СТАБИЛИЗАЦИЯ ЗАМОРОЖЕННОГО АЭРИРОВАННОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ
STABILIZATION OF FROZEN AERATED CONFECTIONERY PRODUCT

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к системе стабилизаторов из натуральных ингредиентов для применения в замороженных аэрированных кондитерских изделиях, в частности, к системе стабилизаторов, содержащей тапиоковый крахмал и пектин. Изобретение также относится к замороженному аэрированному кондитерскому изделию, содержащему такую систему стабилизаторов, и к способу его изготовления и применения.
Предпосылки создания изобретения
При производстве замороженных кондитерских изделий стабилизаторы обычно используют для функциональных целей, таких как улучшение консистенции, предотвращение формирования кристаллов льда, улучшение обрабатываемости, в то время как применение эмульгаторов приводит к образованию небольших воздушных полостей, которые распределены в изделии равномерным образом.
Эти ингредиенты незаменимы для производства приемлемых коммерческих изделий. Эффективные системы стабилизаторов/эмульгаторов уже существуют, но они часто представляют собой химически модифицированные изделия. Потребители предпочитают изделия с более натуральными ингредиентами. Следовательно, существует потребность в обеспечении систем, которые являются более натуральными и эффективными.
Одним из потенциальных дефектов, наблюдаемых в замороженных кондитерских изделиях, является барометрическая усадка, при которой происходит разрушение воздушных полостей, что приводит к потере объема и текстуры внутри упаковки. Для изделий с высокой взбитостью проблема становится еще более выраженной в процессе дистрибуции, когда изделие подвергается изменению барометрического давления, что имеет место при транспортировке изделия на больших высотах. Кроме того, барометрическая усадка изменяет текстуру изделия и делает его более твердым и холодным.
Существует потребность в обеспечении замороженного кондитерского изделия, производимого с высокой взбитостью без искусственных эмульгаторов и стабилизаторов и не имеющего вышеуказанных недостатков.
Цель изобретения
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение системы стабилизаторов, которую можно использовать при производстве полностью натурального замороженного аэрированного кондитерского изделия. Кроме того, существует потребность в полностью натуральном замороженном аэрированном кондитерском изделии, которое не подвержено барометрической усадке.
Изложение сущности изобретения
Неожиданно было обнаружено, что замороженное аэрированное кондитерское изделие в соответствии с изобретением демонстрирует стабильную взбитость в морозильном аппарате и сопротивление барометрической усадке. Таким образом, производитель может обеспечить стабильное качество продукции для потребителя даже при транспортировке на различных высотах над уровнем моря. Было также обнаружено, что система стабилизаторов не оказывает влияния на вкусоароматические свойства в количествах, необходимых для стабилизации замороженного кондитерского изделия.
В первом аспекте настоящее изобретение относится к системе стабилизаторов из натуральных ингредиентов для применения в замороженном кондитерском изделии, причем система стабилизаторов содержит 0,25–2,0 мас.%, предпочтительно 0,30–1,5 мас.% тапиокового крахмала и 0,05–0,40 мас.%, предпочтительно 0,1–0,25 мас.% пектина.
Известно, что тапиоковый крахмал используется в качестве наполнителя во фруктовых изделиях и соусах. Он также используется в качестве наполнителя в замороженном кондитерском изделии. Его функциональная роль в стабилизации замороженного аэрированного кондитерского изделия при изменении барометрического давления является новой. Неожиданно было обнаружено, что тапиоковый крахмал в комбинации с пектином может заменить традиционные ненатуральные системы стабилизаторов, которые обычно содержат моно- и диглицериды. Стабильность воздушных полостей показана на микроструктурных снимках на фиг. 1A и 1B.
Во втором аспекте настоящее изобретение относится к применению системы стабилизаторов в производстве замороженных кондитерских изделий, в частности, для предотвращения барометрической усадки в замороженном кондитерском изделии.
В дополнительных аспектах настоящее изобретение относится к замороженному аэрированному кондитерскому изделию, содержащему систему стабилизаторов, которая включает в себя 0,25–2,0 мас.%, предпочтительно 0,30–1,5 мас.% тапиокового крахмала и 0,05–0,40 мас.%, предпочтительно 0,1–0,25 мас.% пектина, и к способу его производства.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1A и 1B представлены снимки изделий, содержащих различные количества тапиокового крахмала и пектина, полученные с помощью конфокальной микроскопии.
Подробное описание
Тапиока представляет собой крахмал, экстрагированный из корня маниоки. Данный вид является как нативным, так и культивируемым. Известно, что тапиоковый крахмал используется в качестве наполнителя для фруктовых изделий и соусов.
Дополнительно в настоящем контексте, если не указано иное, % компонента означает % массы в расчете на массу композиции, т.е. мас./мас.%.
Под термином «замороженное аэрированное кондитерское изделие» понимается любое аэрированное изделие, такое как мороженое, сорбет, мелорин, молочный коктейль, любой замороженный десерт и т.п.
Изделия в соответствии с изобретением могут быть аэрированы до взбитости предпочтительно по меньшей мере 40%, более предпочтительно по меньшей мере 90%. В предпочтительном варианте осуществления взбитость составляет до 150%. Наиболее предпочтительно взбитость составляет 100–126%.
Под термином «система стабилизаторов» следует понимать смесь ингредиентов, которая способствует стабильности замороженного изделия в отношении формирования кристаллов льда, стойкости к тепловому удару, общих текстурных свойств и т.п. Таким образом, система стабилизаторов может содержать любые ингредиенты, которые имеют важное структурное значение для замороженного кондитерского изделия. Система стабилизаторов может содержать ингредиенты, которые делают текстуру более густой, или натуральные эмульгирующие ингредиенты, которые в целом способствуют формированию полезных текстурных, структурных, органолептических свойств изделия.
Система стабилизаторов изобретения обладает особыми преимуществами, поскольку позволяет производить стабильное замороженное кондитерское изделие без использования искусственных ингредиентов, таких как стабилизаторы и эмульгаторы, традиционно используемые в данной области.
Система стабилизаторов в соответствии с изобретением состоит из натуральных ингредиентов и предназначена для применения в замороженном кондитерском изделии, причем система стабилизаторов содержит 0,25–2,0 мас.%, предпочтительно 0,30–1,5 мас.% тапиокового крахмала и 0,05–0,40 мас.%, предпочтительно 0,1–0,25 мас.% пектина. Конкретная предпочтительная система стабилизаторов состоит из тапиокового крахмала и пектина.
Система стабилизаторов преимущественно используется при производстве замороженного аэрированного кондитерского изделия.
Было обнаружено, что применение системы стабилизаторов в замороженном аэрированном кондитерском изделии может предотвратить усадку замороженного аэрированного кондитерского изделия при колебаниях барометрического давления и температуры (тепловой шок).
В одном варианте осуществления изобретение относится к замороженному аэрированному кондитерскому изделию, содержащему систему стабилизаторов, которая включает в себя 0,25–2,0 мас.%, предпочтительно 0,30–1,5 мас.% тапиокового крахмала и 0,05–0,40 мас.%, предпочтительно 0,1–0,25 мас.% пектина.
Было обнаружено, что тапиоковый крахмал при концентрации 1 мас.% способствует хорошему вовлечению воздуха в состав замороженного кондитерского изделия и низкому уровню изменяемости взбитости в морозильном аппарате, хотя при концентрациях тапиокового крахмала всего лишь 0,25 мас.% и вплоть до 2,0 мас.% можно было достичь взбитости 95–135%.
Было установлено, что тапиоковый крахмал оказывает значимое влияние на сопротивление барометрической усадке. Такой эффект наблюдается при содержании тапиокового крахмала всего лишь 0,25 мас.%, однако для получения этого эффекта необходимо содержание пектина 0,05 мас.%. Считается, что тапиоковый крахмал и пектин обеспечивают синергетический эффект. Только пектин или только тапиоковый крахмал при концентрации ниже 0,25 мас.% не обеспечивает какой-либо защиты от барометрической усадки.
Было установлено, что при содержании тапиокового крахмала более 2,0 мас.% и пектина более 0,40 мас.% аэрированное замороженное кондитерское изделие становится слишком вязким и, следовательно, создает высокие давления в пастеризаторе. Предпочтительно замороженное кондитерское изделие содержит 0,25–0,40 мас.% пектина.
Без ограничения какой-либо теорией предполагается, что, поскольку тапиоковый крахмал имеет высокое отношение амилопектина к амилозе по сравнению с другими распространенными нативными крахмалами, такими как кукурузный крахмал, амилопектин в тапиоковом крахмале вызывает разделение фаз, что ведет к агрегации белков в матрице, обеспечивая жесткость и стабильность системы. Видимо, между образованием такой структуры и защитой от барометрической усадки существует корреляция. Предполагается, что пектин оказывает значительно большее влияние на текстуру мороженого, чем тапиоковый крахмал. Было установлено, что мороженое с более высоким содержанием пектина является менее льдистым, менее холодным и тает медленнее.
Комбинация тапиокового крахмала и пектина в количествах в соответствии с изобретением способствует высокой стабильности воздуха в морозильном аппарате во время изготовления и при изменениях барометрического давления в процессе дистрибуции, а также обеспечивает оптимальную текстуру в течение срока хранения изделия.
Предпочтительно, чтобы содержание сухих веществ в замороженном аэрированном кондитерском изделии в соответствии с изобретением составляло 35–45 мас.%, а взбитость - 95–135%, предпочтительно 100–126%. При содержании менее 35 мас.% изделие имеет льдистую текстуру, а при содержании более 45 мас.% смесь изделия является вязкой для стандартного производства мороженого.
Предпочтительно, чтобы тапиоковый крахмал был нативным. Нативный тапиоковый крахмал означает тапиоковый крахмал, который не подвергался никаким химическим модификациям. На этикетке изделия нативный тапиоковый крахмал обычно обозначают как натуральный крахмал.
Замороженное аэрированное кондитерское изделие в соответствии с изобретением может не содержать искусственных или ненатуральных эмульгаторов или стабилизаторов или изготавливаться без них. Замороженное аэрированное кондитерское изделие может также не содержать яиц. В предпочтительном варианте осуществления изобретения замороженное аэрированное кондитерское изделие состоит только из натуральных ингредиентов.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения замороженное аэрированное кондитерское изделие содержит систему стабилизаторов, которая состоит только из тапиокового крахмала и пектина.
Предпочтительно, чтобы содержание жира в замороженном аэрированном кондитерском изделии составляло 3,0–11,0 мас.%, предпочтительно 5,5–10,5 мас.%. При содержании менее 3,0% изделие может не иметь достаточного количества жира для стабилизации воздуха, тогда как при содержании более 11,0% в изделии достаточно жира для стабилизации вобранного воздуха.
Под термином «натуральные ингредиенты» понимаются ингредиенты природного происхождения. Они включают в себя ингредиенты, которые поступают непосредственно с поля, от животных и т.п. или которые представляют собой результат процесса физической или микробиологической/ферментативной трансформации. Следовательно, они не включают в себя ингредиентов, которые представляют собой результат процесса химической модификации. Примеры ненатуральных ингредиентов, которые не используются в настоящем изобретении, включают в себя, например, моно- и диглицериды жирных кислот, кислые сложные эфиры моно- и диглицеридов жирных кислот, такие как сложные эфиры уксусной, молочной, лимонной, винной, моно- и диацетилвинной кислот и моно- и диглицеридов жирных кислот; смешанные сложные эфиры уксусной и винной кислот и моно- и диглицеридов жирных кислот, сложные эфиры сахарозы и жирных кислот, полиглицериновые сложные эфиры жирных кислот, полиглицерил полирицинолеат, полиэтилен-сорбитан-моноолеат, полисорбат 80, химически экстрагированный лецитин. В изделии в соответствии с настоящим изобретением ненатуральные ингредиенты отсутствуют.
Не применяются также химически модифицированные крахмалы, используемые в данной области в качестве стабилизаторов. Они включают в себя, например, окисленный крахмал, монокрахмалфосфат, дикрахмалфосфат, фосфатированный или ацетилированный дикрахмалфосфат, ацетилированный крахмал, ацетилированный дикрахмаладипат, гидроксипропилкрахмал, гидроксипропилдикрахмалфосфат, ацетилированный окисленный крахмал.
Применение натуральных изделий в качестве стабилизаторов в изделиях, полученных методом низкотемпературной экструзии, является особенно сложным из-за требований процессов низкотемпературной экструзии и широкого диапазона взбитости, который является желательным.
Неожиданно было обнаружено, что система стабилизаторов функционирует особенно эффективно при показателях взбитости 95–135%, предпочтительно 100–126%.
В контексте настоящего изобретения термин «сахара» в данном документе будет определяться как смесь моно- и дисахаридов. Например, в соответствии с этим определением сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза являются сахарами. Кроме того, под термином «сахар» будет пониматься сухая сахароза, обычный сахар или кристаллический сахар. Типичные количества сахара составляют 13–19 мас.%.
Замороженное кондитерское изделие в соответствии с настоящим изобретением может содержать один или более белков. Типичными источниками белков являются обезжиренное молоко, концентрат белка молочной сыворотки; кислотный казеин; казеинат натрия, кислая сыворотка, изолят сывороточного белка, сладкая молочная сыворотка, деминерализованная сладкая молочная сыворотка, концентрат молочного белка или их смеси. Белки могут быть выбраны из любого молочного белка и растительного белка.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения белок представляет собой молочный белок. Белок может также представлять собой растительный белок, такой как соевый белок, гороховый белок, белок пшеницы, кукурузный белок и рисовый белок, белки из бобовых, злаковых и зерновых культур в общем. Белок может также представлять собой белковые изоляты из орехов или семян.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения белок содержит частично коагулированную белковую систему, включая каппа-казеин и бета-лактоглобулин.
Термин «частично коагулированная белковая система» следует понимать как комплекс или агрегат, образованный в результате по меньшей мере частичной коагуляции белков, присутствующих в смеси ингредиентов, например, вызванной присутствием подкислителя в сочетании с термической обработкой.
Большинство молочных белков (в основном казеины) в своем нативном состоянии остаются в форме коллоидной суспензии, что приводит к минимальным изменениям вязкости смеси (~200–400 сП). Однако когда белки подвергают контролируемому воздействию известного уровня нагревания и кислоты (например, pH 6,1 или менее и пастеризации), они подвергаются денатурации. Денатурация белков представляет собой состояние разворачивания, при котором белки гидратируются с образованием трехмерной сети (мягкого геля), что приводит к повышению вязкости смеси (~199–2400 сП). Если не контролировать воздействие на белки нагревания и кислоты, это явление может привести к осаждению (например, синерезису в йогурте).
Было установлено, что при добавлении тапиокового крахмала и пектина в комбинации в соответствии с изобретением в смесь для замороженного кондитерского изделия, включающую в себя частично коагулированную белковую систему, например, в результате добавления подкислителя в смесь для мороженого, содержащую молочные белки, получают изделие с улучшенными органолептическими свойствами по сравнению с изделиями, содержащими только подкислитель без тапиокового крахмала и пектина, и по сравнению с изделиями, содержащими тапиоковый крахмал и пектин в количествах в соответствии с изобретением, но без добавления подкислителя.
Без ограничения какой-либо теорией предполагается, что частичная денатурация белков в смеси для мороженого обеспечивает свежеагрегированные белки, которые функционируют в качестве натурального стабилизатора воздушных ячеек и позволяют обеспечить очень тонкую и стабильную микроструктуру с получением однородного, насыщенного и кремообразного изделия без применения искусственных эмульгаторов или стабилизаторов или других подобных добавок. Это позволяет получить более натуральные изделия, желательные для потребителей, которые хотят свести к минимуму потребление таких искусственных добавок.
В частности, синергетический эффект свежеагрегированных белков, полученных путем добавления тапиокового крахмала и пектина, и предпочтительно в комбинации с регулятором pH (подкислителем), полученный в сочетании с низкотемпературным замораживанием, ведет к получению изделий превосходного качества в плане текстуры и стабильности.
Предпочтительно белки представляют собой молочные белки, которые обычно присутствуют в смеси для мороженого и которые включают казеин, сывороточные белки, концентрат белка молочной сыворотки, изолят сывороточного белка, сладкую молочную сыворотку или их комбинацию. Такие белки могут подвергаться частичной агрегации.
Регулятор pH
В соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения pH регулируют за счет присутствия регулятора pH. Регулятор pH может представлять собой, например, мелассу, пищевую органическую кислоту, такую как лимонная кислота, уксусная кислота, молочная кислота, яблочная кислота, аскорбиновая кислота, бензойная кислота, фумаровая кислота, лактоны, такие как глюконо-дельта-лактон, кислоты, полученные из фруктов, и кислоты, или путем ферментации.
Как описано выше, регулятор pH приводит к коагуляции или агрегации белков, присутствующих в смеси ингредиентов для получения замороженного кондитерского изделия. Регулятор pH добавляют в таком количестве, чтобы получить значение pH в изделиях в диапазоне 5,0–6,5, предпочтительно в диапазоне 5,1–6,3, например, в диапазоне 5,3–6,0, более предпочтительно в диапазоне 5,4–5,9, например, в диапазоне 5,5–5,8.
Если белковая система подвергается частичной денатурации перед ее добавлением к другим компонентам, pH может достигнуть значения 6,4 без ухудшения органолептических свойств изделия.
При использовании тапиокового крахмала и пектина в комбинации с регулятором pH, таким как органические кислоты, предпочтительно глюконо-дельта-лактон, наблюдается повышенная агрегация белков по сравнению с изделиями, содержащими только тапиоковый крахмал и пектин или регулятор pH. В результате агрегации белков структура крупных молочных белков в смеси для мороженого распадается на более мелкие белки, т.е. происходит разворачивание белков. Эти несвернутые белки обладают способностью повышать водоудерживающую способность и образуют уникальную трехмерную сеть, т.е. захватывают внутри себя воду и небольшие частицы жира. Это приводит к повышению вязкости смеси и получению смеси для мороженого, которая является густой и вязкой при экструзии через низкотемпературный морозильный аппарат (LTF) и которая позволяет обеспечить однородную и кремообразную текстуру мороженого, которая имитирует более высокое содержание жиров.
В другом варианте осуществления изобретения замороженное кондитерское изделие содержит регулятор pH в количестве 0,05–2,0 мас.%, предпочтительно в количестве 0,06–1,0%, например 0,07–0,8%, более предпочтительно 0,1–0,3 мас.%.
В дополнительном варианте осуществления изобретение относится к способу изготовления замороженного аэрированного кондитерского изделия в соответствии с представленным выше описанием, включающему следующие стадии:
a) обеспечение смеси ингредиентов, содержащей 0,25–2,0 мас.%, предпочтительно 0,30–1,5 мас.% тапиокового крахмала и 0,05–0,40 мас.%, предпочтительно 0,1–0,25 мас.% пектина и имеющей содержание сухих веществ 35–45 мас.%,
b) гомогенизацию смеси,
c) пастеризацию смеси,
d) заморозку и аэрирование смеси до взбитости 95–135%, предпочтительно 100–126% с образованием замороженного кондитерского изделия, и
e) необязательно застывание смеси.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения смесь ингредиентов дополнительно содержит регулятор pH для получения величины pH в диапазоне 5,0–6,5. Регуляторы pH описаны выше. Регулятор pH предпочтительно добавляют в смесь после гомогенизации.
В варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением заморозку на стадии e) выполняют с использованием стандартного промышленного морозильного аппарата непрерывного действия.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения после стадии первичной заморозки на стадии e) выполняется процесс низкотемпературного замораживания. Низкотемпературное замораживание, также называемое низкотемпературной экструзией, представляет собой снижение температуры изделия до уровня ниже -11°C, предпочтительно от -12°C до -18°C. Шнековый экструдер может быть таким, как описанный в публикации WO 2005/070225. Экструзию можно проводить в одношнековом или многошнековом экструдере.
Предпочтительные условия пастеризации включают в себя нагревание до температуры 75–90°C, например 80–90°C, еще более предпочтительно 83–87°C, в течение периода 30–120 секунд, предпочтительно 30–60 секунд.
Гомогенизацию предпочтительно проводят перед пастеризацией. Ее предпочтительно проводят в стандартных условиях, а именно под давлением 40–200 бар, предпочтительно 100–150 бар, более предпочтительно 120–140 бар.
Затем гомогенизированную смесь можно охладить известными способами до приблизительно 2–8°C. Смесь можно дополнительно выдерживать в течение 4–72 часов при температуре приблизительно 2–6°C с перемешиванием или без него. После выдерживания и перед заморозкой можно необязательно добавлять вкусоароматические вещества, красители, соусы, добавки и т.п. Добавленные вкусоароматические вещества, красители, соусы, добавки и т.п. предпочтительно выбраны только из натуральных ингредиентов.
На следующей стадии смесь замораживают. В варианте осуществления изобретения заморозку выполняют во время аэрации пастеризованной смеси. В предпочтительном варианте осуществления смесь можно охлаждать до температуры ниже -3°C, предпочтительно от -3 до -10°C, еще более предпочтительно от приблизительно -4,5 до -8°C при перемешивании и введении газа с получением желаемой взбитости.
Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно вносить без отступления от сущности и объема объекта настоящего изобретения и без уменьшения его предполагаемых преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.
Примеры
В представленных ниже примерах проиллюстрированы различные варианты осуществления настоящего описания в качестве примера, но не для ограничения.
Готовили два набора смесей, содержащих 1,0% тапиокового крахмала и 0,1% пектина.
Ингредиент
Концентрация (мас.%)
Сливки
12
Обезжиренное молоко
24
Вода
31
Глюкозный сироп
10
Жидкая сахароза
18
Сухое молоко
2
Нативный тапиоковый крахмал
См. таблицу
Пектин (60% этерификация)
См. таблицу
Глюконо-дельта-лактон
0,1
Конечная смесь имела целевые показатели 5,25% жира, 10,75% сухого обезжиренного остатка.
Смесь подвергали пастеризации и гомогенизации с помощью установки HTST (установка для высокотемпературной кратковременной пастеризации и гомогенизации). Все смеси предварительно нагревали до 145°F (63°C), затем гомогенизировали при давлении 1500 фунтов/кв. дюйм на первой стадии и 500 фунтов/кв. дюйм на второй стадии. Конечное нагревание проводили при 182°F (83°C) со временем выдержки 90 секунд. Затем смесь охлаждали до 45°F (7°C) и хранили при 40°F в течение ночи при легком перемешивании.
Смеси замораживали с помощью стандартного морозильного аппарата (производства WCB Ice Cream) и низкотемпературного экструдера (морозильный аппарат KBX 130 ET производства Gerstenberg). Температура извлечения для первичного морозильного аппарата составляла 20°F (-7°C) и 9,0°F (-13°C) для морозильного аппарата KBX 130 ET. Каждое мороженое замораживали до взбитости 125%.
Барометрическая усадка
Наполненные мороженым контейнеры помещали в стеклянные эксикаторы и подвергали воздействию вакуума 5 дюймов рт. ст. в течение 1 ч, затем возвращали к давлению окружающей среды на 1 ч, повторяли 3 раза. Затем обработанное давлением мороженое помещали в морозильный аппарат с термоциклированием на 24 ч с циклами 11,5 ч при 0°F (-18°C) и 30 минут при 40°F (4°C). Затем мороженое застывало в морозильном аппарате при -20°F (-29°C) в течение ночи, и его испытывали на удельный объем. Затем сравнивали удельный объем с контейнером, который не подвергался воздействию давлений.
Сопротивление барометрической усадке (<5% считается приемлемым значением):
% пектина
% крахмала
% усадки
0,00
0,00
5,87
0,00
1,00
3,45
0,015
0,25
5,25
0,015
1,00
1,79
0,015
2,00
2,69
0,10
0,00
5,82
0,10
0,25
2,46
0,10
1,00
0,565
0,40
0,25
4,32
Тапиоковый крахмал оказывает значимое влияние на уменьшение объема усадки. При минимальном содержании тапиокового крахмала (0,25%) требовалось содержание пектина на уровне 0,1% или выше.
Содержание тапиокового крахмала более 2,0% и пектина более 0,4% приводит к слишком высокой вязкости и высоким давлениям в пастеризаторе.
Тапиоковый крахмал оказывает значимое влияние на сопротивление барометрической усадке. Такой эффект можно наблюдать при содержании тапиокового крахмала всего лишь 0,25%, однако для достижения такого эффекта необходимо содержание пектина более 0,015%. Пектин сам по себе не обеспечивает приемлемой защиты от барометрической усадки, но в комбинации с тапиоковым крахмалом уменьшает усадку. Пектин оказывает значительно большее влияние на текстуру мороженого, чем тапиоковый крахмал. Мороженое с более высоким содержанием пектина было менее льдистым, менее холодным и таяло медленнее. Было установлено, что для получения требуемой текстуры содержание пектина должно составлять по меньшей мере 0,5 мас.%.
Вязкость
Вязкость смесей измеряли с помощью реометра MCR302 производства компании Anton Paar. Каждую смесь измеряли при 40°F (4,44°C) с помощью измерительной системы с коаксиальными цилиндрами CC27. Для расчета оценочной вязкости при сдвиге 0 использовали модель Оствальда – де Ваале (степенной закон).
Результаты для смесей:
% пектина
% крахмала
Вязкость (сП)
Давление на выходе (фунтов/кв. дюйм)
0,00
0,00
89
71
0,00
1,00
255
79
0,015
0,25
118
72
0,015
1,00
313
78
0,015
2,00
1323
105
0,10
0,00
449
85
0,10
0,25
848
91
0,10
1,00
851 659
89,83
0,40
0,25
1334
109
Как тапиоковый крахмал, так и пектин приводили к повышению вязкости смеси и давлению на выходе. Поскольку безопасный предел для пастеризатора составляет 110 фунтов/кв. дюйм, не рекомендуется превышать уровень содержания тапиокового крахмала 2,0% и пектина 0,40%.
Стабильность воздуха в морозильном аппарате (целевой показатель 125%):
% пектина
% крахмала
Измеренная взбитость
Стандартное отклонение
0,00
0,00
121
9,91
0,00
1,00
128
4,76
0,015
0,25
125
7,23
0,015
1,00
129
4,81
0,015
2,00
131
11,1
0,10
0,00
118
8,8
0,10
0,25
130
8,5
0,10
1,00
123, 126
6,1, 6,5
0,40
0,25
130
8,3
В целом между большинством переменных не было сколько-нибудь значимой разницы, однако наблюдались некоторые тенденции. Без тапиокового крахмала для переменных невозможно было получить целевой показатель массы 125%. При содержании крахмала 1,00% переменные имели наименьшее стандартное отклонение. Содержание пектина, видимо, не влияло на измеренную взбитость или стандартное отклонение.
Анализ размера частиц
Распределение частиц по размерам определяли с помощью анализатора размеров частиц Malvern Mastersizer 3000. Температура образца составляла 4,4°C со следующими параметрами прибора: без ультразвука, скорость перемешивания 1700 об/мин, показатель преломления частиц 1,4550, коэффициент поглощения 0,100, показатель преломления дисперсанта 1,3300.
Конфокальная микроскопия: фиг. 1A и 1B.
Покровные стекла микроскопа (22 × 40 мм) с одной стороны покрывали 40 мкл смеси красителей зеленого стойкого FCF и нильского красного (0,008% каждого) и 10% поливинилпирролидона (молекулярная масса 10 000) в этаноле. Этанолу давали испариться с образованием сухой пленки, содержащей флуоресцентные красители. С помощью острого лезвия небольшой кусочек замороженного мороженого массой приблизительно 0,1 г помещали на предметное стекло микроскопа. Мороженому давали растаять при комнатной температуре, накрывая его покровным стеклом с красителями и раздавливая между предметным и покровным стеклами.
Изображения получали с помощью 40-кратного сухого воздушного объектива на системе вертикальной конфокальной микроскопии Leica SPE II. Для канала, показанного красным цветом, использовали зеленый лазер 532 нм и собирали флуоресцирующий свет в диапазоне 540–690 нм. Для зеленого канала (флуоресценция зеленого стойкого) использовали красный лазер 635 нм и собирали флуоресцирующий свет в диапазоне 670–800 нм. Изображения для этих каналов получали последовательно и комбинировали для получения окончательных изображений. Требовалось некоторое время ожидания, обычно 5–20 минут, прежде чем поток жидкого образца стабилизировался до получения правильной ориентации последовательных изображений.
На изображениях видны либо однородный подвижный белковый каркас, либо грубая и жесткая структура, связанная с агломерированием белков. Все переменные с тапиоковым крахмалом показали более жесткую белковую структуру, кроме содержания 0,25% с содержанием пектина 0,015%. Более жесткая белковая структура коррелирует с высоким сопротивлением барометрической усадке, так как все переменные, показывающие эту структуру, коррелируют с уровнями усадки менее 5%.
Тапиоковый крахмал обеспечивает жесткую белковую структуру в сывороточной фазе. Видимо, между образованием такой структуры и защитой от барометрической усадки существует корреляция. Пектин оказывает значительно большее влияние на текстуру мороженого, чем тапиоковый крахмал. Мороженое с более высоким содержанием пектина было менее льдистым, менее холодным и таяло медленнее. Комбинация тапиокового крахмала и пектина обеспечивает хорошую стабильность воздуха в морозильном аппарате и при изменениях барометрического давления, а также обеспечивает оптимальную текстуру.