Плодоовощная промышленность

Технология пищевых продуктов с добавками овощного и плодового пюре

Наиболее широко в технологии пищевых продуктов используются плодовые и овощные пюре, полученные традиционными и разработанными способами.

Изделия из теста

Мучные изделия обладают высокими вкусовыми достоинствами и пользуются широким спросом.

Потребительские свойства мучных изделий зависят главным образом от хлебопекарных свойств муки. Использование ее с пониженными хлебопекарными свойствами неблагоприятно отражается на качестве готовой продукции, поэтому при переработке такой муки используют различные улучшители: окислители, поверхностно-активные вещества и др.

Благодаря особенностям химического состава и технологическим свойствам овощи также могут эффективно воздействовать на свойства компонентов дрожжевого и бездрожжевого теста и обеспечивать повышение качества готовой продукции.

Комплексные исследования растительных добавок показали, что их внесение положительно влияет на различные виды теста (дрожжевого, бездрожжевого, заварного, бисквитного, кексового, песочного) и повышает качество готовых изделий из них как по органолептическим, так и по физико-химическим показателям. При этом улучшающий эффект зависит от дозировки и дисперсности добавки, способов тестоприготовления и внесения добавки в тесто, соотношения в ней  жидкой и твердой фаз.

Эмульгирующие свойства овощных пюре используются при внесении их в дрожжевое тесто в составе жироводяной эмульсии при опарном и безопарном способах тестоведения. Это благоприятно отражается на качестве изделий по сравнению с образцами, в которых овощи добавлялись в составе водной суспензии.

Установлено, что внесение морковного, капустного, свекольного пюре в количествах до 10 % к массе муки способствует улучшению качества готовых изделий: удельный объем увеличивается на 9,7-13,1 %, формоудерживающая способность — на 25,0-34,4 %, общая сжимаемость мякиша — 6,2-11,2 % по сравнению с контрольным образцом. Отмечается так же улучшение органолептических показателей готовой продукции.

Овощные пюре получают из сваренных до готовности овощей, которые измельчают на протирочной машине или коллоидной мельнице. С повышением степени измельчения овощей их положительный эффект на качество изделий из теста увеличивается.

Разработаны технология и рецептуры изделий из дрожжевого теста: булочка «Осенняя», булочка «Алтайская», булочка «Розовая», а также рекомендации по производству изделий: ватрушки морковные и кулебяка капустная.

Отмечено, что обе фазы пюре участвуют в формировании качества изделий, причем твердая фаза больше отвечает за формоудерживающую способность изделий, а жидкая — за их удельный объем. Положительный эффект от введения в дрожжевое тесто овощных добавок авторы связывают с образованием белково-полисахаридных комплексов, которые способствуют улучшению структурно-механических свойств изделий, повышению их водоудерживающей способности и выходу изделий на 2-8 %.

Согласно данным, приведенным в таблице 1, растворимость клейковины с овощными добавками во всех растворах, снижающих силы нековалентного взаимодействия белковых молекул (гидрофобные, ионные, водородные), ниже контрольной на 12-21 %, а реологические показатели, напротив, выше на 13-22 % . Это хорошо согласуется с фактом укрепления клейковины и свидетельствует о наличии более прочных внутренних связей между молекулами или агрегатами молекул в результате химического взаимодействия белков клейковины с компонентами овощных добавок. По мнению авторов, влияние овощных добавок аналогично влиянию на клейковину анионактивных ПАВ и, вероятно, основано на том же механизме. Со своей стороны обращаем внимание на приоритетное укрепление клейковины свекольным пюре по сравнению с морковным и капустным.

Таблица 1 - Влияние овощных добавок на свойства белков клейковины
Таблица 1 — Влияние овощных добавок на свойства белков клейковины

В.С. Барановым, Е.А. Лежиной изучено влияние овощных пюре на структуру бездрожжевого теста для лапши домашней и блинчиков и на качество готовой продукции. Установлено, что при введении капустного и морковного пюре в тесто для лапши домашней из хлебопекарной «средней» и «слабой» муки в количестве от 5 до 15% к массе муки происходит укрепление его структуры. Значения структурно-механических характеристик теста, модуля упругости, вязкости и напряжения среза повышаются соответственно на 44 и 42 %. Адгезия теста снижается в среднем на 33-40%. Введение овощных добавок повышает качество готовой лапши. Изделия с морковным и капустным пюре имеют коэффициент водопоглотительной способности на 18-28 % и объемную степень набухания на 7-9 % ниже, чем образцы без добавок. Количество сухих веществ, переходящих в отвар, снижается на 19-30 %. Прочность готовой лапши с добавками возрастает на 28- 32 %, степень слипаемости уменьшается на 32-38 %.

При введении овощных добавок в блинчиковое тесто из муки с пониженными хлебопекарными свойствами в количестве от 5 до 30 % к массе муки происходит укрепление его структуры, что подтверждается ростом значений вязкостных и прочностных показателей (напряжения сдвига и эффективной вязкости) на 8-25 %. В значительной мере снижается адгезия блинчикового теста. Введение овощных добавок способствует повышению качества готовых блинчиков: улучшается сход изделий с жарочной поверхности, упруго-эластичные и прочностные характеристики возрастают на 10-22 %.

Органолептические показатели изделий из бездрожжевого теста как качество лапши домашней, так и блинчиков улучшается.

Об особенностях механизма положительного воздействия овощных добавок на структуру теста и готовых изделий судили по качественному состоянию воды в тесте для лапши с морковным пюре, которое определяли методом ЯМР-спиновое эхо. Установлено, что в тесте с овощными добавками наблюдается возрастание степени упорядоченности молекул воды. Качественное состояние воды в тесте из «слабой» муки с овощными добавками становится идентичным ее состоянию в тесте из «сильной» муки.

С целью изучения воздействия компонентов овощных пюре на свойства крахмальных полисахаридов теста исследовали реологические показатели крахмального клейстера с введением жидкой фазы овощных добавок. Установлено, что введение водорастворимых компонентов в количестве, эквивалентном их содержанию в тесте, приводит к уменьшению прочности крахмального клейстера на 10-12 %, снижению его йодосвязывающей способности. Полученные данные свидетельствуют о комплексообразовании между компонентами овощных пюре и крахмальными полисахаридами. Эффект влияния овощных добавок автор связывает с их взаимодействием с основными биополимерами теста: белками клейковины и крахмальными полисахаридами.

При исследовании влияния овощных добавок на качество заварного теста и выпеченных изделий из него установлено, что введение в тесто пюре картофеля в количестве 5-25 %, пюре из отварной капусты 5-20 %, пюре моркови 5-15 % пластифицирует его структуру. Если механизм действия картофельного пюре автор связывает с клейстеризацией крахмала, то механизм действия пюре из капусты и моркови — с повышением подвижности МАС вследствие наличия в их составе пектиновых веществ, обладающих выраженным эмульгирующим и стабилизирующим действием. Повышение качества полуфабриката при внесении в тесто морковного и капустного пюре автор связывает в основном с их жидкой фазой.

В технологии приготовления бисквита при использовании овощных пюре отмечаются их пенообразующие свойства. Пенообразующая способность яично-сахарной смеси для бисквита при введении в нее до 20 % к массе муки пюре капусты, моркови, свеклы увеличилась соответственно на 8,6; 12,8; 15,6 %. При этом устойчивость пены через три часа после ее приготовления была выше этого показателя контрольного образца на 2,2; 3,9; 4,5 % .

Согласно данным других авторов, при введении в яично-сахарную смесь для приготовления бисквита пюре из черноплодной рябины в количестве 10 % к массе муки наблюдается увеличение пенообразующей способности на 9,1 % и снижение плотности взбитой смеси на 2,4 %. При введении пюре из клюквы максимальная пенообразующая способность и минимальная плотность взбитой смеси были достигнуты при использовании не более 15 % пюре к массе муки.

В общем, введение 10-20 % овощных и 5-15 % ягодных добавок к массе муки улучшает и качество выпеченных бисквитных полуфабрикатов. По сравнению с контрольным образцом они имеют большие удельный объем, пористость, общую сжимаемость мякиши, выход продукта. Их мякиш более тонкостенный и эластичный с цветом светлее обычного для полуфабриката с добавкой пюре капусты, желтоватый — для полуфабриката с пюре моркови, сероватый — для полуфабриката с пюре свеклы. Это позволило, сохраняя качество готовых изделий на уровне традиционных, заменить до 20 % сахара и такого же количества яиц в рецептурах разработанных бисквитов, снизив их энергетическую ценность на 10 %.

Возможность снижения в рецептуре бисквитного теста яиц и сахара за счет внесения овощей и плодов, по мнению авторов, обусловлена тем, что полисахариды, входящие в их состав, адсорбируясь на поверхности раздела воздуха с жидким тестом и взаимодействуя с белками яиц, повышают прочность МАС оболочек воздушных пузырьков. Это позволяет в большей степени насытить систему воздухом, диспергированным с помощью взбивального органа. В доказательство авторы приводят результаты исследования времени жизни капель на границе раздела фаз растительное масло — 0,1%-ный раствор яичного альбумина в жидкой фазе овощных пюре, согласно которым значения данного показателя для свекольного, капустного и морковного пюре превышают данный показатель для 0,1%-ного раствора яичного альбумина в дистиллированной воде соответственно в 2,1; 1,7; 1,4 раза.

блица 2 - Время жизни капель на границе раздела фаз растительное масло - 0,1 %-ный раствор яичного альбумина
Таблица 2 — Время жизни капель на границе раздела фаз растительное масло — 0,1 %-ный раствор яичного альбумина

Повышение дозировки овощных и ягодных пюре более 20 % к массе муки приводит к ухудшению качества бисквитного полуфабриката: удельный объем снижается, мякиш уплотняется. Авторы объясняют это снижением стойкости взбитой массы и ее расслаиванием, что связано с повышенным содержанием влаги в пенной системе, интенсивным образованием более крупных воздушных пузырьков, быстрее разрушающихся в процессе хранения.

Однако такое утверждение вызывает сомнения, поскольку влажность бисквитов без добавок и с овощными добавками находится в пределах 28-30%, в то время как бисквитов с ягодными добавками значительно ниже — в пределах 16-17 %. Очевидно, что количество ягодных пюре в бисквит можно ввести значительно меньше, чем овощных, без ухудшения основных показателей качества не по причине влажности.

Установлено также, что жидкая и твердая фазы по — разному влияют на формирование структуры бисквита. Жидкая фаза в большей степени повышает пенообразующую способность яичносахарной смеси: для пюре капусты, моркови, свеклы соответственно на 5,9; 7,3; 13,9 %, и практически не влияет на устойчивость пены.

Твердая фаза оказывает большее воздействие на устойчивость пенной структуры: для указанных пюре соответственно на 2,7; 4,3; 7,8 %. Обе фазы пюре улучшают упругопластические свойства мякиша, поскольку повышается его сжимаемость.

Качество кексового и песочного полуфабрикатов — структура мякиша, пористость, объем — обусловлены дисперсностью жира в эмульсии и ее стойкостью. Результаты эксперимента показали, что введение морковного или свекольного пюре в кексовое или песочное тесто, благодаря эмульгирующей и стабилизирующей способности пектиновых веществ и белков, позволяет заменить в рецептурах 15-20 % жира, сахара и яиц и снизить энергетическую ценность изделий на 12,7-13,4 %, сохранив при этом их органолептические показатели на высоком уровне. По мнению авторов, повышение стойкости эмульсии жира в воде обусловлено в данном случае распределением яичных белков и пектиновых веществ на поверхности капелек жира, образуя структурированные гелеобразные слои, выполняющие роль адсорбционно-защитных пленок. Наличие таких пленок на межфазной границе устраняет возможность коалесценции частиц дисперсной фазы при соприкосновении и тем самым повышает устойчивость эмульсии к расслоению.

Исследовано влияние различных овощных добавок на продолжительность взбивания жировой эмульсии при приготовлении песочного теста и продолжительность его вылеживания перед формованием, а также на качество выпеченных из него полуфабрикатов. Установлено, что введение овощной добавки ускоряет процесс получения устойчивой эмульсии и сокращает продолжительность замеса теста. По сравнению с контрольным образцом продолжительность взбивания эмульсии с овощными добавками сокращается в среднем на 27 % — со свекольным пюре, на 13 % — с морковным, тыквенным, кабачковым пюре, на 30 % — с картофелем. Сокращение времени взбивания эмульсии с овощными добавками автор объясняет наличием в овощных пюре высокомолекулярных соединений, обладающих стабилизирующими и эмульгирующими свойствами [35].

Показано, что высокая рассыпчатость, намокаемость, удельный объем готовых изделий соответствуют продолжительности взбивания эмульсии с отварными и протертыми морковью, тыквой или кабачками — 90с, со столовой свеклой — 80 с, с картофелем — 75 с. Отклонения от данной продолжительности приготовления эмульсии в ту или иную сторону приводит к ухудшению анализируемых показателей готовых изделий из-за снижения устойчивости эмульсии и уплотнения структуры песочного теста.

Установлено, что продолжительность вылеживания песочного теста перед формованием оказывает влияние на его свойства и качество выпеченного полуфабриката. Тесто, приготовленное с овощными добавками, практически в течение 4-х часов не теряет своей пластичности, хорошо раскатывается и формуется. Через каждый час вылеживания теста рассыпчатость готовых изделий, приготовленных по традиционной технологии, в среднем снижается на 15 %, а для образцов, приготовленных по разработанной технологии и рецептуре, на 7-8 %, что также объясняется более высокой устойчивостью эмульсии.

Следует отметить, что другие авторы, ссылаясь на прочность МАС при изучении пенных или эмульсионных пищевых систем, ни в одной из работ не приводят исследований данного показателя. Кроме того, обращает на себя внимание факт приоритета свекольного пюре в улучшении пенообразующих свойств взбитой яично-сахарной смеси для приготовления бисквитного теста и эмульгирующих свойств жировой эмульсии для приготовления песочного теста и соответственно структурно-механических свойств выпеченных на их основе полуфабрикатов по сравнению с действием морковного и капустного пюре.

По нашему мнению, научное обоснование авторами усиления клейковины в дрожжевом и бездрожжевом тесте, упрочивания МАС в бисквитном, кексовом и песочном тесте и повышения его подвижности в заварном за счет образования белково-полисахаридных комплексов, требует дополнительных исследований, поскольку при практически одинаковых рецептурных компонентах условия для электростатического взаимодействия этих веществ в рассматриваемых пищевых системах различны. Так, значения рН среды дрожжевого теста находятся в кислой области, бездрожжевого — в слабокислой, заварного — практически в нейтральной, а бисквитного, кексового и песочного с теми же добавками — в слабощелочной. Результаты исследования пенообразующих и эмульгирующих свойств модельных систем отчасти вносят некоторую ясность в эти процессы.

Положительный эффект от внесения других овощных и плодовых добавок в различные виды теста получен и многими другими авторами, при этом каких-либо дополнительных научных объяснений действию растительных добавок на компоненты теста в литературе не обнаружено.

Отделочные полуфабрикаты

Ассортимент отделочных полуфабрикатов также включает продукты с плодовыми и овощными пюре.

Установлено, что введение в белково-сахарную смесь для зефирного крема и кондитерскую массу типа Птичье молоко перед их взбиванием до 15 % клюквенного и до 25 % брусничного пюре повышает пенообразующую способность пищевых систем и их устойчивость при хранении. При введении облепихового пюре пенообразующая способность исследуемых кондитерских масс снижается из-за подавляющего действия на пену облепихового масла пюре. При исследовании структурно-механических характеристик взбитых белковосахарных смесей с ягодными пюре для зефирного крема установлено, что введение 5-20 % ягодных пюре к массе рецептурной смеси увеличивает их объем при взбивании, снижает плотность и вязкость на 20,5-26,3 %. При исследовании структурно-механических характеристик взбитой кондитерской массы типа Птичье молоко установлено, что при замене 10-30 % молочно-масляной смеси ягодными пюре ее плотность снижалась на 15,8-17,5 %, эффективная вязкость — на 4,9 — 41,3 % .

По утверждению автора, положительный эффект ягодных пюре связан с взаимодействием содержащихся в пюре пектиновых веществ с аминокислотами белков при образовании комплексов. Последние выступают как поверхностно-активные вещества, повышая устойчивость пены и способность к пенообразованию. Отрицательный эффект при больших дозировках ягодных пюре объясняется дальнейшим разжижением белково-сахарной смеси.

Такое объяснение противоречит результатам модельных опытов по исследованию пенообразующих свойств белков с различными пектинами и поэтому может быть отправной точкой для дальнейших исследований по установлению истины.

Исследовано влияние ягодных (клюквенного, брусничного, облепихового) и овощных (свекольного и морковного) пюре на качество заварного белкового и сливочного кремов. При приготовлении заварного белкового крема пюре вводили в сахарный сироп, используемый для его заваривания, а при приготовлении сливочного — на заключительном этапе взбивания.

При введении 10-20 % клюквенного и брусничного пюре отмечено увеличение пенообразующей способности крема, понижение его плотности, повышение значений эффективной вязкости и напряжения сдвига по сравнению с кремом без добавок. Максимально высокие значения структурно-механических показателей наблюдаются при введении 20 % клюквенного и брусничного пюре, при этом пенообразующая способность выше контрольного образца соответственно в 1,99 и 1,83 раза, плотность ниже в 1,28 и 1,53 раза.

Добавление пюре из облепихи во взбитую белково-сахарную массу дает положительный результат при введении его не более 1 % от массы крема. Значения структурно-механических показателей крема при данной дозировке близки к значениям аналогичных показателей контрольного образца. Увеличение дозировки облепихового пюре до 3 % и более приводит к резкому ухудшению структурно-механических свойств заварного белкового крема. Отрицательное влияние облепихового пюре на структурообразование белковой массы авторы объясняют наличием в плодах жирных кислот, каротиноидов, относящихся к группе тетратерпенов, и других липидов, обладающих пеногасящими свойствами.

Установлено, что свекольное и морковное пюре в чистом виде в количестве более 1 % от массы крема отрицательно влияют на процесс пенообразования и прочностные характеристики белкового крема. Введение лимонной кислоты в свекольное и морковное пюре и доведение активной кислотности до рН 2,5-2,7 (как у ягодных пюре) дает положительные результаты. Однако научного обоснования данному факту авторами не дано. Максимальный эффект достигается при введении 5 % от массы крема свекольного и морковного пюре с добавлением лимонной кислоты. Тогда плотность кремов понижается соответственно на 9,9 и 7,2 %, пенообразующая способность увеличивается на 38,9 и 33,9 %, эффективная вязкость возрастает в 2,3 и 2,9 раза по сравнению с контрольным образцом. Со своей стороны, считаем необходимым отметить более высокую способность к пенообразованию свекольного пюре нежели морковного.

При дозировке в количестве 15-20 % в сливочный крем всех выбранных для исследования видов ягодных и овощных пюре наблюдается стабильность его структурно-механических показателей, добавки 25 % и выше к его массе приводят к выраженному снижению значений этих показателей. Авторы объясняют эти изменения повышением массовой доли влаги в креме и более полным разбавлением сахарожировой эмульсии. Следует отметить, что положительное влияние ягодных пюре на исследуемые показатели качества выражено в большей степени, нежели овощных. Различия влияния ягодных и овощных пюре на прочностные характеристики крема, по мнению авторов, связаны с неодинаковым содержанием в их составе сухих веществ и различными функциональными свойствами присутствующих в них пектинов.

Доказано, что все виды пюре сокращают продолжительность взбивания как белковых, так и сливочных кремов. Установлено, что самым непродолжительным было взбивание заварного белкового крема с клюквенным и брусничным пюре, при этом максимальные значения пенообразующей способности, эффективной вязкости и предельного напряжения сдвига наблюдались при взбивании в течение меньшего времени, чем контрольного образца на 17,6 %. Продолжительность взбивания сливочных кремов с ягодными пюре сокращается на 20 %, с овощеягодными пюре — на 10 % по сравнению с контрольным образцом — кремом без добавок. Причину сокращения времени взбивания кремов авторы не поясняют.

Соусы и соусные пасты

Глубокий анализ дан эмульгирующим свойствам овощных пюре, полученным как из свежих, так и из сухих овощей, в связи с разработкой различных соусов и паст на их основе. Пюре из свежих овощей получали традиционным способом: варкой в воде или на пару и протиранием. При получении пюре из сухих овощей, их подвергали гидротермической обработке в пятикратном количестве воды при рН среды 8-9 до размягчения ткани и нейтрализовали 80 %-ной уксусной кислотой.

Это нашло продолжение в ряде работ, в которых с целью повышения реакционной способности пектиновых веществ растительных добавок в процессе образования белково-полисахаридных комплексов с белками молока, была понижена их степень метоксилирования. Для этого сушеные овощи подвергали гидротермической обработке в щелочной среде при рН 8-9, которую создавали путем добавления в варочную среду бикарбоната натрия. Для получения стабильных майонезных эмульсий свекольного пюре требовалось меньше, чем морковного и капустного. Так, при содержании в эмульсии 2 %-ого свекольного пюре масло из нее не выделялось, в то время как такой же эффект для морковного пюре достигается при 3 % содержания его в системе, а для капустного пюре – 4 %. Это объясняется более высокой молекулярной массой пектиновых веществ свеклы после щелочной обработки, нежели пектиновых веществ моркови и капусты.

Согласовываются с этими данными и результаты эксперимента по связыванию избытка влаги в овощных эмульсиях при введении в исследуемые системы крахмала в количестве 0,5-1,5%. При этом вновь прослеживалась вышеизложенная последовательность овощных пюре по степени связывания влаги.

В направлении проводимого анализа вызывают интерес исследования прочности МАС растворов, имеющих в своем составе основные компоненты пищевых эмульсий, на границе с растительным маслом. Наибольшей прочностью обладает МАС, образующийся на границе раздела масла с раствором, состоящим из дисперсионной среды овощного пюре, полученного из овощей, сваренных в щелочной среде, 3 % сухого обезжиренного молока (СОМ), 0,8 % соли, 3 % сахара и 1 % крахмала, а наименьшей — на границе раздела дистиллированной воды с маслом. Относительно небольшая прочность МАС на границе раздела дистиллированной воды с маслом объясняется отсутствием в воде ПАВ. Добавление в дистиллированную воду 3 % СОМ увеличивает прочность МАС в 7,6 раза, что связано с поверхностн-оактивными свойствами СОМ. Введение соли и сахара в раствор незначительно уменьшает прочность МАС. При последующем введении в систему крахмала и дисперсионной среды овощных пюре прочность МАС возрастает. Следует отметить, что исследуемый показатель определяли при значении рН среды 6,5. Согласно данным этого эксперимента, заметного приоритета свекольного пюре над морковным и капустным не наблюдается.

В этом плане интересно привести научные данные об изучении влияния нагрева до 80°С и кипения грубых овощных эмульсий с СОМ при двух значениях рН среды — 4,0 и 4,7. В первом случае при рН среды 4,0, отмечалось расслаивание грубой эмульсии при температуре 80°С и кипении. Во втором случае, рН среды 4,7, при всех температурных режимах система сохраняла стабильность. Такое поведение эмульсий при рН 4,0 объясняется денатурацией белков СОМ, их свертыванием в МАС и исключением денатурационных изменений для эмульсий при рН 4,7. Не следует исключать и синергизм эмульгирующей и водоудерживающей способности совместного использования овощного сырья и СОМ, который можно объяснить образованием белково-полисахаридных комплексов и пектината кальция.

При исследовании устойчивости эмульсии, в состав которой входили 30 % протертой мезги морковной, 3 % СОМ, 45 % масла, 18,5 % воды, от значений рН среды в пределах 3,7- 6,3, установлено, что наиболее стабильные эмульсии получаются в интервале активной кислотности 3,7- 4,0. В нашей работе это объясняется тем, что диссоциация карбоксильных групп и растворимость молекул пектина достигают величин, которые определяют их максимальное участие в образовании устойчивой структуры системы.

Анализируя эти данные, считаем необходимым заметить, что такое поведение эмульсий с различным значением рН среды действительно в большей степени связано с электростатическим взаимодействием пектиновых веществ пюре с белками молока, поскольку изоэлектрическая точка казеина, основного молочного белка, находится в пределах рН 4,6.

Противоречивые выводы ранних и более поздних работ авторов по вопросам взаимосвязи синергизма эмульгирующей способности овощных пюре и молока с образованием белково-полисахаридных комплексов в рассматриваемых пищевых системах можно объяснить с помощью результатов исследования модельных систем белок-пектин.

Поэтому преждевременно говорить об образовании белково-полисахаридных комплексов и тем более о наличии у них поверхностно-активных свойств без анализа рН среды и показателей, характеризующих пенообразование и эмульгирование пищевой системы.

Для определения параметров обработки овощей с целью повышения эмульгирующих свойств пюре и получения качественных соусов использовали морковь, которая имеет приятный вкус, цвет и нежную консистенцию.

Корнеплоды заливали водой (гидромодуль 1 : 1) и варили в течение 25 и 50 мин с момента закипания воды. Воду сливали, а корнеплоды делили на две части. Одну часть измельчали при 80±2°С, другую — после остывания до 20±2°С. Время измельчения, за которое достигалась однородность массы, составляло 5 мин.

Пюре оценивали по органолептическим показателям и структурно-механическим характеристикам. Структурно-механические характеристики пюре снимали на ротационном вискозиметре РВ-8, определяя предельное напряжение сдвига и эффективную вязкость. Измерения проводили при температуре 20°С (таблица 3).

Таблица 3 - Предельное напряжение сдвига пюре из моркови при разных температурах измельчения корнеплодов, Па
Таблица 3 — Предельное напряжение сдвига пюре из моркови при разных температурах измельчения корнеплодов, Па

Увеличение продолжительности варки корнеплодов вызывает большее разрушение структуры ткани корнеплодов и соответственно снижение величины предельного напряжения сдвига пюре. С понижением температуры измельчения вареных корнеплодов от 80 ± 2 до 20 ± 2 °С увеличивается напряжение сдвига пюре. В пюре из моркови определяли содержание пектиновых веществ (таблица 4).

Таблица 4 - Содержание пектиновых веществ в пюре из моркови (процент галактуроновой кислоты) в зависимости от продолжительности варки и температуры измельчения корнеплодов
Таблица 4 — Содержание пектиновых веществ в пюре из моркови (процент галактуроновой кислоты) в зависимости от продолжительности варки и температуры измельчения корнеплодов

Пюре, полученное при температуре измельчения корнеплодов 20±2°С, содержит больше растворимой фракции пектиновых веществ, чем полученное при температуре измельчения корнеплодов 80 ± 2 °С.

Повышенное содержание растворимой фракции пектиновых веществ при «холодном» измельчении корнеплодов может быть объяснено повышенным разрушением клеток, из которых растворимый пектин частично переходит в окружающую среду, вязкость которой возрастает.

Полученное пюре из моркови имеет реологические характеристики структурированных систем (рисунок 1).

а - варка в течение 25 мин.; б - варка в течение 50 мин. Рисунок 1 - Зависимость эффективной вязкости морковного пюре от напряжения сдвига при холодном (1) и горячем (2) измельчении корнеплодов
а — варка в течение 25 мин.; б — варка в течение 50 мин.
Рисунок 1 — Зависимость эффективной вязкости морковного пюре от напряжения сдвига при холодном (1) и горячем (2) измельчении корнеплодов

При малых скоростях сдвига структура системы частично восстанавливается, при более высоких происходит интенсивное разрушение структуры с незначительным восстановлением.

Пониженная эффективная вязкость пюре, полученного при «горячем» измельчении корнеплодов, по сравнению с полученным при «холодном» измельчении корнеплодов, может быть объяснена увеличением концентрации растворимого пектина в системе вне клеток и образованием геля пектината кальция, а также других связей, образующихся между частицами оболочек.

Характеристика эффективной вязкости морковного пюре, приготовленного посредством измельчения корнеплодов в горячем состоянии, позволяет определить их как тиксотропные системы (рисунок 2).

а- варка в течение 25 мин; б- варка в течение 50 мин Рисунок 2 - Зависимость эффективной вязкости морковного пюре от напряжения сдвига в ходе его возрастания и снижения (измельчение корнеплодов в холодном виде)
а- варка в течение 25 мин; б- варка в течение 50 мин
Рисунок 2 — Зависимость эффективной вязкости морковного пюре от напряжения сдвига в ходе его возрастания и снижения (измельчение корнеплодов в холодном виде)

Различия в величинах эффективной вязкости пюре при равной величине напряжений сдвига в ходе его возрастания и снижения связаны с изменениями пространственного расположения отдельных частиц измельченных корнеплодов.

Таким образом, консистенция пюре из моркови определяется степенью измельчения корнеплодов и свойствами жидкой фазы, в состав которой входят пектиновые и другие вещества. Для использования морковного пюре в качестве эмульгатора необходимо варить морковь в течение 50 мин и измельчать в холодном состоянии, что повышает содержание пектина в дисперсионной среде пюре.

Эмульсия на основе морковного пюре была получена в два этапа: вначале грубая эмульсия на аппарате с лопастной мешалкой (ω = 50 рад/с), а затем тонкая — на машине для тонкого измельчения вареных продуктов (МИВП).

Одним из важнейших свойств эмульсий является их устойчивость, характеризующаяся временем существования. Прочность эмульсий определяли посредством разрушения их в центробежном поле. Градуированные пробирки с делением 0,1 куб. см заполняли определенным количеством испытуемой системы и центрифугировали в течение 5 мин с угловой скоростью 150 рад/с. Объем выделившегося жира и жидкости отсчитывали по делениям пробирки и выражали в процентах к объему занимаемой эмульсии.

С уменьшением концентрации пюре в системе ниже 65 % эмульсия становится неустойчивой, о чем свидетельствует отделение жидкой фазы и свободного масла после центрифугирования системы (таблица 5) .

Таблица 5 - Количество отделившихся масла и сока в эмульсиях стабилизированных пюре из моркови, в зависимости от соотношения пюре и масла и продолжительности эмульгирования, %
Таблица 5 — Количество отделившихся масла и сока в эмульсиях стабилизированных пюре из моркови, в зависимости от соотношения пюре и масла и продолжительности эмульгирования, %

Устойчивость эмульсий к коалесценции оценивали также по «времени жизни» элементарных капель масла на границе двух фаз с плоскими поверхностями (таблица 6).

Таблица 6 - «Время жизни» капель масла на границе жидкой части морковного пюре и масла, с
Таблица 6 — «Время жизни» капель масла на границе жидкой части морковного пюре и масла, с

Из приведенных данных видно, что «время жизни» капель масла в жидкой части из пюре вареной моркови выше, чем из пюре сырой моркови. Уменьшение «времени жизни» капель масла в жидкой части пюре из сырой моркови после кипячения, видимо, связано с денатурацией белковых веществ при тепловой обработке, которые участвуют в качестве эмульгатора вместе с другими водорастворимыми веществами. Повышение устойчивости капель масла против коалесценции при рН 3,8-4,0 в жидкой части пюре из вареной моркови объясняется уменьшением диссоциации карбоксильных групп макромолекул пектиновых веществ и возрастанием их желирующих свойств в системе.

Введение молока в жидкую часть пюре из вареной моркови вызывает незначительное увеличение «времени жизни» капель масла. В результате стабилизирующего действия белков молока устойчивость капель масла против коалесценции возрастает даже при снижении концентрации водорастворимых веществ в жидкой части пюре.

Структура эмульсий, стабилизированных морковным пюре, не разрушается при нагревании (таблица 7), если концентрация пюре составляет 80 — 70 %. Следовательно, эмульсии с концентрацией пюре 70 % и выше могут быть использованы в качестве основы для приготовления соусов в пищевой промышленности и общественном питании.

Таблица 7 - Количество отделившихся масла и сока в эмульсиях в зависимости от соотношения пюре и масла, продолжительности температуры нагревания, %
Таблица 7 — Количество отделившихся масла и сока в эмульсиях в зависимости от соотношения пюре и масла, продолжительности температуры нагревания, %

На устойчивость эмульсий влияет молоко, содержащее ионы кальция, которые могут взаимодействовать с пектиновыми веществами и рН среды (таблица 8). Устойчивость эмульсий при комнатной температуре, независимо от концентрации масла (30 и 35 %), снижается при использовании молока в количестве 15 %.

При снижении значений рН среды до 3,8-4,0 устойчивость эмульсий при комнатной температуре возрастает. Очевидно, при таких значениях рН среды диссоциация карбоксильных групп в молекулах пектина подавляется, пектин частично теряет растворимость и стабилизирует эмульсию.

Таблица 8 - Количество отделившихся масла и сока в эмульсиях, стабилизированных пюре из моркови с молоком и без молока, %
Таблица 8 — Количество отделившихся масла и сока в эмульсиях, стабилизированных пюре из моркови с молоком и без молока, %

На устойчивость эмульсий влияет порядок введения молока. При его добавлении до введения масла прочность эмульсий снижается, и они не выдерживают нагревания. В этом случае уменьшается стабилизирующее действие пектиновых веществ моркови, которые, повидимому, не связываются с ионами кальция до добавления масла и переходят в нерастворимое состояние, что снижает их поверхностно-активные свойства. Подкисление эмульсий с молоком вызывало снижение их устойчивости при нагревании, что связано со свертыванием белков молока и частичным гидролизом макромолекул пектиновых веществ при нагревании в кислой среде.

С учетом стабилизации эмульсий на основе морковного пюре разработаны рецептура и технология приготовления соусов с растительным маслом, апробированные в производственных условиях предприятий общественного питания (таблица 9).

Таблица 9 - Рецептурный состав соусов на основе морковного пюре с молоком и без молока, г
Таблица 9 — Рецептурный состав соусов на основе морковного пюре с молоком и без молока, г

Очищенную свежую морковь моют, варят до готовности, затем дважды пропускают через протирочную машину типа МП-800 или машину для тонкого измельчения вареных продуктов (МИВП) и нагревают до кипения. Полученное пюре перекладывают в бачок взбивальной машины, добавляют соль, сахар, готовую горчицу и перемешивают при малой частоте вращения взбивального органа до полного растворения сухих компонентов. Затем при непрерывном перемешивании вливают постепенно растительное масло, а в конце — уксусную кислоту. Смесь перемешивают при максимальной частоте вращения рабочего органа взбивальной машины еще 5-7 мин до получения однородной гомогенной массы.

Соус получается более стойким при хранении, если полученную грубую эмульсию пропустить через машину для тонкого измельчения вареных продуктов.

Молоко и томат-пасту добавляют в готовый соус и доводят до однородной консистенции. Готовый соус имеет приятный вкус, цвет, присущий моркови, нежную бархатистую однородную консистенцию.

С учетом перспективы расширения ассортимента соусов разработаны рецептура и технология полуфабриката морковного соуса с растительным маслом в виде пасты и некоторых производных на его основе.

Таблица 10 - Рецептурный состав основного морковного соуса с растительным маслом
Таблица 10 — Рецептурный состав основного морковного соуса с растительным маслом

Очищенную и промытую морковь варят до готовности и горячей пропускают через машину для тонкого измельчения вареных продуктов или протирочную машину. В морковное пюре температурой 40-50°С вводят СОМ и горчицу, тщательно перемешивают и оставляют на 20-25 мин для набухания белков молока и горчицы. Затем добавляют сахар-песок, соль, перемешивают и нагревают смесь до 98-100°С до полного растворения сухих компонентов. Смесь охлаждают до 70-80°С и, непрерывно помешивая, постепенно вводят растительное масло, а в конце — лимонную кислоту. Полученную грубую эмульсию пропускают через машину для тонкого измельчения вареных продуктов. Готовый соус имеет устойчивую эластичную пастообразную консистенцию и слегка кисловатый вкус.

Для приготовления производных соусов в основной соус добавляют молоко, бульон, томат-пюре или другие продукты. Температура соуса и вводимых в него продуктов должна быть одинаковой. После соединения продуктов соус доводят до кипения. Рецептура соусов, производных от основного морковного соуса, приведена в таблице  11.

Таблица 11 - Рецептурный состав соусов на основе морковного соуса, %
Таблица 11 — Рецептурный состав соусов на основе морковного соуса, %

Рассмотрено влияние на устойчивость эмульсии различных компонентов и режимов технологического процесса. Данные о влиянии СОМ на устойчивость эмульсии, приготовленной без овощного пюре, представлены в таблице 12.

Таблица 12 - Количество отделившихся масла и воды в эмульсиях с различным содержанием СОМ, %
Таблица 12 — Количество отделившихся масла и воды в эмульсиях с различным содержанием СОМ, %

СОМ обладает высокой эмульгирующей способностью. При содержании 6 % в системе все масло находится в эмульгированном состоянии и образуется эмульсия, которая не разрушается при испытании на устойчивость.

Избыточная влага не удерживается структурой эмульсии и отделяется. Увеличение количества СОМ до 9 % практически не отражается на устойчивости эмульсии и не влияет на влагоудерживающую способность ее структуры. Часть влаги поглощается набухающими белками.

Возможность производства соусов с растительным маслом на основе овощных пюре, приготовленных из сушеных овощей, имеет важное значение для их изготовления в течение года и в различных климатических районах нашей страны.

Эмульгирующие и стабилизирующие свойства пюре, приготовленных из сушеных овощей, определяли с учетом ранее полученных данных с сырыми овощами. Сваренные сушеные овощи измельчали на МИВП, вводили сухие компоненты и массу перемешивали на универсальном приводе (ПУ-0,6) в течение 20 мин при температуре 50°С.

За это время сухие компоненты полностью набухали и растворялись.

Затем вводили растительное масло и в ходе дополнительного перемешивания в течение 20 мин получали грубую эмульсию, в которую в конце перемешивания добавляли кислоту. Для повышения дисперсности масла грубую эмульсию пропускали через МИВП.

Устойчивость эмульсий с различным соотношением пюре из сушеной моркови и растительного масла при содержании СОМ в количестве 3 % представлена в таблица 13.

Достаточно устойчивые эмульсии образуются при отношении пюре — масло — 60 : 32 и 70 : 22, когда практически все масло находится в эмульгированном состоянии. Влагоудерживающая способность структуры образующихся эмульсий не обеспечивает прочную связь  всей влаги в системах.

Таблица 13 - Количество отделившихся масла и воды в эмульсии с различным соотношением пюре из сушеной моркови (СОМ - 3 %), %
Таблица 13 — Количество отделившихся масла и воды в эмульсии с различным соотношением пюре из сушеной моркови (СОМ — 3 %), %

Пюре из сушеной моркови обладает высокой эмульгирующей и стабилизирующей способностью. При введении в систему с 3 % СОМ и прочими компонентами рецептуры морковного пюре в количестве 60 % (табл. 2.12 и 2.13) количество эмульгированного масла возрастает от 16 до 97 %, а количество выделяющейся влаги уменьшается от 95 до 39 %.

Дополнительные данные о влиянии на устойчивость эмульсий СОМ и морковного пюре из сушеной моркови приведены в таблице 14.

Количество морковного пюре установлено на основании ранее проведенных исследований.

Результаты подтверждают высокую эмульгирующую и стабилизирующую способность морковного пюре. Масса из него и прочих компонентов без СОМ обладает эмульгирующей и стабилизирующей способностью, которая обеспечивает прочное эмульгирование 44 % масла.

Таблица 14 - Количество отделившихся масла и воды в эмульсии с морковным пюре и различным содержанием СОМ (масло - 32 %), %
Таблица 14 — Количество отделившихся масла и воды в эмульсии с морковным пюре и различным содержанием СОМ (масло — 32 %), %

Происходит значительный синергизм эмульгирующей и стабилизирующей способности обоих компонентов в смеси. При добавлении в смесь морковного пюре с прочими компонентами и СОМ (3 %) практически все масло находится в прочном эмульгированном состоянии, в то время как смесь только с СОМ (3 %) и прочими компонентами без морковного пюре эмульгирует лишь 16 % масла, а пюре с остальными компонентами без СОМ, как сказано выше, эмульгирует около 44 % масла, т. е. эмульгирующая и стабилизирующая способность смеси, содержащей одновременно морковное пюре и СОМ (3 %), возрастает примерно в 2 раза.

Синергизм эмульгирующего и стабилизирующего эффекта морковного пюре и СОМ может быть обусловлен взаимодействием пектиновых веществ моркови с кальцием, который присутствует в СОМ, в результате чего образуется пектинат кальция. Его образование приводит к увеличению прочности МАС и, следовательно, к устойчивости эмульсии, а также к образованию слабого студневого каркаса во всей системе, вследствие чего возрастает ее вязкость и одновременно увеличивается устойчивость эмульсии.

В равной степени синергизм влияет и на водоудерживающую способность, которая возрастает приблизительно в 2 раза.

Увеличение содержания СОМ до 6 % не оказывает значительного эффекта на водоудерживающую способность смеси. Можно полагать, что в смеси с морковным пюре для полного эмульгирования масла достаточно вводить 3 % СОМ. При следующем возрастании концентрации СОМ содержащиеся в нем белки и кальций расходуются в большей степени совместно с пектиновыми веществами и дисперсной фазой овощного пюре на создание механического каркаса в структуре эмульсии, за счет которого и удерживается влага. Такое предположение косвенно подтверждается результатами изменения водоудерживающей способности смеси при увеличении в ней концентрации овощного пюре.

Для связи влаги целесообразно увеличить концентрацию морковного пюре, чтобы структура эмульсии обладала повышенной влагоудерживающей способностью, или связать влагу введением в систему крахмала.

Для характеристики структурно-механических свойств эмульсии с различным содержанием морковного пюре определили эффективную вязкость (рисунок 3), предельное напряжение сдвига и темп разрушения структуры, характеризующий интенсивность падения эффективной вязкости в зависимости от скорости сдвига.

1 - пюре-масло 50:42; 2 - пюре-масло 60:32; 3 - пюре-масло 70:22; 4 - пюре-СОМ 63:0; 5 - пюре-СОМ 60:3; 6 - пюре-СОМ 57:6 Рисунок - Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе морковного пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном соотношении
1 — пюре-масло 50:42; 2 — пюре-масло 60:32; 3 — пюре-масло 70:22; 4 — пюре-СОМ 63:0; 5 — пюре-СОМ 60:3; 6 — пюре-СОМ 57:6
Рисунок 3 — Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе морковного пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном соотношении

Характер кривой эффективной вязкости для систем с соотношением овощное пюре — масло 50 : 42 отражает неустойчивость структуры, высокую скорость ее разрушения, слабо выраженную способность структуры к восстановлению после разрушения. По мере увеличения концентрации овощного пюре в системе (60 и 70 %) прочность структуры возрастает, видимо, вследствие увеличения точек контакта между частицами дисперсной фазы пюре, развиваются условия для частичного восстановления структуры после разрушения.

Повышение значения темпа разрушения структуры эмульсий по мере возрастания концентрации овощного пюре характеризует развитие кристаллизационно-конденсационной структуры. Характер кривых эффективной вязкости эмульсии с различным содержанием СОМ отражает ряд особенностей структуры этих систем (рисунок 3, 4, 5).

При добавлении СОМ в количестве 3 % в эмульсию с одним морковным пюре темп разрушения системы увеличивается. Как ранее отмечали, в этом случае в системе происходит образование пектината кальция и растворимых и нерастворимых белково-полисахаридных комплексов между белками молока и пектиновыми веществами пюре.

Первые образуются между растворимыми белками молока и растворимыми пектиновыми веществами и имеют определенный заряд, который обеспечивает их растворимость. Нерастворимые комплексы возникают между белками молока и дисперсной фазой пюре, так как последняя имеет на поверхности заряженные группы.

Растворимые комплексы обладают высокой эмульгирующей и стабилизирующей способностью и образуют на поверхности жировой фазы достаточно прочные МАС, которые совместно с пектатами кальция обусловливают появление в этом случае практически нерасслаивающейся эмульсии.

С учетом сказанного следует отметить следующие причины повышения механической прочности эмульсии.

1- пюре-масло 50:42; 2 - пюре-масло 60:32; 3- пюре-масло 70:22; 4- пюре-СОМ 63:0; 5 - пюре-СОМ 60:3; 6- пюре-СОМ 57:6 Рисунок 4 - Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе капустного пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном соотношении
а- пюре-масло 50:42; б — пюре-масло 60:32; в- пюре-масло 70:22; г- пюре-СОМ 63:0; д — пюре-СОМ 60:3; е- пюре-СОМ 57:6
Рисунок 4 — Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе капустного пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном соотношении
Технология пищевых продуктов с добавками овощного и плодового пюре
а- пюре-масло 50:42; б — пюре-масло 60:32; в- пюре-масло 70:22; г- пюре-СОМ 63:0; д — пюре-СОМ 60:3; е- пюре-СОМ 57:6
Рисунок 5 — Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе свекольного пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном соотношении

Во-первых, вследствие увеличения количества эмульгированного жира можно говорить о взаимодействии гидрофильных белковополисахаридных эмульсионных оболочек между собой. Кроме того, логично допустить, что частичная нейтрализация поверхностного заряда частиц дисперсной фазы пюре при образовании нерастворимых белково-полисахаридных комплексов понижает растворимость и способствует взаимодействию и агрегации их в каркасе. В результате такой агрегации понижается подвижность и увеличивается жесткость структуры, поэтому прочность и темп разрушения структуры возрастают. И наконец, прочность системы увеличивается вследствие образования студневого каркаса пектината кальция. Частичное восстановление структуры после разрушения свидетельствует о наличии в ней контактов коагуляционного характера. Последующее увеличение концентрации молока (СОМ) до 6 % в значительной степени увеличивает прочность образуемой системы: значение напряжения сдвига возрастает более чем в 3 раза. Образуемая структура обладают также высокой влагоудерживающей способностью.

В ходе гидротермической обработки овощей из них в жидкую фазу переходят различные вещества, которые могут выступать в роли эмульгаторов или стабилизаторов эмульсии типа масло-вода. Поэтому при последующем получении эмульсии жидкая и твердая фазы способствуют ее устойчивости.

Характеристика влияния дисперсной фазы и дисперсионной среды на стабилизацию эмульсии представляет значительный интерес.

В таблице 15 приведены данные об устойчивости эмульсии с СОМ, морковным пюре, жидкой частью и мезгой, из которых следует, что дисперсная фаза и дисперсионная среда морковного пюре стабилизируют эффективно структуру образующихся эмульсий, но в разной степени и с различным механизмом действия.

Жидкая часть пюре обладает заметной эмульгирующей способностью: количество эмульгированного масла при ее использовании без молока составляет 13 %, что практически равно эмульгирующей способности, которой обладает в данных условиях 3 % СОМ (16 %). В качестве эмульгаторов и стабилизаторов выступают содержащиеся в жидкой части пюре белковые и пектиновые вещества.

В сочетании с СОМ (3 %) действие жидкой части пюре усиливается вследствие образования белково-полисахаридных комплексов и пектината кальция, обладающих повышенной эмульгирующей и стабилизирующей способностью. В качестве белкового компонента выступают белки молока, а в качестве полисахаридного компонента — растворимые пектиновые вещества пюре. При содержании 6 % СОМ и тем более 9 % практически все масло находится в эмульгированном состоянии. Результаты также свидетельствуют, что структура эмульсии по влагоудерживающей способности превосходит эмульсии на СОМ.

Таблица 15 - Количество отделившихся масла и воды в эмульсии с различным содержанием СОМ, жидкой и твердой фаз морковного пюре (масло - 32 %), %
Примечание. При разделении морковного пюре в соотношении жидкой и твердой фазы 1,0:1,6
Таблица 15 — Количество отделившихся масла и воды в эмульсии с различным содержанием СОМ, жидкой и твердой фаз морковного пюре (масло — 32 %), %

Значительное влияние на устойчивость эмульсии оказывает твердая фаза морковного пюре. Механизм действия проявляется, видимо, в образовании механически устойчивой структуры из контактирующих между собой частиц твердой фазы. Наложенные напряжения при испытании эмульсии на устойчивость не разрушают структуру, которая удерживает в своей среде масляную фазу и влагу. При отсутствии СОМ в структуре удерживается до 25 % влаги и 25 % масла. При содержании 3 % СОМ в структуре удерживается до 75 % масла, а при 6 и 9 % СОМ практически удерживается все масло и соответственно 50 и 80 % влаги.

Водоудерживающая способность системы понижается при введении 3 % СОМ. Ранее отмечалось в системах с овощным пюре образование нерастворимых белково-полисахаридных комплексов между белками молока и частицами твердой фазы пюре. Видимо, процесс комплексообразования, в ходе которого частично нейтрализуется заряд обоих компонентов, понижает водоудерживающую способностьсистемы. По мере увеличения концентрации СОМ и дальнейшего развития структуры системы ее водоудерживающая способность возрастает.

Характеризуя устойчивость эмульсий на основе овощных пюре  прочностью МАС жидкой фазы пюре на границе с растительным маслом, определено, что наибольшей прочностью обладает МАС жидкой фазы свекольного пюре — 0,62 Н/м, значения данного показателя для морковного и капустного пюре, соответственно, 0,48 и 0,49 Н/м.

Аналогичные данные были получены для эмульсии на основе пюре из сушеных свеклы и белокочанной капусты.

По эмульгирующей способности исследуемые пюре из сушеных овощей можно расположить в следующем порядке: свекольное > морковное > капустное.

Последовательность овощных пюре в ряду соответствует суммарному содержанию белковых и пектиновых веществ в овощах, которые являются основными эмульгаторами в данных продуктах. Приоритет свекольного пюре объясняется так же наличием в нем сапонинов.

При содержании в системах 3 % СОМ во всех случаях эмульгирующая способность системы возрастает в такой степени, что обеспечивает перевод всего масла в прочное эмульгированное состояние.

По водоудерживающей способности исследуемые овощные пюре располагаются так же, как и для эмульгирующей. Хотя по степени метоксилирования пектиновые вещества капусты и моркови уступают несколько пектиновым веществам свеклы и, следовательно, ведут себя более активно в процессе образования белково-полисахаридных комплексов и во взаимодействии с ионами кальция, а повышенное наличие в свекле пектиновых, азотистых веществ, гемицеллюлоз, а также сапонинов, видимо, обусловливает образование свекольным пюре достаточно высокой структуры с устойчивой водоудерживающей способностью.

При увеличении концентрации СОМ до 5 % водоудерживающая способность систем возрастает до такой степени, что вся влага оказывается прочносвязанной.

Подобно эмульсии с морковным пюре характер кривой эффективной вязкости для систем с соотношением овощное пюре — масло 50 : 42 отражает неустойчивость структуры, высокую скорость разрушения и слабо выраженную последующую способность структуры к восстановлению. По мере увеличения в эмульсиях соотношения пюре — масло возрастает величина предельного напряжения сдвига, что отражает роль пюре в формировании структуры эмульсий, а повышение темпа разрушения структуры и характер кривых эффективной вязкости свидетельствуют о развитии одновременно и кристаллизационно-конденсационного, и коагуляционного характера структуры.

При добавлении в системы 3 % СОМ наблюдается увеличение предельного напряжения сдвига и темпа разрушения эмульсий, что отражает особенности структуры, связанные с процессом эмульгирования. В этих системах в отличие от систем без СОМ все масло находится в эмульгированном состоянии и развит каркас из дисперсной фазы овощного пюре и пектината кальция.

При последующем увеличении в системах концентрации молока до 6 % структура развивается в такой степени, что величина предельного напряжения сдвига и темп ее разрушения в эмульсиях с капустным и свекольным пюре превышают значение этих показателей для исходных овощных пюре.

Имеется корреляция между эмульгирующей способностью систем с различными овощными пюре и величиной предельного напряжения сдвига. Высокое значение предельного напряжения сдвига эмульсий со свекольным пюре соответствует высокой эмульгирующей и водоудерживающей способности систем. Сравнительно меньшую величину предельного напряжения сдвига имеют эмульсии с морковным и капустным пюре. Полученные данные отражают определяющее влияние прочности образуемой мезгой овощных пюре структуры на эмульгирующую и водоудерживающую способность систем.

Участие дисперсной фазы и дисперсионной среды в стабилизации эмульсий для свекольного и капустного пюре аналогично участию дисперсной фазы и дисперсионной среды морковного пюре.

Для повышения водоудерживающей способности эмульсии можно использовать крахмал. В таблице 16 приведена характеристика устойчивости эмульсий с различными овощными пюре при отношении пюре — масло 60 : 3 и различной концентрации крахмала.

Таблица 16 - Характеристика устойчивости эмульсий с различным содержанием крахмала в рецептуре (пюре - 60 %, масло - 32 %, СОМ – 3%)
Таблица 16 — Характеристика устойчивости эмульсий с различным содержанием крахмала в рецептуре (пюре — 60 %, масло — 32 %, СОМ – 3%)

 Эмульгирующая и водоудерживающая способности систем с крахмалом в количестве 1 % позволяет получать устойчивые эмульсии с полностью эмульгированным маслом и прочносвязанной влагой (рисунок 6).

а, б- на основе морковного пюре; в, г- на основе свекольного пюре, д, е- на основе капустного пюре; а, в, д- 0,5% крахмала; б, г, е- 1% крахмала

Рисунок 6 - Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе овощных пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном содержании крахмала
Рисунок 6 — Зависимость эффективной вязкости эмульсий на основе овощных пюре от напряжения сдвига при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости и различном содержании крахмала

Структурно-механические свойства крахмальных студней могут быть описаны механической моделью с упругим и эластичным элементами. Пластическое течение для студней не установлено, и предел прочности, соответствующий хрупкому разрыву, наступает раньше, чем достигается предел текучести. При старении студня его упругохрупкие характеристики возрастают. Влияние добавок сахара и поваренной соли (до 10 %) на свойства студня обусловлены их воздействием на растворитель.

Таким образом, введение крахмала в соусные пасты способствует развитию в них кристаллизационной структуры и относительному ослаблению тиксотропной структуры: возрастают прочность системы и темп их разрушения. Органолептическая оценка качества соусных паст не снижается, более того, соусные пасты с крахмалом по консистенции приближаются к соусам с мукой.

На основании данных о влиянии основных компонентов рассмотренных эмульсий (СОМ, овощные пюре) и режимов технологического процесса на структуру готового продукта разработаны научно обоснованные рецептура и технология соусных паст с растительным маслом на основе сушеных овощей (морковь, свекла, капуста), целесообразных для производства в пищевой промышленности.

Рецептурный состав (кг) основного соуса-пасты с растительным маслом на основе сушеных овощей приведен в таблице 17.

Таблица 17 - Рецептурный состав основного соуса-пасты с растительным маслом на основе сушеных овощей
Таблица 17 — Рецептурный состав основного соуса-пасты с растительным маслом на основе сушеных овощей

Технологический процесс производства соусных паст осуществляется следующим образом.

Сушеные овощи помещают в емкость для варки, добавляют к ним воду в девятикратном количестве по отношению к массе овощей и варят в течение 1 ч с момента закипания. В горячем состоянии овощи пропускают через машину для тонкого измельчения вареных продуктов (МИВП). В полученное пюре вводят сухие компоненты: соду, СОМ, крахмал и горчичный порошок. Потом перемешивают и выдерживают смесь для набухания крахмала, белков молока и горчичного порошка в течение 20-25 мин при температуре 40-50°С. После этого в массу вводят соль, сахар и перемешивают с помощью ПУ-0,6 до полного растворения сухих компонентов, а затем постепенно вводят растительное масло до образования грубой эмульсии и добавляют уксусную кислоту.

Полученную грубую эмульсию подвергают термической обработке при температуре 98-100°С в течение 3-5 мин, а затем пропускают через МИВП.

Майонезы

Майонез — это концентрированная сложная тонкодисперсная устойчивая жироводная эмульсия типа масло — вода.

Детальные исследования условий получения стойких пищевых эмульсий типа масло — вода с различными пищевыми эмульгаторами были проведены в МИНХ им. Г. В. Плеханова (ныне Российская экономическая академия) проф. Н. И. Козиным и др. Были изучены эмульгирующие свойства ряда эмульгаторов: сухого яичного желтка, сухого и свежего яичного белка, сухого молока, казеина щелочной обработки, пектиновых веществ и др.

Авторы установили, что для каждого эмульгатора существует своя оптимальная концентрация, обеспечивающая максимальную устойчивость эмульсии. Для каждой концентрации эмульгатора при одинаковой скорости эмульгирования известны оптимальные соотношения между водной и жировой фазами. Количество связанной эмульгаторами воды находится в прямой зависимости от их концентрации и степени дисперсности. Поэтому с повышением концентрации эмульгатора и интенсивности эмульгирования количество несвязанной воды постепенно уменьшается. Установлено, что максимальной устойчивости эмульсии соответствует не только оптимальная концентрация эмульгатора, но и оптимальная степень дисперсности.

В свою очередь, количество диспергированного масла зависит не только от концентрации эмульгатора, но и от остаточного количества воды, не сольватированной при образовании гидратных оболочек.

Уменьшение последней приводит к снижению предельно возможного количества вводимого в эмульсию масла. Таким образом, для каждой концентрации эмульгатора и соответствующей степени его дисперсности существует определенный максимум количества вводимого масла, который определяет предел возможности получения устойчивых высокодиспергированных эмульсий типа масло — вода.

Проф. Н. И. Козиным и др. было изучено влияние входящих в рецептуру майонеза соли, сахара и уксусной кислоты на образование и устойчивость эмульсии. На основании полученных данных авторы пришли к выводу, что влияние различных концентраций сахара (0,5- 5 %), поваренной соли (0-5 %) и уксусной кислоты (0,2-5 %) на величину поверхностного натяжения на границе фаз масло — вода весьма незначительно.

Основными же веществами, обеспечивающими прочность эмульсии типа майонеза, являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), образующие вокруг диспергированных капель масла прочные адсорбционные оболочки.

В отечественных майонезах основными эмульгаторами, обеспечивающими стабильность эмульсии, являются яичный порошок, СОМ и горчичный порошок.

Ниже рассмотрена технология майонеза с заменой в рецептуре эмульгаторов (яичного и горчичного порошков) на овощное пюре, в рецептуре было сохранено сухое обезжиренное молоко. За основу майонеза была принята рецептура соусных паст на основе сушеных овощей, в которой количество масла было увеличено на 50 %.

Предварительные опыты по приготовлению эмульсий с таким количеством масла показали, что при любых концентрациях овощных пюре происходит расслоение эмульсии.

С целью повышения реакционной активности пектиновых веществ в процессе образования белково-полисахаридных комплексов с белками молока была понижена их степень метоксилирования, для чего сушеные овощи подвергали гидротермической обработке в щелочной среде при рН 8-9, которую создавали путем добавления в варочную среду бикарбоната натрия.

Предварительные опыты показали хорошие результаты по получению эмульсии типа масло-вода.

При приготовлении эмульсии сушеные овощи подвергали гидротермической обработке с пятикратным количеством воды при рН среды 8-9 до размягчения ткани. После этого смесь нейтрализовали 80%-ной уксусной кислотой.

В другой емкости растворяли сухие компоненты (СОМ, соль, сахар), соединяли их с вареными овощами при перемешивании, в смесь вводили растительное масло и в конце — лимонную кислоту. Полученную грубую эмульсию пропускали через МИВП.

Устойчивость полученных эмульсий характеризовали по количеству выделенных фаз (масляной и водной) после центрифугирования (таблица 18).

Таблица 18 - Количество отделившихся фаз в эмульсиях в зависимости от концентрации овощных пюре, %
Таблица 18 — Количество отделившихся фаз в эмульсиях в зависимости от концентрации овощных пюре, %

Из результатов следует, что масляная фаза удерживается в эмульсии более прочно, чем водная. При содержании в системе концентрации 2,0 % свекольного пюре масло из системы не выделяется. Видимо, это связано с тем, что пектиновые вещества свеклы после щелочной обработки имеют более высокую молекулярную массу, чем пектиновые вещества моркови и капусты.

 Количество выделившейся в системах влаги со всеми овощными пюре свидетельствует о наличии в системах значительного объема слабосвязанной влаги. Чтобы связать избыток влаги, считали целесообразным ввести в системы крахмал, для чего после растворения СОМ и соединения всех компонентов содержимое нагревали до кипения и вносили крахмал. Затем смесь охлаждали до 50°С и вводили растительное масло.

Грубую эмульсию пропускали через МИВП и определяли устойчивость эмульсии (таблица 19).

Таблица 19 - Количество отделившихся фаз в эмульсии в зависимости от концентрации крахмала, %
Таблица 19 — Количество отделившихся фаз в эмульсии в зависимости от концентрации крахмала, %

Увеличение количества крахмала в эмульсии снижает выделение жидкой фазы, и по достижении им 1 %-ной концентрации эмульсия становится устойчивой.

Характеристика устойчивости эмульсии с различными количествами СОМ приведена в таблице 20. Количество овощных пюре в системах было принято на основании ранее проведенных исследований (см. таблицу  18).

Таблица 20 - Количество отделившихся фаз в эмульсии в зависимости от концентрации СОМ (масло - 50 %, морковное пюре - 3 %, сухие компоненты), %
Таблица 20 — Количество отделившихся фаз в эмульсии в зависимости от концентрации СОМ (масло — 50 %, морковное пюре — 3 %, сухие компоненты), %

Из полученных результатов следует, что 3%-ная концентрация СОМ является оптимальной и обеспечивает устойчивую эмульсию.

Аналогичные данные были получены для эмульсий с капустным и свекольным пюре.

Оптимальными концентрациями основных компонентов майонезных эмульсий с овощным пюре являются: масло растительное -50, морковное пюре — 3 или свекольное — 2, или капустное — 4, крахмал — 1.

Агрегативная устойчивость эмульсии обусловлена главным образом структурно-механическими свойствами адсорбционных межфазных слоев. Важной характеристикой их структурно-механических свойств является предельное напряжение сдвига. Предварительные измерения показали, что данная величина после образования МАС непрерывно увеличивается в течение 4-6 ч, что связано с постадсорбционным упорядочением структуры МАС во времени. Последующие замеры проводили через 6 ч после образования слоя.

Проведенные лабораторные исследования и производственные испытания позволили установить влияние компонентов эмульсий и режимов производственного процесса на устойчивость готового продукта и предложить технологию майонезных паст с овощными пюре.

Рецептурный состав майонезных паст с овощными пюре, отработанный в производственных условиях, приведен в таблице 21.

Технологическая схема производства майонезных паст с овощными пюре заключается в следующем. Сушеные овощи (морковь, свеклу или белокочанную капусту) варят в воде в соотношении 1:5 в присутствии соды в количестве, предусмотренном рецептурой, 5-7 мин до размягчения, непрерывно помешивая.

К размягченным овощам добавляют 80%-ную уксусную кислоту для нейтрализации щелочной среды. Подготовленную овощную массу подвергают тонкому измельчению до размеров частиц 40-60 мм.

Таблица 21 - Рецептурный состав майонезных паст с овощными пюре, %
Таблица 21 — Рецептурный состав майонезных паст с овощными пюре, %

Одновременно с варкой овощей растворяют сухие компоненты (соль, сахар-песок, СОМ, крахмал), кроме лимонной кислоты, нагревают и интенсивно перемешивают в течение 15-20 мин при температуре 80-85°С.
Далее измельченные овощи перемешивают с раствором сухих компонентов и еще раз пропускают через коллоидную мельницу, где растительная ткань дополнительно измельчается до частиц размером 15-25мкм. Именно в этот период белки молока взаимодействуют с полисахаридами клеточных стенок. Продолжительность цикла составляет 5-7 мин. Затем в смесь вводится растительное масло в течение 5-7 мин и осуществляется эмульгирование масла за счет интенсивного механического воздействия на массу.

Полученную эмульсионную массу соединяют с лимонной кислотой, дополнительно перемешивают и гомогенизируют.

Готовые майонезные пасты имеют однородную пастообразную консистенцию, приятный кисловатый вкус, прочную структуру, при нагревании не расслаивающуюся.

Одним из важнейших показателей качества майонезных паст являются структурно-механические свойства. Знание этих свойств необходимо для характеристики состояния системы, получения продукта с заданными свойствами, контроля и регулирования технологического процесса производства, а также для характеристики процессов, протекающих при производстве майонезных паст с овощным пюре.

Структурно-механические характеристики майонезных паст и традиционного майонеза «Провансаль», вырабатываемого отечественной промышленностью, снимали на ротационном вискозиметре «Реотест-2». На этом приборе определяли предельное напряжение сдвига и эффективную вязкость в зависимости от скорости сдвига (рисунок 7).

1-майонезной пасты; 2- майонеза «Провансаль»

Рисунок 7 - Зависимость эффективной вязкости от напряжения сдвига
Рисунок 7 — Зависимость эффективной вязкости от напряжения сдвига

По величине предельного напряжения сдвига оценивали прочность майонезных паст. Этот показатель определяет практическую границу между состоянием покоя и пластическим течением под действием того минимального напряжения, при приложении которого происходит течение.

Майонезные пасты имеют более густую консистенцию и более прочную структуру, чем традиционный майонез «Провансаль». Установленные структурно-механические показатели для паст и майонеза «Провансаль» коррелируют с их органолептическими показателями.

Реологические кривые течения майонезной пасты и майонеза «Провансаль», снятые при 20°С, показаны на рисунок 8.

Кривые течения являются характерными для структурированных жидкостей. Так как значения напряжения сдвига для майонезных паст с различными овощными пюре были весьма близкими, то в дальнейшем, чтобы не обременять рисунки и таблицы, приводятся данные длямайонезной пасты с морковным пюре, которая далее в тексте будет называться просто майонезной пастой. 

Рисунок 8 - Реологические кривые течения майонезной пасты при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости
Рисунок 8 — Реологические кривые течения майонезной пасты при восходящем (1) и нисходящем (2) изменении градиента скорости

При малых величинах напряжения сдвига наблюдается малое течение, а малый наклон кривой свидетельствует о высокой вязкости и, следовательно, неразрушенной структуре майонезной пасты. При увеличении напряжения сдвига наблюдается резкое увеличение скорости сдвига и происходит интенсивное разрушение пространственной структуры майонезной пасты. При этом эффективная вязкость падает с увеличением напряжения сдвига, достигая значения наименьшей эффективной вязкости при 70-80 Па. Вследствие неравномерного разрушения структуры эффективная вязкость уменьшается
неравномерно.

Кривую зависимости эффективной вязкости от напряжения сдвига условно можно разделить на три зоны:

  1. эффективная вязкость лавинно падает;
  2. незначительно изменяется;
  3. практически постоянная эффективная вязкость, характерная для твердообразных условнопластичных тел.

Такое реологическое поведение майонезной пасты, по-видимому, обусловлено зависящим от величины напряжения сдвига соотношением разрушенных и восстановленных связей структуры.

При равной величине напряжения сдвига в ходе его возрастания и снижения были получены две несовпадающие кривые, показывающие, что разрушенная структура за время опыта не успевает восстановиться до первоначального состояния. Однако после 30-минутной  выдержки разрушенной системы структура в значительной степени восстанавливается.

Таким образом, эмульсия, стабилизированная морковным пюре, обладает тиксотропными свойствами, что позволяет отнести ее к числу структурированных систем.

Результаты исследования реологических характеристик майонезной пасты показывают, что она является упруговязкопластичным телом. Так как эмульсия типа майонеза сравнительно чувствительна к изменению температуры, то реологические свойства майонезной пасты исследовались при разных температурах: 20, 40, 60 и 80 °С.

Близкий темп между увеличением или понижением величины статического и динамического напряжения сдвига в зависимости от температуры майонезной пасты позволяет говорить, что образующиеся или разрушающиеся при этом связи у различных элементов системы в равной степени ответственны за ее упругие и пластические свойства (таблица 22).

Таблица 22 - Предел текучести майонезной пасты в зависимости от температуры, Па
Таблица 22 — Предел текучести майонезной пасты в зависимости от температуры, Па

С повышением температуры системы предельное напряжение сдвига уменьшается, что свидетельствует о частичном разрушении структуры при нагревании (рисунок 9).

Рисунок 9 - Кривые течения майонезной пасты при температурах, оС: 1-20; 2-40; 3-60; 4-80
Рисунок 9 — Кривые течения майонезной пасты при температурах, оС: 1-20; 2-40; 3-60; 4-80

Поскольку майонезные пасты рекомендуются не только к холодным, но и к горячим блюдам, представляло интерес изучение термической устойчивости майонезной пасты при температуре 80оС в течение 2ч, так как при реализации блюд и изделий на предприятиях общественного питания продукция выдерживается дополнительно при этой температуре.

Хранение майонезной пасты на мармите несколько снижает ее эмульсионную устойчивость. При этом отделение фаз не превышает значений, допустимых ОСТом на традиционный майонез. Следовательно, майонезные пасты, стабилизированные морковным пюре, достаточно устойчивы при хранении при температуре 80°С.

Для того чтобы установить оптимальные режимы и сроки хранения майонезной пасты, необходимо было изучить физико-химические и микробиологические изменения, протекающие в майонезной пасте в процессе хранения при разных температурных режимах, и приводящие к изменению структуры соусов, качества жиров, органолептических показателей.

Таблица 23 - Эмульсионная устойчивость майонезной пасты после нагревания в зависимости от продолжительности хранения
Таблица 23 — Эмульсионная устойчивость майонезной пасты после нагревания в зависимости от продолжительности хранения
Таблица 24 - Напряжение сдвига майонезных паст в зависимости от скорости сдвига, Па
Таблица 24 — Напряжение сдвига майонезных паст в зависимости от скорости сдвига, Па

Для исследования выработанная партия майонезных паст с морковным, свекольным и капустным пюре расфасована в стеклянные банки вместимостью 250 г, герметически закупорена и заложена на хранение при двух температурных режимах: 18-20 и 3-7°С.

Предварительные органолептические и микробиологические исследования показали целесообразность хранения майонезных паст до 30 дней при температуре 3-7°С. Поэтому исследования образцов проводились через каждые 5 дней в течение этого времени. Определяли следующие показатели майонезных паст: структурно-механические характеристики, устойчивость эмульсии, а также качественные показатели растительного масла.

1 – свежеприготовленной; 2 — после 30-дневного хранения при температуре 3-7°С; 3 — после 10-дневного хранения при температуре 18-20 °С

Рисунок 10 - Реологические кривые течения майонезной пасты
Рисунок 10 — Реологические кривые течения майонезной пасты

Структурно-механические характеристики майонезной пасты с морковным пюре, хранившейся при различных температурах, представлены на рис. 20, на котором видно, что установленный ранее характер реологических кривых пасты сохраняется. Однако в конце хранения майонезной пасты наблюдается снижение ее прочностных характеристик, особенно хранившейся при комнатной температуре. Следовательно, в процессе хранения происходит некоторая дестабилизация структуры майонезной пасты.

Аналогичные данные были получены для майонезных паст со свекольным и капустным пюре.

Стабильность эмульсионной структуры майонезной пасты в процессе хранения определяли органолептически и экспериментально. В течение всего периода хранения (0-30 сут.) при температуре 3- 7°С эмульсионная структура пасты остается устойчивой.

Поскольку основной и наиболее лабильной частью майонезной пасты является масло, изменения, возникающие в процессе хранения, прежде всего должны быть отнесены за счет этого компонента. Качественные показатели растительного масла майонезной пасты в процессе хранения представлены в таблице 25.

Таблица 25 - Показатели качества растительного масла майонезной пасты в процессе хранения при температуре 3-7 °С
Таблица 25 — Показатели качества растительного масла майонезной пасты в процессе хранения при температуре 3-7 °С

При температуре хранения майонезной пасты 3-7°С кислотное число жира изменяется от 0,38 до 0,78 мг КОН/г. Незначительно увеличивается перекисное число. Результаты исследований жира по тиобарбитуровому числу показали, что реакция образования вторичных продуктов окисления — альдегидов идет быстрее реакции образования перекисей.

При комнатной температуре хранения майонезной пасты процессы гидролиза жира протекают интенсивнее, в результате чего кислотное число увеличивается к концу хранения более чем в 1,5 раза по сравнению с исходным значением. Количество первичных продуктов окисления (гидроперекиси), выраженное через перекисное число, возрастает незначительно. Тиобарбитуровое число в конце хранения пасты при комнатной температуре достигает значений, свидетельствующих о неглубоких изменениях масла.

Для микробиологических исследований майонезную пасту готовили в лабораторных условиях при соблюдении рецептуры. Приготовленный образец пасты разливали в чашки Петри с диаметром 10 см и ставили на хранение при температуре 3-7 и 18-20°С.

При хранении майонезной пасты при температуре 3-7°С общее микробиальное число возрастает к концу 40-го дня на 151 %, что несколько превышает допустимые значения, установленные требованиями нормативно-технической документации. Остальные показатели не изменяются в процессе хранения.

При хранении майонезной пасты при температуре 18-20°С на 5-й день общее содержание микроорганизмов увеличивается на 35 % и появляются дрожжи, количество которых возрастает в конце хранения в 44,5 раза.

Таким образом, на основании проведенных исследований в качестве оптимальных условий хранения майонезной пасты были рекомендованы температура 3-7°С и продолжительность хранения до 30 дней, гарантирующие сохранность качества продукции.

Мороженое

Структура и консистенция мороженого во многом зависят от свойств стабилизаторов. Действие стабилизаторов проявляется в связывании ими свободной воды и повышении вязкости смесей, благодаря чему увеличивается их взбитость и возрастает дисперсность воздушной фазы мороженого, а также понижается дестабилизация жировой фазы. Стабилизатор способствует образованию мелких кристаллов льда в процессе замораживания и хранения, что обеспечивает эластичную консистенцию и уменьшает скорость таяния ледяных кристаллов.

Отечественная промышленность в качестве стабилизаторов мороженого использует различные остро дефицитные продукты: желатин, агар, агароид, альгинат натрия, пектин, крахмал. Поэтому в производстве мороженого в качестве стабилизатора чаще используют пшеничную муку, а изыскание других веществ, обладающих стабилизирующим эффектом на структуру мороженого, является актуальной задачей.

Полученные ранее результаты по гидротермической обработке овощей в средах с различным рН позволили использовать в качестве стабилизатора для мороженого овощи после их гидротермической обработки при рН среды 3-3,5, что позволяет ускорить гидролиз протопектина и в большей степени сохранить его желирующие свойства.

Предварительные экспериментальные проработки позволили принять следующую технологию производства мороженого с овощными стабилизаторами.

Сырые овощи промывали, очищали, измельчали на машине для тонкого измельчения сырых овощей и добавляли к ним кристаллическую лимонную кислоту в количестве, обеспечивающем рН среды в интервале 3-3,5. Подкисленные овощи для растворения и диффузии кислоты в продукт выдерживали 30 мин.

Предусмотренное рецептурой сырье, кроме стабилизатора, загружали в смеситель, где сухие компоненты растворялись при температуре 35-40°С, затем вводили подготовленные овощи, перемешивали и перекачивали в пастеризатор. Пастеризацию проводили при 85°С в течение 10 мин.

В процессе пастеризации происходит гидролиз протопектина клеточных стенок овощей, и образующийся растворимый пектин переходит во внешнюю среду.

После пастеризации смесь фильтровали и направляли в гомогенизатор с последующим охлаждением до 2-6°С. Подготовленная смесь созревала в течение 24 ч при температуре 4-6°С, после чего ее подвергали фрезерованию. Температуру смеси перед фрезерованием устанавливали в пределах от 4 до 8°С, а после фрезерования — 6±0,5 °С, что необходимо для получения оптимальной дисперсности воздушной фазы. Затем мороженое фасовали в бумажные стаканчики, укладывали в картонные короба и помещали в морозильную камеру для закалки при температуре -30°С.

Исследуемые образцы хранились при температуре -18°С в течение 2-х месяцев. Температура в холодильной камере фиксировалась термографом и составляла — (18±2)°С. Относительная влажность воздуха фиксировалась гигрографом и составляла 80-85 %. После закалки проверяли взбитость мороженого, скорость таяния и органолептические показатели.

В соответствии с действующими технологическими инструкциями, в производственных условиях были изготовлены образцы мороженого, которое содержало сухих веществ 29 %, жира 3 %, сухих обезжиренных веществ молока 10 %, сахара 16 %. Как контрольный образец использовали мороженое, в котором в качестве стабилизатора применяли желатин.

Физико-химические показатели молочной смеси мороженого, изготовленного с различными стабилизаторами, приведены в таблице 26.

Таблица 26 - Основные физико-химические показатели молочной смеси мороженого, изготовленного с различными стабилизаторами
Таблица 26 — Основные физико-химические показатели молочной смеси мороженого, изготовленного с различными стабилизаторами

Плотность молочной смеси мороженого с овощными стабилизаторами не отличается от аналогичной смеси мороженого с желатином.

Вязкость молочных смесей и взбитость мороженого со всеми стабилизаторами практически одинаковы с контрольными образцами. Однако сопротивление таянию образцов мороженого с овощными стабилизаторами в 1,2 раза выше аналогичного показателя для мороженого с желатином.

Мороженое с морковным и свекольным стабилизаторами характеризовалось хорошей взбитостью, сопротивлением таянию, эластичной консистенцией, микрокристаллической структурой, хорошим вкусом, ароматом и цветом, свойственным использованным овощам. Мороженое с капустным стабилизатором имело специфический неприятный привкус несвежей капусты, который сохранялся на протяжении всего периода хранения, поэтому в дальнейшем его не использовали.

Следовательно, пектиновые вещества овощных пюре, обработанных при рН 3-3,5 и температуре 85°С, обладают стабилизирующим эффектом на структуру мороженого.

Кривые течения (рисунок 11) молочных смесей мороженого, изготовленного с овощными стабилизаторами, свидетельствуют, что по сравнению с аналогичной смесью с желатином они обладают более выраженными неньютоновскими свойствами.

1,3 - с морковным пюре; 2,4 - с желатином Рисунок 11 - Зависимость эффективной вязкости (1,2) и напряжения сдвига (3,4) от скорости сдвига молочных смесей мороженого с различными стабилизаторами
1,3 — с морковным пюре; 2,4 — с желатином
Рисунок 11 — Зависимость эффективной вязкости (1,2) и напряжения сдвига (3,4) от скорости сдвига молочных смесей мороженого с различными стабилизаторами

Кривые течения и зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига молочных смесей мороженого, изготовленного без стабилизаторов, приближаются к прямой линии. Дальнейшее повышение скорости сдвига почти не изменяет вязкости, и кривая переходит в прямую линию (рисунок 12).

 

Рисунок 12 - Зависимость эффективной вязкости (1,2) и напряжения сдвига (3,4) от скорости сдвига молочных (1,3) и сливочных (2,4) смесей мороженого без стабилизатора
Рисунок 12 — Зависимость эффективной вязкости (1,2) и напряжения сдвига (3,4) от скорости сдвига молочных (1,3) и сливочных (2,4) смесей мороженого без стабилизатора

Полученные реологические характеристики подтверждают стабилизирующий эффект овощных пюре на структуру молочных смесей мороженого. Установить оптимальные концентрации овощных стабилизаторов возможно на основании реологических характеристик смесей мороженого.

С различными концентрациями каждого из стабилизаторов изготавливали по пять образцов молочного мороженого, для которых определяли вязкость и взбитость (таблица 26). Из полученных данных следует, что в качестве оптимальной концентрации стабилизаторов следует принять 2,0 % овощных пюре, которые обеспечивают требуемые показатели качества мороженого.

Напряжение сдвига и эффективная вязкость молочных смесей мороженого с различными стабилизаторами в зависимости от скорости сдвига представлены на рисунках 11,12.

Известно, что низкие концентрации (до 3,5 %) молочного жира существенно не влияют на вязкость смесей мороженого. На реологические свойства смесей мороженого заметное действие оказывает увеличение концентрации в них молочного жира до 10 % и выше.

Вязкость сливочных смесей со всеми стабилизаторами возрастает по сравнению с вязкостью молочных с теми же стабилизаторами. При этом вязкость сливочных смесей, изготовленных со свекольным пюре, почти в 3 раза, а с морковным пюре в 2,5 раза превышает вязкость аналогичной смеси мороженого с желатином.

Так, при скорости сдвига 81с-1 и установлении равновесия эффективная вязкость сливочной смеси, изготовленной со свекольным пюре, составила 353,6 Па•с, с морковным — 273,8, с желатином — 109,5, а без стабилизатора — 27,5 Па • с. Таким образом, наиболее высокую эффективную вязкость имеет смесь сливочного мороженого со свекольным пюре.

Следует отметить увеличение в 4-5 раз эффективной вязкости сливочных смесей с морковным и свекольным пюре по сравнению с вязкостью молочных смесей с этими стабилизаторами, что, по видимому, объясняется эмульгирующими свойствами пектиновых веществ, которые проявляются ими в период гомогенизации смесей мороженого, когда дисперсность их жировой фазы резко возрастает. В это время, по-видимому, происходит активная адсорбция на поверхности раздела жировой и дисперсионной фаз пектиновых веществ  овощных пюре.

Характер реологических кривых исследуемых смесей сливочного мороженого (рисунок 13) свидетельствует, что вязкость сливочных смесей мороженого, изготовленного с овощным пюре, снижается постепенно с увеличением скорости сдвига во всем диапазоне измерений от 27 до 1312 с-1. Вязкость же сливочных смесей с желатином изменяется несколько иначе: более резко в диапазоне скоростей 27-473 с-1, а в дальнейшем при увеличении скоростей сдвига практически остается неизменной.

Таблица 27 - Изменение физико-химических и органолептических показателей мороженого в зависимости от концентрации стабилизаторов
Таблица 27 — Изменение физико-химических и органолептических показателей мороженого в зависимости от концентрации стабилизаторов

Характер кривых на рисунке 13 позволяет отнести сливочные смеси мороженого с овощными пюре к псевдопластическим неньютоновским жидкостям. Причем неньютоновские свойства в них проявляются в большей степени, чем в молочных смесях.

Для характеристики стабилизирующего эффекта овощных стабилизаторов в подобных системах исследовали реологические свойства смесей мороженого с овощными стабилизаторами и повышенным содержанием молочного жира. В состав смесей входило 35 % сухих веществ, 10 % молочного жира 15% сахара, 10 % сухих обезжиренныхвеществ молока. Контрольный образец производили с желатином.

Подготовку и измерение сливочных смесей мороженого проводили  так же, как и молочных. Результаты приведены на рисунке 13.

1,3 - с морковным пюре; 2,4 - с желатином Рисунок 13 - Зависимость эффективной вязкости (1,2) и напряжения сдвига (3,4) от скорости сдвига сливочных смесей мороженого с различными стабилизаторами
1,3 — с морковным пюре; 2,4 — с желатином
Рисунок 13 — Зависимость эффективной вязкости (1,2) и напряжения сдвига (3,4) от скорости сдвига сливочных смесей мороженого с различными стабилизаторами

Несмотря на то что жир весьма способствует повышению вязкости сливочных смесей мороженого, а следовательно, влияет на консистенцию мороженого, решающее воздействие на реологические свойства сливочных смесей мороженого оказывают стабилизаторы. Это подтверждается тем, что эффективная вязкость сливочных смесей мороженого с морковным и свекольным пюре в 2,2 раза, с желатином в 1,7 раза выше вязкости аналогичной смеси, изготовленой без стабилизатора.

Величина напряжения сдвига сливочных и молочных смесей мороженого, изготовленного с овощным пюре и желатином, в зависимости от скорости сдвига свидетельствует, что для этих смесей характерно явление гистерезиса, т. е. они обладают тиксотропными свойствами.

Данные, характеризующие качество мороженого с овощными стабилизаторами, приведены в таблицах 26, 27. Образцы мороженого, изготовленного с морковным и свекольным пюре (стабилизаторами), по своей взбитости превышают контрольный образец. Они имеют также более высокую степень дисперсности воздушной среды. Средний диаметр воздушных пузырьков в мороженом, приготовленном с морковным стабилизатором, составляет 56 мкм, со свекольным — 35, с желатином — 58 мкм. Следовательно, предлагаемые стабилизаторы не только повышают вязкость смеси, подвергаемой фрезерованию, но и повышают дисперсность и устойчивость ее воздушной фазы.

Одним из существенных показателей качества мороженого является его сопротивление таянию, которое в основном зависит от свойств применяемого стабилизатора. Образцы мороженого, изготовленного с морковным и свекольным стабилизаторами, по сопротивлению таяния несколько превышали контрольный образец.

Также важным показателем, характеризующим в определенной степени свойства стабилизатора, является предельное напряжение сдвига, представляющее собой критическую величину, при которой происходит деформация его структуры. Из исследованных образцов мороженого наименьшим предельным напряжением сдвига отличалось мороженое со свекольным и морковным пюре.

Органолептическая оценка мороженого, изготовленного с морковным и свекольным стабилизаторами, приведена в таблице 28.

Таблица 28 - Органолептические показатели качества мороженого, баллы
Таблица 28 — Органолептические показатели качества мороженого, баллы

Несмотря на то что мороженое относится к продуктам, трудно поддающимся длительному хранению, его хранят в течение 2-3 мес. для создания определенных запасов на летний период.

В процессе хранения мороженого происходят изменения его физико-химических, органолептических и микробиологических показателей, которые в той или иной степени влияют на структуру и консистенцию продукта в результате увеличения в нем кристаллов льда.

Процесс структурообразования в мороженом протекает с переменным повышением и снижением прочности структуры.

Существенным показателем, характеризующим структуру мороженого, является предельное напряжение сдвига, величина которого для мороженого, хранившегося в течение 2 мес., приведена в таблице 29.

Таблица 29 - Предельное напряжение сдвига молочного мороженого, изготовленного с овощными стабилизаторами, в процессе хранения, Па
Таблица 29 — Предельное напряжение сдвига молочного мороженого, изготовленного с овощными стабилизаторами, в процессе хранения, Па

Предельное напряжение сдвига, характеризующее прочность структуры мороженого, в образцах его со свекольным и морковным стабилизаторами в течение 30 сут. хранения изменяется незначительно, а через 45 сут. увеличивается соответственно на 30,9 и 31,2 %, а с желатином — на 33,3 %. Через 60 сут. изменение этого показателя для всех образцов мороженого увеличилось до 47-48 %. Следовательно, прочность структуры мороженого с овощными стабилизаторами по сравнению с аналогичным показателем мороженого с желатином в течение 45 сут. его хранения изменяется незначительно.

С целью использования пюре из яблок и моркови для приготовления мягкого мороженого Н.Ш. Кулиевым исследованы их эмульгирующие свойства и роль в стабилизации масляной эмульсии, а также влияния механического воздействия и низких температур на свойства эмульсии.

Установлено, что эмульсии с морковным пюре обладают большей устойчивостью, чем эмульсии с яблочным. Подобные результаты объясняются тем, что морковное пюре при равном содержании сухих веществ с яблочным содержит больше пектиновых веществ, которые выступают в качестве эмульгаторов как непосредственно, так и в составе белково-полисахаридных комплексов. Повышенная склонность пектиновых веществ моркови к образованию белково-полисахаридных комплексов обусловлена их средней степенью метоксилирования.

Сопоставимый анализ эмульгирующей способности яблочного и морковного пюре и крахмала картофельного желирующего с яблочным соком в качестве контроля показывает, что фруктово-овощные пюре обладают относительно высокой эмульгирующей способностью.

Образуемые ими эмульсии при содержании пюре в количестве выше 3 % на сухое вещество более устойчивы к механическим воздействиям и низким температурам. Взбитая устойчивая пенная структура продукта формируется при введении в смесь мороженого яблочных и морковных пюре и паст в количестве 3 и 7,3 % соответственно. Пенные характеристики полученных систем близки к аналогичным показателям стандартной смеси мороженого (таблица 30).

Таблица 30 - Показатели качества пенной структуры смесей мороженого в зависимости от концентраций яблочных и морковных пюре и паст
Таблица 30 — Показатели качества пенной структуры смесей мороженого в зависимости от концентраций яблочных и морковных пюре и паст

Поскольку устойчивость эмульсионной структуры зависит от дисперсности масляной фазы, в работе были рассмотрены два варианта последовательности введения масла в смеси мороженого: первый вариант предусматривал введение масла в готовую смесь мороженого, т.е. после добавления всех прочих компонентов системы, второй вариант предусматривал введение масла в смесь после восстановления СОМ, а затем в приготовленную начальную эмульсию при непрерывном перемешивании добавляли пюре или пасту. По дисперсности масляной фазы приготовленные по первому варианту (dср =2,2-2,8 мкм) смеси мороженого уступали приготовленным по второму варианту (dср  = 1,8-2,0 мкм) .