в мороженом и замороженных взбитых продуктах, утвержденной в ГНУ ВНИХИ (приложение В). В основу метода положен подход канадских учёных, во главе с S. Bolliger, изложенный в [91]. Метод доработан применительно к условиям исследований в части пробоподготовки. Метод включает микрофотографирование объектов исследования встроенной фотокамерой светового микроскопа при температуре не выше минус 18 С, определение размеров кристаллов льда и математический расчёт распределения кристаллов льда по размерам и среднего размера.
Использовали подключённый к ПК световой микроскоп OlympusCX 41с фотокамерой и термо- крио- столиком РЕ 120. Исследование проводили при увеличении хЮО. В качестве рабочего раствора использовали смесь из 50 мл спирта и 1 мл пищевого красителя, перед применением раствор выдерживали в холодильной камере с температурой не выше минус 18 С до использования.
Подготовку пробы десерта к исследованию проводили следующим образом: в порции десерта вырезали углубление диаметром 10-15 мм, в которое помещали 10-15 капель рабочего раствора. Слой десерта, контактирующий с рабочим раствором, перемешивали и тонким слоем с помощью шпателя наносили на предварительно охлаждённое до температуры минус 18 С предметное стекло, закрывали предварительно охлаждённым покровным стеклом и помещали на предметный термо- крио- столик микроскопа с постоянной температурой поверхности не более минус 18 С. Каждый образец исследовали не менее чем в 3-х кратной повторности со съёмкой не менее 5 кадров в каждой повторности.
В дальнейшем полученные изображения обсчитывали в программе ImageScorpeM.
Метод разработан в ходе выполнения диссертационной работы с целью повышения объективности исследований.
Основан на получении микрофотографий с помощью светового микроскопа в процессе кристаллообразования при температуре не выше минус 18 С. Исследование проводили с использованием подключённого к ПК светового микроскопа OlympusCX 41 с фотокамерой и термо- крио- столиком РЕ 120. Исследование проводили при увеличении хЮО. Подготовку пробы смеси для изготовления десерта или раствора гидроколлоида к исследованию проводили следующим образом: образец наносили на предварительно охлаждённое до температуры минус 18 С предметное стекло и помещали на предметный термо- крио- столик микроскопа с постоянной температурой поверхности не более минус 18 С и наблюдали за процессом кристаллообразования. Каждый образец исследовали не менее, чем в 3-х кратной повторности со съёмкой не менее 5 кадров в каждой повторности.
В дальнейшем полученные изображения обрабатывали в программе ImageScorpeM.
Метод основан на измерении сопротивления жидкости (смеси для десерта) вращению шпинделя, обусловленного создаваемым крутящим моментом. Эффективная вязкость рассчитывали исходя из значения крутящего момента и коэффициента, зависящего от скорости вращения и характеристик шпинделя.
Исследования проводили с использованием реотеста Brookfield DV-И+Рго с программным обеспечением Rheocalc V3.1-1, на шпинделе SC4-31 с кюветой объёмом 10 см3. Исследования выполняли при постоянной температуре (4±1) С.
Измерение проводили следующим образом: в кювету помещали предварительно подготовленный образец объёмом 10 см3. Эффективную вязкость измеряли в диапазоне скоростей от Ос" до 1 с" , продолжительность измерения эффективной вязкости при каждой скорости составляла 10 с. Каждое измерение проводили не менее чем в двух повторностях.
Для оценки консистенции замороженных десертов после фризерования, закаливания и в процессе хранения служит показатель «предельное напряжение сдвига» как наиболее чувствительный показатель, по мнению В.Д. Косого, характеризующий сдвиговые свойства продукта, измеряемые на пенетрометрах [20].
Для ускорения измерения структурно-механических характеристик на пенетрационных приборах используют метод принудительного внедрения индикатора в продукт. Такие приборы называют динамометрическими консистометрами, сообщает В.Д. Косой, в них фиксируется усилие при заданной глубине внедрения индикатора в продукт или глубина его внедрения при заданном усилии [20].
Суть испытания заключается в определении нагрузки при погружении в пробу конуса за определенное время при заданной глубине.
Исследование проводили с использованием динамического текстурометра Brookfield LFRA 4500 с программным обеспечением Texture Pro Lite, с конической насадкой ТА 15/1000. Образцы исследовали при температуре десерта минус 18 С.
Измерение проводили следующим образом. Продукт с постоянной температурой помещали на столик прибора. В соответствии с Программой задали глубину погружения насадки, запустили погружное устройство и измерили затраченное усилие, нагрузку. Измерение проводят минимально в пятикратной повторности. Предельное напряжение сдвига рассчитывают по формуле: ПНС = k х тД2 х 10-3(1) где ПНС - предельное напряжение сдвига, кПа; к - коэффициент насадки 4,1 [32]; m - нагрузка, кг; 1 - глубина погружения насадки, м; 10"3 - переводной коэффициент. За итоговый результат измерений принимают среднее арифметическое значение не менее пяти повторностей.
Основой данного метода является определение силы, необходимой для отрыва жидкости, смачивающей кольцо, от поверхности жидкости.
Исследование проводили с использованием тензиометра KRuss с применением платинового кольца R10111. Кольцо помещали в прибор, выравнивали его по центру и погружали в кювету с раствором объёмом 25 см3 до соприкосновения («зацепления») с жидкостью. Измерения проводили до отрыва кольца, минимально в трёхкратной повторности.Аналогичный способ производства, описанный в «Технологической инструкции по производству мороженого», положен в основу технологий мороженого «Днестровское», «Столичное молочное» и «Столичное сливочное» - разновидностей продукта из плодово-ягодной смеси и молочной обезжиренной основы или сливочной смеси, или пломбирной смеси, соответственно, взятых в соотношении 1:1 [51]. В этих разновидностях добавляют молочную/сливочную/пломбирную смеси кислотностью 18 Т -20 Т в плодово-ягодную с кислотностью 70 Т. Процесс коагуляционных изменений в структуре в этом продукте не допускается путем ограничения максимального значения кислотности - на уровне 50 Т.
«Кисло-сладкое» - мороженое на плодово-ягодной основе с использованием сгущенной молочной микробиологически сброженной подсырной сыворотки, сухой деминерализованной сыворотки, творожной сыворотки [51]. В данной разновидности мороженого сыворотка выступает в роли основного вкусоформирующего компонента, в готовом продукте её массовая доля не должна быть ниже 6,6 %.
Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами
В результате анализа научно - технической литературы выявлен недостаточный объем исследований качественного и количественного состава замороженных взбитых фруктовых десертов и их физико-химических, структурно-механических, микроструктурных и органолептических показателей по сравнению со сливочными разновидностями. В связи с этим целью первого этапа экспериментальной части работы является исследование физико-химических и структурно-механических показателей взбитых замороженных фруктовых десертов.
В качестве контрольного образца использовано сливочное мороженое с массовой долей жира 8 %. Массовая доля сухих веществ в нём обычно устанавливается на уровне «не менее 32 %», что позволяет создать структуру продукта с органолептически неощутимыми кристаллами льда. Известно, что массовая доля сухих веществ в мороженом определяет распределение влаги, криоскопическую температуру, основные теплофизические и структурно-механические показатели мороженого, поэтому с целью получения сопоставительных данных исследовали показатели фруктового десерта с массовой долей сухих веществ, приближенной к этому показателю в сливочном мороженом. Характеристика контрольных образцов фруктового десерта и сливочного мороженого представлена в табл. Процесс изготовления образцов фруктового десерта и сливочного мороженого проводили по традиционным схемам для конкретных видов продуктов.
Для фруктового десерта процесс изготовления состоял из следующих этапов. 1. Подготовка компонентов. Яблоки промывали, очищали, измельчали, нагревали до размягчения и протирали через сито. В готовом пюре определяли массовую долю сухих веществ рефрактометрическим методом. 2. Составление смеси по рецептуре. Стабилизационную систему предварительно смешивали с сахаром в соотношении 1:5. Компоненты вносили в следующей последовательности: вода, яблочное пюре, сахар-песок и стабилизационная система. Смесь тщательно перемешивали.
3. Пастеризация смеси при температуре 85 С, охлаждали до 4 С - 6 С. 4. Фризерование смеси (температура выгрузки минус 5С - минус 6 С). 5. Расфасовка образцов в коробочки из полимерных материалов (объёмом 200 см3), закаливание и хранение в холодильной камере с температурой воздуха не выше минус 18 С. 6. Исследование качественных показателей смесей и фруктовых десертов. Для сливочного мороженого процесс изготовления состоял из следующих этапов 1. Подготовка компонентов. 2. Составление смеси по рецептуре. Стабилизационную систему предварительно смешивали с сахаром в соотношении 1:5. Компоненты вносили в следующей последовательности: вода, сухое молоко, сахар-песок и стабилизационная система. Смесь тщательно перемешивали. 3. Подогрев смеси до температуры 50 С - 60 С для внесения молочного жира. 4. Пастеризация смеси при температуре 85 С. 5. Двухступенчатая гомогенизация смеси при температуре 60 С - 65 С и давлении на первой ступени - 16,0 - 18,0 МПа, на второй ступени 4,0 -5,0 МПА охлаждение до 4 С - 6 С. 6. Созревание смеси при температуре не выше 5 С не менее 5 часов. 7. Фризерование смеси (температура выгрузки минус 4С - минус 5 С). 8. Расфасовка образцов в коробочки из полимерных материалов (объёмом 200 см3), закаливание и хранение в холодильной камере с температурой воздуха не выше минус 18 С. 9. Исследование качественных показателей смесей и сливочного мороженого.
В ходе исследований определяли один из важных показателей смеси для мороженого, учитываемый при его производстве, - эффективную вязкость. Этот показатель определяли в диапазоне температур 4 С - 70 С при невысоких градиентах скорости сдвига (0,1 с _1 и 0,5 с _1) (рис. 3.1). 800 40
Установлено, что в диапазоне температур 4 С - 70 С значения вязкости отличаются в 6,5 раз при градиенте сдвига на срез 0,1 с"1 и в 5,5 раз при градиенте сдвига на срез 0,5 с"1 . Различия в значениях эффективной вязкости при градиентах сдвига на срез особенно заметны при температуре ниже 30 С. В частности, при температуре 4 С эффективная вязкость смесей отличалась в 1,6 раза.
Исследование значений эффективной вязкости при температуре (4±1) С имеет практическое значение. Указанная температура соответствует температуре созревания смеси и подачи её во фризер, на этих этапах технологического процесса смесь для мороженого обладает наибольшей эффективной вязкостью. Экспериментально полученные данные по вязкости смесей и другие физико-химические показатели фруктового десерта и сливочного мороженого представлены в табл. 3.2.
Исследование хранимоспособности замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами и йогуртом
В модельном растворе КМЦ отмечено незначительное снижение эффективной вязкости после размораживания на 6 % - 14 %.
В модельном растворе камеди рожкового дерева эффективная вязкость снизилась в 4,7 раза после размораживания.
По технологическим параметрам в качестве составных частей композиции были определены гуаровая камедь, способная при низких значениях рН образовывать устойчивые вязкие коллоидные растворы и каррагинан, образующий комплексы с молочным белком. Проведена работа по составлению новой стабилизационной системы для фруктовых десертов из гуаровой камеди и каррагинана. При ее создании учитывали экспериментально установленную эффективную вязкость модельных растворов при соотношении гуаровой камеди и каррагинана 50:50, 60:40 и 75:25 и расчетную эффективную вязкость. Ее определяли исходя из эффективных вязкостей монорастворов гуаровой камеди и каррагинана, взятых в указанных пропорциях.
В ходе исследований установлено, что в образце при соотношении гуаровой камеди и каррагинана 50:50 эффекта синергизма не наблюдается, т.к. теоретическая и практическая эффективные вязкости одинаковые, при этом после размораживания эффективная вязкость снизилась в 3,6 - 4,5 раза. В образце при соотношении указанных гидроколлоидов 60:40 отмечен эффект синергетического взаимодействия: экспериментальная эффективная вязкость в 1,7 раза выше, чем расчетная. При этом после размораживания эффективная вязкость снизилась в 6,7 - 7,4 раза. В образце при соотношении гидроколлоидов 75:25 так же отмечен эффект синергизма, экспериментальная эффективная вязкость в 1,8 раза была выше расчетной, после размораживания отмечено снижение эффективной вязкости в 5,8 - 6,1 раза.
На основании экспериментальных данных было решено принять за оптимальное соотношение гуаровая камедь: каррагинан, как 75:25, т.к. в этом образце наблюдается наибольший синергетический эффект и меньшее снижение эффективной вязкости после размораживания. Кроме реологических характеристик исследовали поверхностное натяжение растворов гидроколлоидов и их композиций на границе раздела фаз с воздухом (рис. 3.13).
При сравнении поверхностного натяжения разработанной стабилизационной системы с модельными растворами гидроколлоидов и дистиллированной водой. Отмечено, что новая стабилизационная система обеспечивает одно из самых низких значений поверхностного натяжения. Снижение поверхностного натяжения в мороженом свидетельствует о пенообразующей способности композиции. рН = 4 ВрН = 7
Помимо реологических параметров исследовали процесс формирования кристаллов льда в модельных растворах гидроколлоидов (рис. 3.14). Чем мельче образующиеся кристаллы льда, тем соответственно эффективней стабилизационная система способствует их формированию. Известно, что чем мельче кристаллы льда в десертах, тем меньше они изменяются в процессе хранения и тем лучше органолептические характеристики продукта. Введение стабилизационной системы в дистиллированную воду приводит к значительному уменьшению размеров кристалла льда - по сравнению с размерами кристаллов, формирующимися в дистиллированной воде.
Исследование процесса кристаллообразования в растворах гидроколлоидов и их композиций показало, что при замораживании водных растворах созданной композиции гидроколлоидов дисперсность кристаллов льда повышается. В частности, в растворе гидроколлоидов гуаровой камеди и каррагинана преобладают кристаллы льда с максимальным геометрическим размером, соответственно, 120 мкм и 254 мкм, а в растворе с композицией этих гидроколлоидов 184 мкм (рис. 3.14).
Камедь рожкового дерева , льда в модельных растворах гидроколлоидов В ходе проведения исследований по подбору стабилизационной системы возникла необходимость в дополнительном введении пенообразующего агента, в связи с тем, что подобранная композиция, состоящая из гуаровой камеди и каррагинана, не обладает достаточной пенообразующей способностью.
По исследованиям А.Г. Храмцова и П.Г. Нестеренко, известно, что поверхностное натяжение на границе раздела фаз воздух/вода в молочной сыворотке примерно равно поверхностному натяжению в цельном и обезжиренном молоке и составляет 40-45 мН/м, что на 30 % ниже поверхностного натяжения воды на границе с воздухом [79].
С целью определения пенообразующей способности восстановленной сухой деминерализованной сыворотки было проведено исследование поверхностного натяжения на границе раздела фаз вода/воздух в водном растворе сухой сыворотки с массовой долей белков сыворотки 0,1 % - 1 % в нейтральной среде (с рН 7) и в кислой среде (с рН 3,5). Результаты представлены на рис. 3.15.
Из диаграммы (рис. 3.15) видно, что в растворах сыворотки поверхностное натяжение на границе раздела фаз воздух/вода снижается по сравнению с этим показателем в дистиллированной воде на 30 % и 36 % соответственно в нейтральной и кислой среде. Таким образом, видно, что пенообразующая способность сыворотки в кислой среде незначительно выше (на 8 %), чем в нейтральной среде.
По результатам проведённых исследований, принято решение не использовать дополнительный пенообразователь (эмульгатор), поскольку белки сыворотки выполняют его функции.
Использование сыворотки в качестве пенообразователя или эмульгатора позволяет получить дополнительный экономический эффект, т.к. себестоимость сыворотки меньше, чем эмульгатора. В результате исследований, изложенных в данном разделе работы: - разработана стабилизационная система с оптимальным соотношением гуаровой камеди и каррагинана 75:25; -экспериментально подтверждена высокая пенообразующая способность сыворотки, как в нейтральной, так и в кислой среде.
