Дослідження впливу цукрозамінників на піноутворюючу здатність меланжу

Стійкість піни значною мірою залежить від ступеню її дисперсності: недостатньо збита система погано зберігає форму, має невисоку міцність між фазних адсорбційних шарів і в поєднанні з рецептурними компонентами швидко зменшується в об’ємі; тривале збивання приводить до втрати пінної еластичності, появи крихкості і повного розшарування системи. Більшість науковців вважають, що введення цукру стабілізує систему. Цукор підвищує поверхневий натяг водних розчинів, і відповідно, утруднює їх піноутворення. З іншого боку, з підвищенням концентрації цукру збільшується в’язкість рідини у плівках піни, що уповільнює їх руйнування і підвищує стабільність пін. Який з названих факторів буде мати перевагу у великому ступені залежить від температури, так як з підвищенням температури зменшується як поверхневий натяг так і в’язкість розчинів.

При збиванні суміші відбувається розчинення цукру і диспергування повітря. Поступово утворюється густа піна з розвинутою поверхнею розділу фаз. Така система має надлишок поверхневої енергії, вона термодинамічно нестійка і має здатність самовільно скорочувати поверхню розділу фаз. Тому після припинення збивання піна починає руйнуватись внаслідок витікання надлишкової рідини з плівок та синерезису піни, дифузного переносу газу від маленьких пухирців до великих. Це призводить до потоншення плівок, що викликає зближення та злиття окремих пухирців повітря, тобто відбувається коалесценція піни.

Піноутворення та стійкість піни залежить як від технологічних параметрів її приготування (температура, швидкість та тривалість збивання), так і від природи та властивостей її складових. При аналітичному огляді літературних джерел не було знайдено інформації стосовно впливу цукрозамінників: еритрітолу, ізомальтулози, мальтиту на утворення та стійкість кондитерських пін. Тому нами проведено комплекс досліджень по визначенню впливу цукрозамінників на кінетику піноутворення. При промисловому виробництві бісквітів в якості піноутворювача здебільшого використовується меланж. Оптимальна в'язкість меланжу, яка забезпечує найбільш високі показники якості бісквітного напівфабрикату дорівнює 2,8...3,0 Па·с, а оптимальною вважають температуру 10...20ºС. Тому першим етапом наших досліджень було визначити кінетику піноутворення меланжу (Рис. 3.2) та стійкості його піни (Рис. 3.3).

Рис. 3.4 Кінетика піноутворення меланжа Рис. 3.3 Стійкість піни меланжа

Для визначення впливу цукрозамінників на кінетику піноутворення меланжу ми готували суміш меланж:цукрозамінник при співвідношенні 1:0,6. Результати досліджень наведено на рисунку 3.4. Температура, за якої проводили збивання дорівнювала 20ºС. Вибір температури і співвідношення меланж: цукрозамінник обумовлено умовами виготовлення бісквіта за основним способом.

Рис. 3.5 Кінетика піноутворення системи меланж- цукор/цукрозамінник

При дослідженні кінетики піноутворення систем меланж-цукор / цукрозамінник спостерігається чотири періоди: І - збільшення ПУЗ з великою швидкістю, ІІ - період збивання характеризується поступовим зменшенням швидкості збільшення ПУЗ, ІІІ - максимальне стале значення ПУЗ, IV – зменшення об’єму піни.

Аналіз отриманих даних показує, що максимальне піноутворення притаманне системі з еритрітолом, мінімальне- з ізомальтом. З графіку (Рис. 3.4) видно, що сталого значення піноутворювання системи з цукром досягають на 12 хв, фруктозою на 13 хв, з ізомальтулозою на 3 хв, з мальтитом на 14 хв, з еритрітолом на 13 хв, з ізомальтом на 3 хв.

Як вже було зазначено на процес піноутворення впливає ряд факторів, зокрема температура збивання. Внаслідок цьго представило науковий інтерес визначити вплив температури на процес піноутворення системи меланж/ цукрозамінник. Вибір температури дослідження обумовлений тим, що відомий теплий спосіб приготування бісквіта, за яким суміш меланж-цукор підігрівають до 40...45ºС і за цих температур проводять збивання.

Рис. 3.6 Максимальна піноутворююча здатність систем меланж-цукор/ цукрозамінник

1- меланж-цукор; 2- меланж-фруктоза; 3- меланж-ізомальтулоза; 4- меланж-мальтит; 5- меланж-еритрітол; 6- меланж-ізомальт.

Аналізуючи результати досліджень можна зробити висновок, що збільшення температури збивання сприяє кращому піноутворенню в масах на цукрі та цукрозамінниках. Так при збільшенні температури збивання з 20ºС до 40ºС максимальна піноутворююча здатність суміші меланж:цукор/ ізомальтулоза/мальтит/ізомальт збільшується на 13%, меланж:еритрітол на 10%, меланж:фруктоза на 15%.

В той же час при зниженн температури збивання з традиційних 20ºС до 10ºС спостерігається зменщення піноутворення суміші меланж:цукор/мальтит/ ізомальтулоза/еритрітол/ізомальт на 13%, суміші меланж:фруктоза на 10%.

Збільшення піноутворення при підвищенні температури обумовлено тим, що при нагріванні жир, який знаходиться в жовтку, розтоплюється, в'язкість системи зменшується, і відповідно покращується піноутворення.

Для виробництва бісквітів, окрім піноутворюючої здатності системи, велике значення має стійкість піни, бо не уся маса після збивання відразу надходить на флрмування та термооброблення. Тому представляло інтерес визначити, як цукор/цукрозамінник впливає на стійкість піни. Піну після збивання витримували при кімнатній температурі (20...22ºС) протягом двох годин (рисунок 3.6).

Аналіз отриманих даних показазує позитивний вплив цукру та цукрозамінників на стійкість піни. Так, стійкість піни суміші меланж-цукор відносно стійкості піни меланжу збільшується на 28%. Підвищення стійкості піни на цукрі пояснюється збільшенням в'язкості міжфазної рідини, яка затримує витікання її каналами між пухирцями повітряної фази.

Через 30 хв після вистоювання піна отримана в присутності ізомальту не зруйнувалась. Це можна пояснити, крім збільшення в'язкості системи наявністю твердих часточок, які залишились у системі внаслідок того, що розчинність ізомальту мінімальна. Порівняно з ізомальтом, піна отримана в присутності цукру зруйнувалась на 7,06%, фруктози- на 4,92%, еритрітолу- на 8,2%, ізомальтулози- на 11,29%, мальтиту- на 4,92%.

Рис. 3.7 Стійкість піни системи меланж-цукор/цукрозамінник при вистоюванні

Піна- це дисперсна система, яка складається з чарунок- пухирців газу,

розділених плівками рідини або твердим тілом. Зазвмчай газ (повітря) розглядають як дисперсну фазу, рідину (тверде тіло)- як безперервне дисперсійне середовище.

Структура піни визначається співвідношенням об'ємів повітряної і рідкої фаз. Залежно від цього співвідношення чарунки піни можуть мати сферичну чи багатогранну (поліедричну) форму. Геометрична форма пухирців повітря у піні залежить від співвідношення об'ємів дисперсійної фази та дисперсійного середовища, ступеню полідисперсності піни та способу пакування пухирців. У монодисперсній піні деформація сферичних пухирців з виникненням плівок у місцях контакту розвивається, якщо вміст газу в системі досягає ~ 50%. У полідисперсній піні перехід до поліедричної форми починається, як стверджують деякі вчені, при кратності піни n > 4. На думку П.М. Круглякова та Д.Р. Ексерової, перехід до поліедричної форми починається при n < 4, що більш обгрунтовано.

До найбільш обгрунтованих параметрів, що характеризують піну, відносяться: кратність, дисперсність і стійкість піни. Стабільність високостійких пін, до яких належать кондитерські піни, пояснюється наявністю в плівках високов'язкого, механічно міцного адсорбованого шару з молекул піноутворювача.

Грунтуючись на результатах досліджень максимальної піноутворюючої здатності нами проведено дослідження по визначенню структурних характеристик піни, отриманої з різними цукрозамінниками. Результати досліджень наведені в таблиці 3.5.

Таблиця 3.5

Параметри стуктурних характеристик пін

Показник	Меланж-цукор	меланж-ізомальт	меланж-фруктоза	меланж-еритрітол	меланж-ізомальтулоза	меланж-мальтит
Об'єм дисперсійного середовища, Vд.с.,см³	61,54	68,93			66,47
Об'єм піни, Vп,см³	120,63	108,32	115,7	147,71	142,78	132,94
Об'єм повітряної фази, Vп.ф.,см³	59,09	39,39	51,7	83,71	76,31	68,94
Об'ємна концентрація повітря у піні, Сv	0,49	0,36	0,45	0,57	0,53	0,52
Кратність піни, nп	1,96	1,57	1,81	2,31	2,15	2,08

Згідно з даними, які були отримані можна сказати, що максимальне насичення повітряною фазою притаманне системі меланж-еритрітол, а мінімальне системі меланж-ізомальт. Якщо об'ємну концентрацію повітря у піні отриманій на основі цукру прийняти за 100%, то об'ємна концентрація повітря у піні на ізомальті становитиме 73,5%; на фруктозі- 91,8%; на еритрітолі- 116,3%; на ізомальтулозі- 108,2%; на мальтиті- 106,1%.

Кількісною характеристикою піни є її кратність. Кратність піни дає можливість встановити у скільки разів об'єм піни перевищує об'єм рідини, що взятий для її формування. Максимальну кратність піни має система меланж-еритрітол, а мінімальну система меланж-ізомальт.

При випіканні бісквіту тісто переходить у новий етап. Складові його частини (крохмаль, білки) підлягають істотним змінам- з вологого сметаноподібного (пастоподібного) тіста утворюється суха на дотик пориста маса з роговілих білків на які нашарований затвердівший частково клейстеризований крохмаль. При випіканні бісквіту білкові речовини втрачають вологу, зменшуються в об'ємі та затвердівають. Додавання цукру затримує коагуляцію яєчного білка. При випіканні бісквітів коагуляція яєчного білку та жовтку відбувається при більш високих температурах, так як до рецептури бісквіту входить 26...27% цукру до маси усієї сировини.

Під час проведення аналізу літературних джерел не було знайдено інформації стосовно впливу цукрозамінників на температуру денатурації (коагуляції) меланжу. Тому нами було проведено такі дослідження. Отримані результати наведено на рисунку 3.7.Дослідження проводились при співвідношенні меланжу до цукру/ цукрозаміннику як 1:0,1.

Рис. 3.8 Температура коагуляції меланжу в присутності цукрозамінників

При проведенні дослідження встановлено, що температура коагуляції меланжу дорівнює 62ºС, в присутності цукру і цукрозамінників вона збільшується, але у різному ступені.

Найбільшу температуру денатурації має система меланж-мальтит, а найменшу системи з ізомальтулозою та цукром. Мальтит підвищує температуру денатурації на 7,5ºС, еритрітол на 5,5ºС, ізомальтулоза на 3,5ºС, цукор на 4ºС.

Аналізуючі результати досліджень можна висунути припущення, що бісквіти виготовлені із застосовуванням мальтиту будуть випікатись більш тривалий час ніж бісквіти на цукрі, а бісквіти на ізомальтулозі матимуть тривалість випікання таку як і вироби на цукрі або дещо меншу. Однак потрібно зазначити, що на кінетику випікання впливає цілий ряд факторів і для того щоб підтвердити висунуті припущення потрібно провести технологічні проробки.

Дата добавления: 2017-02-01