vchilka.in.ua 1

Научное обоснование технологий комбинированных кондитерских изделий

Оболкина В.И., д.т.н., заведующая кафедрой хлебопекарного и кондитерского производств

Институт последипломного образования Национального университета пищевых технологий


Научный прогресс кондитерской отрасли базируется на разработке или совершенствовании технологий кондитерских изделий. Одной из групп кондитерских изделий, которые пользуются особой популярностью у населения и, соответственно, у ее производителей, являются комбинированные, состоящие из двух или нескольких полуфабрикатов с разными органолептическими свойствами: печенье и пряники с разнообразными начинками, конфеты с комбинированными корпусами. Эффективный способ формования комбинированных кондитерских изделий - метод ко-экструзии, который заключается в выдавливании двух или нескольких кондитерских масс через центральный канал и коаксиальный зазор вокруг него по типу «труба в трубе» через формующие матрицы определенной формы и сечения. Учитывая актуальность проблемы разработки технологий комбинированных кондитерских изделий и, соответственно, совершенствования оборудования для их производства, был проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований для их научного обоснования.

При разработке рациональных технологий комбинированного сдобного печенья и пряников с начинками, конфет с комбинированными корпусами была поставлена задача создания нового конкурентоспособного ассортимента изделий, обеспечения эффективности технологического процесса и условий для его максимальной механизации. Повышение конкурентоспособности при создании нового ассортимента достигалось путем улучшения органолептических показателей за счет гармоничного сочетания различных полуфабрикатов, повышения пищевой ценности изделий, снижения их калорийности, снижения себестоимости, обеспечения стабильности их показателей качества при хранении».

Эффективность технологии достигалась благодаря системному анализу влияния технологических факторов на всех стадиях процесса производства изделий, установлению оптимальных технологических режимов при максимальной интенсификации процессов.


Анализ конструктивных особенностей формующего оборудования показал, что наиболее распространенными моделями являются экструдеры с двухкамерным нагнетанием по типу «шнек - лопастной роторный барабан» и «валки-валки». Для рассматриваемых моделей экструдеров, был определен диапазон структурно-механических характеристик тестовых масс, начинок, конфетных масс, который обеспечивал качество отформованных полуфабрикатов при их максимальной производительности. Следует отметить, что при формовании кондитерских масс производительность экструдеров ограничивалась определенной скоростью сдвига, при достижении которой наблюдались дефекты поверхности, пульсация жгутов, изменение диаметра, то есть проявление эффекта высокоэластичной турбулентности.

Для регулирования структурных свойств, как отдельных кондитерских масс, так и комбинированной системы в целом, использовались различные сочетания гидроколлоидов и поверхностно-активных веществ.

Так, при разработке технологии комбинированного сдобного печенья при его формовании методом ко-экструзии ставилась задача создания новых высоковязких, термостабильных фруктовых начинок за счет введения в их рецептурный состав комплексной смеси гидроколлоидов; снижения содержания жира в сдобном песочном полуфабрикате при использовании стабилизационной комплексной смеси поверхностно-активных веществ. При разработке новой технологии конфет с комбинированными корпусами ставилась задача создания конфетной массы с кремово-сбивной структурой, устойчивой к механическому воздействию при формовании методом ко-экструзии. С этой целью в качестве основных структурообразователей были использованы желатин, каррагинан, низкометаксилированный пектин.

Для создания комплексных смесей гидроколлоидов с необходимыми технологическими свойствами для регулирования структуры фруктовых начинок и кремово-сбивных конфетных масс были определены сорбционные свойства, гидратационная способность, поверхностная активность, реологические свойства отдельных компонентов и их смесей.


Сорбционные характеристики различных гидроколлоидов: камедей тары, гуара, рожкового дерева, ксантана, стабилизационных крахмалопродуктов, фруктово-ягодной клетчатки, желатина, каррагинана, пектина определялись на сорбционно-вакуумной установке Мак-Бена. Анализ изотерм сорбции осуществлялся при использовании уравнения Фрейндлиха (1):

а=К·(аw) 1/n , (1)

а ─ количество адсорбируемой воды, ммоль/г; аw ─ активность воды (безразмерная единица), 1/n ─ постоянная, характеризующая интенсивность адсорбции.


Для каждого гидроколлоида было определено количество адсорбируемой воды при образовании моно-, полислоя и при капиллярной конденсации, а также характеристическая энергия связи (табл. 1). Согласно со способностью к адсорбции воды и способностью ее удерживать в процессе десорбции, исследуемые образцы гидроколлоидов были поделены на 3 группы. Было установлено, что наибольшей способностью адсорбировать воду обладают:
к-каррагинан, пектин, яблочная клетчатка, камеди ксантана и тары. Наименьшей – модифицированные крахмалы и желатин, при этом энергия связи у данных ингредиентов наибольшая. На основании данных исследований для стабилизации фруктовой начинки была определена комплексная смесь, состоящая из камеди ксантана, камеди тары, мальтодекстрина и модифицированного крахмала.

Энергия активации вязкого течения коллоидного раствора смеси гидроколлоидов была в 2,2-3,6 раз больше, чем отдельных компонентов.

При добавлении комплексной смеси в состав яблочной подварки вязкость начинки увеличивалась в 6,5-8 раз, скорость влагоотдачи при нагревании начинки с комплексной смесью значительно уменьшилась, показатель активности воды уменьшился в 1,16 раз, что свидетельствует о стабилизации текстуры начинки и повышении ее агрегативной устойчивости.

Таблица 1

Сорбционные характеристики гидроколлоидов





Наименование

Количество адсорбируемой воды, а, ммоль/г


Энергия связи воды в монослое,

Е, кДж/ммоль

Остаточное количество воды после десорбции, ммоль/г

при аw = 0,1

в монослое

в моно- и полислое

При

аw = 1


К-каррагинан

3,14

9,8

84,5

3,2

0,7

LM пектин

3,1

5,8

51,8

2,7

0,4

Яблочная клетчатка

3,2

4,3

42,5

3,2

0,4

Камедь ксантана

4,6

11,2

42,1

2,6

0,45

Камедь тара

3,8


6,5

35,2

2,6

0,7

Камедь рожкового дерева

4,0

6,5

31,7

2,3

0,4

Камедь гуара

3,6

5,8

29,4

2,3

0,3

Мальтодекстрин

2,2

3,8

29,9

1,7

2,2

Желатин

0,8

3,7

24,6

4,9

1,6

Модифицированные крахмалы: Selectamyl



3,8



6,2



20,0



3,8



1,1

Farinex WM 55

3,6

5,2

18,2

3,8

0,8




η=η0 e-E/RT ; (5)

где E – энергия активации вязкого течения, Дж/моль·К; η0, η – начальная и текущая вязкости растворов, Па·с; R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль·К; T – температура, К

Следующей задачей, которая решалась при выполнении работы, было создание комплексной смеси для стабилизации конфетной массы с кремово-сбивной структурой и повышение устойчивости к механическому воздействию при формовании методом ко-экструзии. С этой целью использовали сочетание анионоактивных гидроколлоидов
(к-каррагинана и низкометаксилированного пектина) и желатина, обладающего амфотерными свойствами. Технологические свойства данных гидроколлоидов зависят от времени гидратации, температуры, активной кислотности среды. В связи с этим были проведены исследования влияния данных технологических факторов на реологические и поверхностные свойства растворов как отдельных гидроколлоидов, так и их бинарных смесей.

Было отмечено, что коллоидные растворы комплексных смесей обладают повышенной вязкостью и при их охлаждении после нагревания образовывались студни. Наименьшее значение вязкости и поверхностного натяжения коллоидного раствора комплексной смеси желатин-LM пектин наблюдалось при рН - 4,2 – 4,5; желатин –к-каррагинан – 6,5 - 6,8. При рН выше и ниже изоэлектрической точки желатина наблюдалось повышение вязкости коллоидных растворов, что связано с созданием как комплексных, так и смешанных гелей. Максимальная пенообразующая способность комплексных смесей "желатин-пектин" и "желатин-каррагинан" наблюдалась в изоэлектрической точке желатина при соотношении 3:1, при этом пенообразующая способность комплексной смеси желатин-пектин была наибольшей. На основании данных исследований сделан вывод о целесообразности использования данных комплексных смесей с целью создания агрегативно-устойчивых пенообразных структур за счет образования на границе «воздух–дисперсионная среда» двойных электрических слоев и межфазных структурированных прослоек с повышенною вязкостью, которые могут предотвратить разрушение кремово-сбивной структуры при формовании методом ко-экструзии.


При создании стабилизационной комплексной смеси поверхностно-активных веществ для регулирования структуры сдобного песочного теста были проведены исследования технологических свойств сложного эфира полиглицерина, триглицерида стеариновой кислоты, сорбата тристеарата, моностеарата глицерина отечественного производства. При проведении исследований влияния дозировки отдельных эмульгаторов и их комплексных смесей на изменение поверхностного натяжения модельных систем растительный жир – сахарный раствор было установлено, что снижение поверхностного натяжения эмульсии для каждого эмульгатора происходило до определенной граничной его концентрации. При этом при увеличении молекулярной массы происходило увеличение критической концентрации насыщенности поверхностного слоя. Максимальный синергетический эффект при стабилизации эмульсии с содержанием жира до 40% наблюдался при сочетании исследуемых образцов в соотношении: 40:20:20: 20 при введении в эмульсию такой комплексной смеси в количестве 0,5%.

На основании результатов проведенных исследований предложена классификация комплексных смесей гидроколлоидов и поверхностно-активных веществ: для создания пенообразных жировых эмульсий; для создания и стабилизации пенообразных конфетных масс, повышения вязкости дисперсной среды фруктовых начинок.

Благодаря использованию новых стабилизационных комплексных смесей гидроколлоидов и поверхностно-активных веществ был создан новый конкурентоспособный ассортимент изделий, обеспечены эффективность технологического процесса и условия для его максимальной механизации при формовании изделий методом ко-экструзии.