Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 9
1.1 Плодово-ягодное сырье 9
1.1.1 Сорта плодов и ягод, районированные для Ленинградской области. 9
1.1.2 Влияние регуляторов роста и развития растений на качество плодово-ягодного сырья 10
1.1.3 Хранение плодов и ягод в охлажденном состоянии 12
1.1.4 Способы и режимы замораживания плодово-ягодной продукции.. 14
1.1.5 Способы сублимационной сушки плодово-ягодного сырья и методы расчета процесса 15
1.2. Тестовая основа 19
1.2.1 Виды тестовых полуфабрикатов, их описание и характеристика 19
1.2.2 Влияние замораживания на качество выпеченных изделий 21
1.3. Желирующие заливки 25
1.3.1 Виды желирующих агентов, механизмы желирования 25
1.3.2 Влияние замораживания и нагревания на свойства студней 36
1.4 Особенности технологии изготовления выпеченных кондитерских изделий 37
1.5 Расчет продолжительности охлаждения и замораживания кондитерских изделий 40
2. Постановка экспетимента. методы определения характеристик продукта 47
2.1 Объекты исследования 47
2.2 Методы исследования 50
2.3 Постановка эксперимента 53
3. Теоретическая часть 59
3.1 Отвод тепла дыхания от штабеля плодоовощной продукции 60
3.2 Сублимационная подсушка ягод 65
3.3 Охлаждение упакованных тортов 70
3.4 Кинетика замораживания многослойных структур и их охлаждения при частичном замораживании 73
4. Результаты и их анализ 83
4.1 Химический состав плодов 83
4.1.1 Влияние концентрации БКА на качества плодов 83
4.1.2 Влияние замораживания на изменение химического состава плодов. 91
4.1.3 Изменение химического состава плодов и ягод при холодильном хранении 94
4.2 Сублимационная подсушка плодов и ягод 101
4.3 Свойства желированных заливок 104
4.3.1 Заливки на основе агара 104
4.3.2 Заливки на основе модифицированного крахмала 110
4.4 Изготовление желе с плодами и ягодами 116
4.4.1 Фрукты и ягоды в агаровой заливке. Технология двухстадийного желирования 116
4.4.2 Фрукты и ягоды в крахмальной заливке 121
4.5 Модуль упругости бисквита 123
4.6 Технология применения желирующей заливки при изготовлении кондитерского изделия 124
Основные результаты и выводы 130
Список литературы 132
Приложения 149
- Хранение плодов и ягод в охлажденном состоянии
- Влияние замораживания и нагревания на свойства студней
- Охлаждение упакованных тортов
- Сублимационная подсушка плодов и ягод
Введение к работе
Актуальность темы Кондитерские изделия являются популярным традиционным десертом, пользующимся огромным спросом у населения В настоящий момент основная масса тортов и пирожных характеризуется высокой энергетической ценностью, но содержит малое количество биологически активных веществ, что не способствует организации правильного питания населения Кроме того, кондитерские изделия обладают малыми сроками хранения, что не позволяет предприятиям создать запас продукции на периоды массового повышения спроса
Сложившаяся проблема может быть решена путем разработки рецептур, технологий изготовления, охлаждения, замораживания и холодильного хранения кондитерских изделий, характеризующихся высоким содержанием биологически активных веществ и увеличенными сроками хранения
Для повышения биологической ценности тортов и пирожных можно использовать свежее и замороженное плодово-ягодное сырье Кондитерские предприятия традиционно используют замороженное плодово-ягодное сырье, выращенное в южных областях, поскольку плоды и ягоды, выращенные в Северо-западном регионе, не удовлетворяют высоким требованиям Улучшить качество плодов и ягод (прочность, яркость окраски, органолептические показатели качества) позволяет применение стимулятора роста и развития растений «Белкозин А» (далее БКА) в правильно подобранных концентрациях
Для увеличения сроков возможного использования охлажденных плодов необходимо обеспечить правильный отвод тепла при хранении плодово-ягодной продукции
Некоторые специфические виды кондитерских изделий (торты из мороженого, изделия диетического направления) требуют для своего изготовления частично обезвоженных плодов и ягод Процесс сублимационной подсушки позволяет удалить часть свободной влаги из продукта при сохранении его формы, полезных свойств и исключении подтаивания
Для сохранения внешнего вида свежих плодов и ягод в составе кондитерских изделий (предотвращение деформации и потемнения вследствие воздействия окислительных ферментов) традиционно используют желирующие заливки на основе различных желеобразователей Однако существующие технологии не позволяют сохранять качество изделий дольше 4 сут, что является существенной проблемой для производителей
В настоящее время не существует методов расчета продолжительности охлаждения и замораживания, учитывающих специфику кондитерских изделий, представляющих собой многослойные структуры со слоями, обладающими разными теплофизиче-скими характеристиками Кондитерские изделия часто охлаждаются упакованными, т е в условиях дополнительного термического сопротивления, обычно коэффициенты теплоотдачи на нижней поверхности торта и на омываемых его поверхностях сильно различаются. Аналитическое решение этих задач важно для получения качественного продукта и обеспечения условий хранения
Цель и задачи исследования Настоящая работа посвящена разработке технологии охлаждения, замораживания и холодильного хранения кондитерских изделий, отличающихся высокой биологической ценностью и увеличенными сроками хранения, а также технологии изготовления желирующих заливок, способных выдерживать
продолжительное хранение В соответствии с поставленной целью в рамках исследования решались следующие задачи
- изучение изменения свойств замороженного плодово-ягодного сырья, получеяного
с применением стимулятора роста и развития растений, в процессе холодильного
хранения,
-решение задачи отвода теплоты дыхания от штабеля плодово-ягодной продукции,
решение задачи расчета глубины вакуума, требующегося для осуществления процесса сублимационной сушки при заданных значениях температуры поверхности продукта и температуры среды в камере,
исследование свойств желирующих заливок в зависимости от концентрации желирующего агента и условий холодильного хранения,
разработка технологии изготовления и рецептуры желирующей заливки, позволяющей сохранить биологическую ценность плодов и ягод и качество кондитерских изделий в течение пролонгированного срока хранения,
решение задач охлаждения и замораживания кондитерских изделий с учетом специфичности их свойств
Научная новизна работы В результате проведенных исследований были получены данные об изменении качества плодов и ягод, выращенных с использованием регулятора роста и развития растений «Белкозин А», в процессе холодильного хранения
Предложен расчет количества теплоты дыхания, которое необходимо отводить от штабеля плодово-ягодной продукции в процессе холодильного хранения во избежание сверхнормативного повышения температуры внутри штабеля
Определены показатели органолептического восприятия кристаллов льда в замороженных плодах и ягодах от содержания в них влаги, представлен метод расчета глубины вакуума, необходимого для осуществления процесса при заданных условиях
Изучено влияние содержания компонентов желирующих заливок на свойства последних (прочность агаровых студней, вязкость крахмальных заливок) и на качество фруктов и ягод в заливках в процессе холодильного хранения
В работе предложен способ изготовления желирующей заливки для кондитерских изделия, обладающего высокой биологической ценностью за счет значительного содержания плодов и ягод (до 35% от массы готового изделия) Предложенная технология позволяет сохранить биологическую ценность плодово-ягодного сырья и продлить сроки хранения до 12 сут. Получено решение на выдачу патента (№2005107528/13(009051)) «Способ изготовления кондитерского изделия с желирующей заливкой»
Предложен метод расчета времени охлаждения торта в упаковке и времени охлаждения торта как многослойной структуры при частичном замораживании без упаковки
Практическая значимость Разработана технология двухстадийного желирова-ния, позволяющая сохранять качество желированных фруктов в течение длительного времени Разработана технология изготовления и холодильного хранения кондитерского изделия, позволяющая получать продукт высокого качества и увеличить сроки хранения до 12 суток Предложены методы расчетов, использование которых способствует предотвращению брака продукции и оптимизации нагрузки на холодильное оборудование
Проведена опытная выработка кондитерских изделий на основе фруктов и ягод в желирующих заливках Специалистами ОАО «Смольнинский хлебозавод» подтвержде-
на возможность использования описанной технологии для производства и хранения кондитерских изделий
Основные положения диссертации, выносимые на защиту пригодность для изготовления кондитерских изделий замороженных плодов, выращенных в Северо-западном регионе с использованием стимулятора роста и развития растений БКА,
решение задачи отвода тепла от штабеля плодово-ягодной продукции, решение задачи расчета необходимой глубины вакуума для получения подсушенных плодов в целях использования в тортах из мороженого,
технология изготовления и применения желирующей заливки, позволяющей увеличить сроки хранения кондитерских изделий до 12 суток при температуре минус 8С,
расчеты продолжительности охлаждения тортов (в упаковке и при частичном замораживании)
Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались автором на II МНТК «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (2004г), XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (2005г), VIII Всероссийском конгрессе «Оптимальное питание - здоровье нации» (2005г), V МНТК «Техника и технология пищевых производств», Могилев (2005i ), конференции профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского Государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий (2005г), НПК «Пищевая и морская биотехнология проблемы и перспективы», Калининград (2006г) Материалы исследований изложены в работе, удостоившейся премии Г Ф Хана (2006г )
Публикации По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено решение на выдачу патента (№2005107528/13(009051))
Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы (204 наименования), приложений Изложена на 131 странице машинописного текста, содержит 29 рисунков, 11 таблиц, 4 приложения
Хранение плодов и ягод в охлажденном состоянии
Продлить время хранения свежих плодов и ягод позволяет использование охлаждения [138, 151]. Применение низких температур, как консервирующего фактора, благоприятно действует на сохранность растительных продуктов [26]. Это позволяет замедлить биохимические и физиологические процессы, связанные с дыханием, и, следовательно, обеспечить лучшую сохранность питательных веществ, а также подавить деятельность микроорганизмов [67]. Плодово-ягодная продукция хранится в штабелях при средней скорости движения охлаждающего воздуха у поверхности продукта порядка 0,1.. .0,3 м/с. Основной задачей охлаждения в этом случае является отведение выделяемой продукцией физиологической теплоты (теплоты дыхания) [114, 132]. Низкая интенсивность теплоотвода приводит к неконтролируемому росту температуры продукта и нежелательному ухудшению его качества. Как правило, в камерах холодильного хранения плодоовощной продукции скорость обдува невелика, а, следовательно, и коэффициент теплоотдачи от продукта к окружающему воздуху тоже невысок, в то время как выделение теплоты дыхания чрезвычайно быстро (экспоненциально) возрастает с ростом температуры [44]. Недостаточный теплоотвод приводит к увеличению интенсивности дыхания и, соответственно, к усилению выделения теплоты дыхания и увеличению расходования субстратов дыхания. Все это служит причиной снижения биологической ценности плодов за счет плохого сохранения питательных веществ, а также приводит к развитию физиологических и микробиальных заболеваний. Образование конденсата, вызванное неоптимальным осуществлением процесса охлаждения, также способствует развитию микробиологической порчи [107]. Правильно организованный процесс холодильного хранения позволяет в течение длительного времени сохранять качество плодов и ягод при минимальных потерях, однако на практике осуществление его затруднено по нескольким причинам.
Это связано, в том числе, с отсутствием готового решения математической задачи, позволяющей рассчитать количество теплоты дыхания, которую необходимо отвести от штабеля плодово-ягодной продукции. Решение этой задачи позволит организовать расчетные режимы отвода избыточной теплоты и, тем самым, расширить возможности использования охлажденного растительного сырья при изготовлении кондитерских изделий, а также снизить потери и сохранить качество плодов и ягод в период промежуточного холодильного хранения перед замораживанием. Наиболее перспективным способом консервирования плодов и ягод является быстрое замораживание [2, 11, 38, 197, 198]. Применение низких температур, как консервирующего фактора, благоприятно действует на растительные продукты [82, 107, 124, 173]. Это позволяет замедлить биохимические и физиологические процессы, протекающие в тканях, а также подавить деятельность микроорганизмов [6, 31, 97, 144, 195]. Для плодов и ягод, широко применяемых в кондитерском производстве, предъявляются специфические требования: структура продукта должна подвергаться минимальному нарушению, для того, чтобы получить высокий показатель коэффициента восстанавливаемости при дефростации [70, 76]. Поэтому для замораживания таких плодов и ягод пригоден только метод быстрого замораживания в охлажденном воздухе, который может осуществляться либо естественной конвекцией воздуха, либо вынужденной. Поскольку при замораживании естественной конвекцией скорость замораживания довольно низка, то чаще используется замораживание в интенсивном потоке охлажденного воздуха [83, 190]. По состоянию продукта в течение процесса замораживания можно выделить два основных типа подобных морозильных аппаратов: 1. С фиксированным положением продукта.
Продукт находится в неизменном положении относительно его опоры (поддон, конвейерная лента) в течение всего процесса замораживания. Температура воздуха -35...-40С, скорость движения воздуха обычно колеблется от 2 до 7 м/с. 2. С псевдоожиженным слоем. При замораживании флюидизацией поток воздуха направляется вертикально, снизу вверх, сквозь слой продукта, причем скорость движения воздуха такова, что в его потоке продукты свободно «плавают», находясь в постоянном движении, и слой становится подобным жидкости [89,108]. Высокая скорость замораживания, достигаемая флюидизацией, обеспечивает сохранение качества продукта. Замораживание в псевдоожиженном слое исключает длительный контакт частиц между собой и какой-либо поверхностью, что не позволяет частицам смерзаться в конгломераты и примерзать к поверхности аппарата. Все это дает возможность рекомендовать флюидизационное замораживание как способ, позволяющий достичь максимально высокого качества готового продукта. Традиционно для замораживания ягод до среднеобъемной температуры минус 18С используют температуру воздуха в аппарате от минус 30 до минус 50С[11,107]. Интерес представляет изучение влияния флюидизационного замораживания на качество плодово-ягодной продукции, выращенной с использованием стимулятора роста и развития растений «Белкозин А» и по традиционной технологии.
Влияние замораживания и нагревания на свойства студней
Большинство желеобразователей формирует гели, характеризующиеся низкой устойчивостью к циклам замораживания-дефростации. В результате процесса льдообразования образующиеся кристаллы нарушают структуру студня, и в процессе дефростации влага выходит из решетки, образованной молекулами загустителя. Поскольку структура геля образована гидратиро-ванными молекулами желеобразователя, т.е. вода находится преимущественно в связанном состоянии, равновесие процесса льдообразования смещено в сторону роста кристаллов, а не образования центров кристаллизации. Очевидно, что интенсивность процесса синерезиса при дефростации прямо пропорциональна величине образующихся в структуре геля кристаллов льда в процессе замораживания и холодильного хранения. Высокая стойкость гелей к циклам замораживания-дефростации может быть достигнута, во-первых, при использовании быстрого замораживания, в результате которого формируются мелкие кристаллы льда, оказывающие минимальное воздействие на структуру геля. Во-вторых, хорошие результаты дает использование желеобразователей, характеризующихся тиксотропно-стью образуемых ими гелей и высокой скоростью их регенерации. В этом случае структура восстанавливается раньше, чем влага успевает выйти из ге-левой решетки (как, например, в случае использования дикрахмалфосфата оксипропилированного Е 1442, НЭ-пектина Е 440 при низкой дозировке солей кальция). Кроме того, улучшить свойства ломких гелей помогает добавление некоторых загустителей, что способствует увеличению значения вязкостной составляющей и повышению способности к регенерации [168, 181, 189, 191].
Повышение температуры вызывает плавление основного большинства гелей, некоторые и них обладают свойством термореверсивности, т.е. восстанавливают свои желирующие свойства по окончании температурного воздействия. В кондитерской промышленности используют термостабильные плодово-ягодные гели, которые должны выдерживать режимы выпекания при температуре до 220 С в течение 20 мин. (иногда до 30 мин.). Чаще всего применяются в этом случае НЭ-пектины, определенных результатов можно добиться при использовании низкоацилированных геллановых камедей (в случае, если технологический процесс позволяет исключить механическое разрушение геля - перекачку, перемешивание, т.е. если дозирование геля производится вручную). Более простую технологию подразумевает использование дикрахмалфосфата оксипропилированного Е 1442, однако при высоких его концентрациях в начинке (что обеспечивает высокую термостабильность) возможно появление «кисельного» привкуса [127, 128]. Таким образом, для того чтобы достигнуть в заливке одновременного сочетания свойств термостабильности и устойчивости к замораживанию, можно использовать низкометоксилированные пектины, модифицированные крахмалы (оксипропилированные), а также комбинации некоторых гелеобра-зователей и загустителей. Наибольшей устойчивостью к механическим нагрузкам, изменениям свойств загущаемого продукта (величине рН, содержанию и виду Сахаров, наличию солей и пр.), а также простотой осуществления технологического процесса отличаются модифицированные крахмалы. Технологию изготовления выпеченных кондитерских изделий условно можно разделить на три этапа. Во-первых, приготовление тестовых полуфабрикатов, что было кратко рассмотрено в разделе 1.2.1 литературного обзора, Во-вторых, подготовка отделочных полуфабрикатов, и, в-третьих, формование готового кондитерского изделия. Завершающий этап может производиться вручную или на поточных автоматизированных линиях, но его конечным результатом должно являться получение привлекательного продукта.
Ниже будут кратко рассмотрены основные виды отделочных полуфабрикатов. Отделочные полуфабрикаты используются как для украшения верхней и боковой поверхности торта, так и для промочки, прослаивания и ароматизации различных видов выпеченных полуфабрикатов. Не существует их четкой классификации, однако условно их можно разделить на несколько основных групп: сахаристые полуфабрикаты: сиропы, помады, глазури, желе, мастики, кандир для сахарных фигур, карамель, ванильная пудра, грильяж, марципан и пр.; посыпки: помадные, ореховые, шоколадные и пр.; украшения из шоколада; кремы: масляные, сливочные, белковые, сметанные, заварные, на основе растительных сливок; фруктовые: фруктовые глазури, фруктовые начинки, цукаты, свежие, замороженные и консервированные фрукты и ягоды [23, 37, 77]. Кремы при всем своем разнообразии характеризуются высокими вкусовыми качествами и значительной энергетической ценностью. Они представляют собой пенообразную массу, насыщенную мелкими пузырьками воздуха. Приобретению пенной структуры в процессе взбивания способствует наличие в составе сырья поверхностно активных веществ: молочного и яичного белка, лецитина и т.п. Существенным недостатком кремов является их нестойкость в хранении и маленькие сроки годности [51, 121]. В последние годы на рынке появилось большое количество сухих смесей для приготовления кремов (на основе растительных сливок, йогуртовых и пр.) К их преимуществам можно отнести стабильное качество получаемого продукта, низкую, по сравнению с традиционными видами кремов, калорийность и высокие вкусовые качества. Фруктовые полуфабрикаты используются как для украшения, так и для прослаивания кондитерских изделий. Для прослаивания традиционно используются разные виды повидла и подварок, получаемых путем длительного уваривания плодово-ягодного пюре с сахаром. Украшают кондитерские изделия цукатами, засахаренными фруктами и фруктами в желе.
В сезон используют свежие плоды и ягоды, в остальное время - замороженные и консервированные. Термообработка, которой подвергается плодово-ягодное сы рье в процессе изготовления повидла и консервирования, не только негативно сказывается на товарной привлекательности продукта, но и существенно снижает его биологическую ценность. Желе, которое используется обычно для покрытия поверхности фруктов, чаще всего вырабатывается на основе агара или желатина. Существует также целый ряд загустителей и гелеобразо-вателей, которые могут быть успешно использованы для этой цели (см. раздел 1.3.1). Помимо этого, желе может применяться в качестве самостоятельного отделочного полуфабриката (без использования фруктовых компонентов). С недавних пор на рынке появились сухие смеси и полуфабрикаты, требующие разбавления водой, которые используются для приготовления жели-рующей заливки для глянцевания поверхности фруктов и кондитерского изделия, т.н. наппажа. Наппаж легок в приготовлении (необходимо добавить воду по рецептуре и довести до кипения), лишен колебаний в качестве от партии к партии, удобен в применении (наносится кондитерской кисточкой), но крайне нестоек в хранении. Покрытые наппажем фрукты и ягоды сохраняют свой внешний вид в течение нескольких часов, затем их поверхность начинает темнеть и деформироваться, глянец заливки исчезает. По этой причине данным видом желирующих заливок пользуются в основном в кафе и ресторанах, где имеется возможность украсить торт или пирожное непосредственно перед выставлением на витрину или подачей на стол. Таким образом, кондитерские изделия являются многокомпонентным десертом, характеризующимся превосходными вкусовыми качествами и высокой энергетической ценностью. При этом традиционные способы изготовления тортов и пирожных не позволяют получить продукт, обладающий, наряду с вышеперечисленными качествами, значительной биологической ценностью, что противоречит принципам сбалансированного здорового питания.
Охлаждение упакованных тортов
Ниже предложен метод расчета времени охлаждения торта в упаковке. Торт представляет собой параллелепипед с длинами сторон lj, І2, Із , величина воздушного зазора между коробкой и тортом D. В данном случае теплоотдача от торта к окружающей среде идет через воздушную прослойку за счет естественной конвекции. Поскольку тепловое сопротивление такой прослойки очень велико, этот процесс идет достаточно медленно. Поэтому можно не рассматривать коэффициент теплоотдачи от коробки к окружающей среде, поскольку он пренебрежимо мал по сравнению с термическим сопротивлением воздушной прослойки. Кроме того, вследствие малой скорости протекания процесса охлаждения, можно считать, что температура во всех точках торта одинакова (поскольку теплопередача внутри торта идет намного быстрее, чем теплопередача через прослойку), т.е. коэффициент неравномерности температурного поля / практически равен единице. Для определения теплового сопротивления воздушной прослойки необходимо воспользоваться формулой для эффективного коэффициента теплопроводности газовой прослойки: где Ххл - теплопроводность охлаждающего воздуха, Вт/(м -К); Gr -критерий Грасгофа; Рг - критерий
Прандтля. где g=9,8M/c2- ускорение свободного падения; D - толщина воздушной прослойки, м; рх;, - плотность охлаждаемого воздуха, кг/м3; -динамическая вязкость охлаждающего воздуха, Па с; A t- разность начальной температуры торта и температуры охлаждающего воздуха, С; t - температура охлаждающего воздуха, С. Темп охлаждения находим следующим образом: где /- коэффициент неравномерности температурного поля (принимаем равным единице); При этих условиях продолжительность охлаждения может быть рассчитана по традиционной формуле: где m - темп охлаждения, с"1; tHm- начальная температура торта, С; t кон - конечная температура торта, С; tXJI - температура охлаждающего воздуха, С. Рассчитанная предложенным методом продолжительность охлаждения бисквитного торта высотой 8 см с длинами сторон по 20 см от 30 до 4С (D-2CM, tXJl=z0C) составляет 6 часов. Эти результаты хорошо согласуются с опытными данными (относительная погрешность составила 7,5%). При хранении кондитерских изделий при температуре минус 18С необходимо учитывать влияние времени, необходимого для достижения конечной температуры, на качество готовых изделий, поскольку оно соизмеримо со сроками хранения кондитерских изделий при температуре (4±2)С. В настоящее время рынок замороженных и охлажденных изделий представлен очень широко. Достаточно часто встречаются изделия, состоящие из двух или нескольких слоев, один из которых замораживается, а другие нет, поскольку влага в них находится в связанном состоянии. Примером такого изделия является торт: в тестовой основе не происходит фазового перехода влаги, следовательно, не наблюдается процесса замораживания; верхний же слой (это может быть крем, желе, фрукты в желирующей заливке и пр.) замерзает.
Используемые в таких кондитерских изделиях отелочные полуфабрикаты должны проявлять значительную стойкость к процессам замораживания-оттаивания, чего можно достичь путем использования при их приготовлении правильно подобранных загустителей и гелеобразователей (см. разделы 1.3.1 и Таким образом, значительный интерес представляет расчет времени охлаждения торта, в котором частично происходит процесс замораживания. 3.4 Кинетика замораживания многослойных структур и их охлаждения при частичном замораживании. Ниже рассмотрена кинетика замораживания и охлаждения изделий, представляющих собой многослойную структуру, и каждый из слоев обладает отличными от других теплофизическими характеристиками. Расчет осложняется тем, что зачастую коэффициенты теплоотдачи на двух сторонах торта неодинаковы, и это необходимо учитывать при решении задачи. Обыкновенно торт представляет собой тело таких размеров, которые позволяют в расчетах принимать его за бесконечную пластину и, следовательно, считать коэффициент формы равным единице. Можно предположить следующий алгоритм решения этой задачи: во-первых, рассчитать время охлаждения многослойной пластины до температуры, равной криоскопической температуре компонента, влага которого претерпевает фазовый переход. Во-вторых, определить время, необходимое для прохождения фазового перехода (замораживания) и среднеобъемную температуру системы по окончании этого процесса. И, наконец, найти время доохлаждения продукта. Очевидно, что время замораживания является суммой трех отрезков времени: охлаждения, замораживания и доохлаждения. В настоящей работе мы рассмотрим задачу расчета продолжительности охлаждения многослойной бесконечной пластины с различными коэффициентами теплоотдачи на ее сторонах.
Поставленной задачей является получение явных, простых и удобных приближенных расчетных соотношений. Строго говоря, эта задача допускает точное аналитическое решение [7], но оно является настолько громоздким (требующим к тому же численного решения системы нелинейных уравнений), что использование его для практических расчетов весьма проблематично. На практике обычно прибегают к усреднению как теп-лофизических характеристик, так и коэффициентов теплоотдачи [153]. Первое
Сублимационная подсушка плодов и ягод
Подсушка плодов и ягод производилась с целью получения наполнителя для мороженого, отличающегося высокой биологической ценностью и хорошими вкусовыми качествами. Сохранение биологически активных веществ в плодах и ягодах обеспечивалось за счет технологии сублимационной сушки. Высокие органолептические показатели достигались за счет снижения содержания сухих веществ в продукте и, как следствие, сдвига точки криоскопиче-ской температуры в более низкую отрицательную область. Поскольку использование свежих ягод и фруктов как наполнителя для мороженого ограниченно консистенцией их при температуре продукта (ягоды в мороженом представляют собой «ледышку»), важной задачей является определение границы содержания сухих веществ, при котором неприятное органолептическое восприятие продукта исчезает. Порог восприятия кристаллов льда определялся с помощью группы экспертов в составе 6 человек; образцы для тестирования предлагались в порядке снижения содержания сухих веществ. Содержанием кристаллов льда считалось допустимым, если их наличие в продукте зафиксировал только один эксперт.
Результаты органолептических исследований представлены в таблице 4.1 По данным органолептический анализов содержание сухих веществ в плодах и ягодах, при котором не наблюдается льдообразования при температуре минус 6 С, составляет: для вишни, сливы, черешни - 34.. .36%; для черной смородины, крыжовника - 32.. .34%; для малины-28...30%. Содержание эксенциальных веществ в подсушенных плодах и ягодах не отличается от содержания их в соответствующих замороженных плодах (в пересчете на сухое вещество). Подсушенные до указанного состояния ягоды могут быть успешно использованы как высококачественный наполнитель для тортов из мороженого, обладающий высокой биологической ценностью и органолептическими качествами, органично сочетающимися со вкусом и консистенцией мороженого. Заливки на основе агара Заливки на основе агара использовались в дальнейшем для приготовления фруктов в желе и украшения тортов. Измеряли прочность заливок на приборе Валента. Контрольным образцом являлась заливка, сваренная по рецептуре Смольнинского хлебозавода, в остальных изменялось содержание патоки (на 20%) меньше, на 20% и 40% больше, чем в контрольной закладке) и агара при сохранении конечного содержания сухих веществ (регулировалась рецептура путем изменения содержания сахара при условии, что содержание сухих веществ в патоке составляет 78%). Патока представляет собой продукт неполного гидролиза крахмала; содержание сухих веществ в патоке колеблется от 78 до 82%.
Основными составными частями сухого вещества патоки являются глюкоза (15...20%), мальтоза (40.. .50%) и декстрины (30.. .40%). Заливки на основе агара следует вырабатывать в количестве, необходимом для изготовления партии кондитерских изделий (не больше) и термо-статировать при температуре 75...80 С во избежание преждевременного же-лирования (до момента использования). Преждевременно желировавшая заливка на основе агара считается браком и не подлежит использованию, поскольку гель, повторно образованный после растапливания заливки на водяной бане, обладает крайне низкой прочностью, что подтверждает график на рис.4.18. Прочность студней после растапливания при повторном процессе же-леобразования резко снижается. Использование в качестве желирующей заливки сырья, полученного в результате растапливания на водяной бане сформировавшегося агарового студня, не приводит к удовлетворительным результатам. По рис. 4.19 при сравнении прочности образцов после холодильного хранения с контрольными образцами, которые хранению не подвергались, видно, что для всех заливок, сваренных по разным рецептурам, характерным является увеличение прочности при хранении в условиях субкриоскопической температуры (минус 8С) в течение 12 дней и снижение прочности при хранении в традиционно принятых условиях (4С) в течение 5 суток. Снижение прочности в процессе хранения характерно для агаровых студней и объясняется, в основном, нарушением пространственной структуры геля за счет сниже ния свойств гидроколлоида.
По всей видимости, при субкриоскопических температурах эти процессы замедляются, кроме того, за счет снижения теплового движения молекул, гелеобразователь получает возможность сформировать более прочный гель. Объяснить наличие на графике зависимости прочности студня от содержания патоки наличие двух максимумов можно следующим образом: первый -соответствует оптимальному содержанию сахарозы, и второй - соответствует оптимальному рН среды. Такое поведение графика возможно из-за внесения в желирующую заливку патоки. Моносахариды (в основном глюкоза) и мальтоза, входящие в состав патоки, обладают меньшей водоотнимающей способностью, чем сахароза, следовательно, увеличение содержания патоки за счет снижения содержания сахара может привести к падению прочности студня. Однако патока имеет кислую реакцию среды (рН=4,0.. .4,5), а значение рН оказывает существенное влияние на прочность студней и оптимальную температуру студней (т.е. ту температуру, при которой прочность студней максимальна). Таким образом, при увеличении содержания патоки за счет снижения количества сахара рН среды может снизиться настолько, что прочность студня возрастет. Отказаться же полностью от применения патоки при изготовлении заливки нельзя, поскольку в этом случае может возникать ее засахаривание в процессе хранения. Прочность студней увеличивается пропорционально содержанию в нем агара (рис. 4.20), структура стабилизируется в процессе хранения при субкрио-скопической температуре, и к концу срока хранения прочность всех образцов возрастает. В качестве загустителя использовался модифицированный крахмал (Е1442 оксипропилированный «сшитый»). Характерными свойствами образуемого им студня является: вязкая желированная структура; термостабильные свойства; устойчивость к циклам замораживания-оттаивания. Нами было определено влияние содержания загустителя на вязкостные свойства заливки (рис. 4.21). В качестве примера ниже приведена рецептура желирующей заливки с минимальным содержанием загустителя, в последующих образцах количество крахмала увеличивали с шагом 1% при постоянном содержании конечных сухих веществ (за счет изменения количества сахара) Органолептические характеристики желирующих заливок на основе модифицированного крахмала до холодильного хранения и после дефроста-ции (холодильное хранение в течение 12 суток при температуре минус 8 С) представлены в таблице 4.6. На основе изучения полученных данных можно сделать вывод о преимуществе использования (с точки зрения органолепти-ческих показателей) заливок №№ 2,3,4.
