заменители молочного жира для производства мороженого

СЫРЬЕ И ИНГРЕДИЕНТЫ
ЗАМЕНИТЕЛИ МОЛОЧНОГО ЖИРА
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОРОЖЕНОГО
(К вопросу обоснования химического состава
заменителей молочного жира для мороженого)
Др техн. наук А.А. ТВОРОГОВА
ВНИИ холодильной промышленности
канд. техн. наук А.В. САМОЙЛОВ
ЦНИИ современных жировых
технологий
Массовая доля жира в сухих ве
ществах мороженого составляет,
как правило, 20–30 %. При этом
жир считается одним из основ
ных компонентов, оказывающих
влияние на физикохимические,
структурномеханические и орга
нолептические показатели моро
женого. В зависимости от вида и
массовой доли жира в продукте
строится классификация моро
женого. Жиры в нем выполняют
ряд важных функций:
• участвуют в формировании
консистенции и структуры;
• влияют на формоустойчи
вость и устойчивость к таянию;
• являются носителями вкуса и
аромата пищевкусовых ингреди
ентов и ароматизаторов;
• влияют на показатель пище
вой ценности.
Федеральным законом № 163
ФЗ, вступающим в силу
22.07.2011 г., в Техническом рег
ламенте на молоко и молочную
продукцию изменена формули
ровка термина «молокосодержа
щий продукт» в части регламен
тирования замены в нем не более
50 % молочного жира исключи
тельно заменителем молочного
жира (ЗМЖ). К молокосодержа
щим продуктам относится также
и мороженое с растительным жи
ром. В связи с этим, изготовите
лей мороженого не оставляют
равнодушными требования к за
менителям молочного жира.
В настоящее время единствен
ной официальной версией опреде
ления заменителя молочного жира
является ГОСТ Р 53796–2010 «За
менители молочного жира. Техни
ческие условия». Одно из условий
получения заменителя молочного
жира – регулируемое структуриро
вание, являющееся процессом
формирования устойчивой крис
таллической структуры за счет на
правленной совместной кристал
лизации триглицеридов различной
природы. Основной источник
твердых триглицеридов в данном
продукте – натуральные тропичес
кие масла, их фракции и продукты
модификации.
При выборе заменителя молоч
ного жира для мороженого необ
ходимо соблюдать условия совме
стной кристаллизации триглице
ридов. Процесс кристаллизации
жиров происходит уже на стадии
созревания смеси. В процессе ее
выдерживания при 2...6 °С крис
таллизуются триглицериды жиров
и, как следствие, теряется проч
ность их связи с белками на обо
лочке жировых частиц, что снижа
ет и прочность оболочки.
Жир в смесях для мороженого
находится в состоянии эмульсии
прямого типа, что важно учиты
вать в процессе созревания моро
женого. При эффективной гомо
генизации около 60% жировых
частиц имеют размер менее 1 мкм.
Во время созревания смеси прак
тически треть триглицеридов
жира должна перейти в твердое со
стояние, чтобы обеспечить сни
жение прочности оболочки на
жировом шарике и последующий
частичный разрыв оболочки с вы
ходом свободного жира на повер
хность в процессе фризерования и
достигнуть требуемого эффекта
коалесценции и агломерации. Ча
стично агломерированный жир
способен адсорбироваться на по
верхности создаваемых при фри
зеровании воздушных пузырьков,
а следовательно, положительно
влиять на стабильность воздуш
ной фазы (рис. 1).
Рис. 1. Адсорбированные жировые
частицы на поверхности воздушных
пузырьков в мороженом
МБП
22
№ 1/2011
При выборе жиров следует учи
тывать температуру их отвердева
ния, поскольку в процессе созре
вания смеси отвердевание триг
лицеридов в жировых шариках
происходит, как правило, при
температуре на 20 оС ниже темпе
ратуры отвердевания жиров. Это
объясняется создаваемым эф
фектом переохлаждения жира,
находящегося в жировых части
цах, которые изза микроскопи
ческого размера ведут себя как
склонная к переохлаждению
жидкость в малых объемах.
Приведенные элементы теории
должны стать для производите
лей мороженого базовыми эле
ментами при подборе жировых
основ.
С целью изучения влияния
различных видов заменителей
молочного жира на физические,
микроструктурные и структурно
механические показатели моро
женого были проведены совмес
тные исследования ВНИХИ
Россельхозакадемии и ЦНИИ
современных жировых техноло
гий. В качестве объекта исследо
вания было выбрано мороженое
с массовой долей общего жира
12 %, в том числе молочного
жира 6 %, что соответствует ка
тегории продукта «мороженое с
растительным жиром» согласно
Техническому
регламенту
(№88ФЗ). Были исследованы
4 марки ЗМЖ Корпорации
«СОЮЗ»: «СОЮЗ 51», «СОЮЗ
75», «SDS M0480» и «SDS M04
85» и их композиции с молоч
ным жиром (МЖ) в соотноше
нии 1:1, обозначенные соответ
ственно как жировые основы
№1, №2, №3 и №4.
Цель первого этапа исследова
ний – установление технологи
Таблица 1
Физико"химические показатели композиций МЖ и ЗМЖ
Фактические/расчетные значения показателей
Показатель
Основа №1
Основа №2
Основа №3
Основа №4
t плавления, oС
30,5/29,3
28,5/30,6
27,2/28,2
30,5/29,9
t застывания, oС
26,3/24,2
23,7/24
22,9/23,6
25,7/24
Время застывания, мин
26/38,5
37/41
44/55
26/39,5
Твердость по
Kаминскому, г/см
140/110
75/75
200/250
140/120
Таблица 2
Оценка взаимодействия МЖ и ЗМЖ
Показатель
Результат
Основа №1
Основа №2
Основа №3
t плавления, С
+4,0 %
–7,3 % (с)
–3,6 % (с)
+ 2,0 %
t застывания, oС
+8,0 % (с)
–1,2 %
–3,0 %
+ 6,6 % (с)
Время застывания, мин
–48 % (с)
–11 % (с)
–25 % (с)
–52 % (с)
Твердость по
Kаминскому, г/см
+21 % (с)
0%
–25 %
+14 % (с)
o
Основа №4
Примечание. с – синергетический эффект.
Таблица 3
Групповой жирнокислотный состав жировых основ для мороженого
Содержание жирных кислот,
% от общего количества
Вид жировой основы
Основа №1
НЖK
МНЖK
ПНЖK
69,5
26,4
4,1
Основа №2
59,2
31,8
9,0
Основа №3
79,7
18,0
2,3
Основа №4
69,7
26,5
3,8
чески значимых физикохими
ческих показателей ЗМЖ и их
композиций с МЖ, а также их
сравнение с ожидаемыми (рас
четными) показателями (табл. 1).
Анализ фактических и ожидае
мых данных позволяет опреде
лить эффективность (наличие
синергетического взаимодей
ствия) создаваемых композиций
(табл. 2).
Как следует из табл. 2, в боль
шинстве случаев смешивание
МЖ и ЗМЖ привело к достиже
нию синергетического эффекта.
Повышение фактических значе
ний температуры застывания,
сокращение времени этого про
цесса и увеличение показателя
«твердость по Каминскому» в
сравнении с расчетными значе
ниями в композициях жиров яв
ляются в данном случае желае
мым эффектом, оказывающим
положительное влияние на кон
систенцию и состояние струк
туры мороженого. Наиболее
сильно синергизм в смесях МЖ
и ЗМЖ проявился в показателе
«время застывания». Наблюдае
мый эффект синергизма может
позволить производителям мо
роженого оперативно прогнози
ровать свойства готового про
дукта с купажированным жиро
вым сырьем, исходя из анализа
индивидуальных физикохими
ческих и структурномеханичес
ких параметров ЗМЖ и МЖ в
отдельности.
Особое внимание следует уде
лить анализу синергетического
взаимодействия МЖ и ЗМЖ от
носительно показателя «твер
дость по Каминскому». Несмотря
на существующее объективное
мнение по поводу неточности
этого метода, следует отметить,
что синергизм МЖ и ЗМЖ осо
бенно проявился в композициях
жиров, имеющих наиболее сход
ный химический состав. В дан
ном случае – основы №1 и №4.
Определен жирнокислотный
состав жировых основ для моро
женого по группам (табл. 3) и кри
МБП
№ 1/2011
23
СЫРЬЕ И ИНГРЕДИЕНТЫ
Таблица 4
Изменение вязкости смеси для
мороженого в процессе ее созревания
Вид
жировой
основы
Эффективная вязкость
смеси при градиенте
сдвига 0,8 с–1, мПа·с
до
после
созревания созревания
Основа № 1
291,54
Основа № 2
376,12
355,29
432,51
Основа № 3
336,23
397,42
Основа № 4
405,52
451,11
Рис. 2. Кривые плавления жировых основ для мороженого
вые плавления, характеризующие
зависимость содержания твердых
триглицеридов (ТТГ) от темпера
туры (рис.2). Как следует из табл.
3, все композиции МЖ и ЗМЖ ха
рактеризуются довольно высоким
содержанием насыщенных жир
ных кислот, что важно для их тех
нологической применимости.
Кривые плавления жировых ос
нов №1 и № 4 наиболее прибли
жены к кривой плавления МЖ.
Изучение физикохимических
показателей композиций МЖ и
ЗМЖ позволило спрогнозиро
вать их положительное влияние
на консистенцию и структуру
мороженого. Для эксперимен
тального исследования этого вли
яния на втором этапе работы
были изготовлены опытные
партии мороженого на жировых
основах №1–№4.
Результаты исследований по
казали некоторые особенности,
которые необходимо учитывать
при использовании ЗМЖ в
композициях с МЖ. В частно
сти, значения вязкости смесей
до и после их созревания разли
чаются в зависимости от вида
жировой основы. Для экстрему
мов (основа № 4 по сравнению
с основой №1) это различие со
ставляет 39 % до созревания и 27
% после созревания (табл. 4),
что может быть объяснено раз
ной степенью дисперсности
жировой фазы в мороженом
(рис. 3). Известно, что при уве
личении дисперсности жировой
фазы вязкость системы возрас
тает. В исследуемых опытных
образцах массовая доля жира
значительна (12%), его химичес
кий состав различен, поэтому
при одном и том же заданном
давлении гомогенизации могут
формироваться частицы раз
личного размера.
На рис. 3 видно, что в смеси на
жировой основе №1 массовая
доля жировых частиц до 2 мкм со
ставляет 59 %, на жировой осно
ве №4 – 89,7 %. Приведенные
данные показывают, что путем
регулирования дисперсности
жировой фазы в смесях с высокой
массовой долей жира можно вли
ять на вязкость смесей. Однако
этому показателю в производ
ственных условиях на сегодняш
Рис. 3. Распределение жировых
частиц по размерам в смеси после
гомогенизации:
а – с жировой основой № 1;
б – с жировой основой № 4
ний день уделяют недостаточно
внимания.
Установлено также, что наи
более устойчивы к таянию об
Рис. 4. Массовая доля плава при термостатировании мороженого
МБП
24
№ 1/2011
разцы мороженого с жировой
основой №1, наименее – с ос
новой №3 (рис. 4). Вместе с тем
мороженое с использованием
всех жировых основ достаточно
термоустойчиво. Массовая доля
плава в образцах с основами
№1, №2 и №4 через 90 мин вы
держивания при 21 °С не превы
шала 12 %, с основой №3 –
40 %. При этом количество пла
ва при таких же условиях в мо
роженом различного состава
может достигать 70 %.
По формоустойчивости, опре
деляемой визуально, по площади
растекания плава и высоте стол
бца при термостатировании наи
более термоустойчивым был при
знан образец №1 (рис. 5). При
этом формоустойчивость моро
женого с другими жировыми ос
новами не отличалась заметно от
формоустойчивости жиросодер
жащего мороженого промыш
ленного производства.
Твердость структуры образцов,
определяемая по показателю
«предельное напряжение сдвига»,
при одном и том же химическом
составе зависит от многих факто
ров. В частности, от количества и
размера кристаллов льда, взбито
сти мороженого, кристаллообра
зования в жировой фазе. В дан
ном случае взбитость образцов не
оказывала значительного влияния
на твердость и имела следующие
значения: с основой № 1 – 65 %;
№ 2 – 73 ; № 3 – 79 ; № 4 – 76 %.
Фактические усредненные
данные, характеризующие твер
дость образцов, показывали та
кую же динамику, как и ре
зультаты исследования фор
моустойчивости мороженого
(табл. 5). Наибольшую твер
дость имели образцы морожено
го с основами №1 и №4, в кото
рых жиры по химическому со
ставу заметно не отличаются.
Твердость образцов мороженого
с основами №2 и №3 была ниже.
Это вызвано, в первую очередь,
различием в химическом соста
ве жировых основ. Так, эскимо
Рис. 5. Состояние порций мороженого через 30 мин выдерживания при 21 °С
Таблица 5
Данные, характеризующие твердость образцов мороженого
Жировая основа
Глубина
погружения
конуса, мм
Нагрузка при
погружении
конуса, кг
Напряжение
сдвига, кПа
№1
4,12
3,0
734
№2
4,34
1,8
312
№3
4,31
2,3
512
№4
4,23
4,2
997
предпочтительно производить
твердым, а мороженое в крупной
упаковке, для употребления в до
машних условиях или в сети об
щественного питания, желатель
но изготовлять более мягким для
обеспечения его формования.
Проведенные исследования
имеют практическое значение,
поскольку вопросы комбиниро
вания молочного жира с ЗМЖ на
данный момент недостаточно
изучены.
По результатам приведенных
исследований можно сделать ряд
выводов.
1. Заменители молочного жира
Корпорации «СОЮЗ» – «СОЮЗ
51», «СОЮЗ 75», «SDS M0480»
и «SDS M0485» – при их исполь
зовании с МЖ в соотношении 1:1
способствуют формированию в
мороженом технологически не
обходимых физических и струк
турномеханических показате
лей. По результатам комплексной
оценки качественных показате
лей мороженого указанные ЗМЖ
рекомендуемы для использова
ния в производстве мороженого.
2. Результаты исследований
могут быть использованы при
аналитическом и эксперимен
тальном подборе ЗМЖ для моро
женого.
В частности, при подборе
ЗМЖ и их комбинировании с
МЖ в производстве морожено
го следует:
• проводить сравнительный
анализ композиций МЖ и ЗМЖ
с МЖ по химическому составу,
значениям температур плавле
ния и застывания, времени зас
тывания и твердости; на основе
проведенного анализа делать вы
воды об эффективности компо
зиции;
• учитывать влияние дисперс
ности жировой фазы, регулиру
емой параметрами процесса го
могенизации, на вязкость исход
ной смеси, формирование кон
систенции и структуры готового
продукта;
• принимать во внимание спо
соб фасовки мороженого и при
сущие каждому способу требова
ния к твердости продукта.
3. При создании композиций
МЖ и ЗМЖ в наибольшей сте
пени проявляется синергетичес
кое взаимодействие по техноло
гически значимым показателям
при максимальном сближении
химического состава жиров.
МБП
№ 1/2011
25