Эмульсии, эмульгаторы и разжижители. Различные гидроколлоиды. (СК)

Пектин

Пектин является составной частью фруктов, ягод, овощей, стеблей листьев, корней и других частей растений. Фруктово-ягод­ное сырье, применяемое в кондитерской промышленности, содержит пектин, от которого зависят основные технологические свойства этого сырья (способность к студнеобразованию) и качество гото­вых изделий (стойкость против засахаривания и намокания).

Помимо пектина, используемого в нативном виде, т. е. пекти­на, находящегося в растительной ткани фруктово-ягодного сырья и полуфабрикатов, в последнее время значительное распростране­ние получили препараты пектина, выделяемого из того или иного пектинсодержащего сырья.

Пищевой пектин, изготовляемый в сухом и жидком виде, при­меняется в качестве студнеобразующего агента при изготовлении студнеобразных фруктово-ягодных изделий (желе, джемов, мар­меладов, фруктовых конфет).

Для промышленного производства пектина обычно используют­ся отходы переработки яблок (яблочные выжимки, получаемые как отход производства сока и вина) и цитрусовых плодов (корочки апельсинов, лимонов и грейпфрутов).

В Украине впервые организовано производство пектина из ново­го вида растительных отходов — из обмолоченных корзинок («шля­пок») подсолнечника.

В Украине разработана и внедрена в практику технологическая схема производства высококачественного студнеобразующего пек­тина из свекловичного жома.

Содержание пектина в различных видах сырья следующее:

Вид сырья Содержание пектина в %
Сухая корочка цитрусовых:  
лимонов 30-35
апельсинов    30-40
грейпфрутов   35-40
мандаринов         7-10
Сухой свекловичный жом  25-40
Воздушно-сухие корзинки подсолнечника 18-23
Сухие яблочные выжимки       до 18

Пектин представляет собой смесь веществ углеводного характе­ра, которые получаются в растениях в результате распада цел­люлозы и гемицеллюлоз. Пектиновый комплекс имеет в своей осно­ве полигалактуроновое ядро, состоящее из многих остатков галактуроновой кислоты, соединенных между собой в открытой цепи глав­ных валентностей пектиновой молекулы.

Карбоксильные группы остатков галактуроновой кислоты на­сыщены в той или иной мере радикалами метилового спирта СН30.

Полигалактуроновая цепь пектина представляется в следующем виде:3.1

Каждое звено цепи представляет собой шестичленное кольцо, состоящее из пяти атомов углерода и одного атома кислорода.

Число звеньев цепи в молекуле пектина доходит до 1000.

В качестве сопутствующих веществ в составе пектиновой мо­лекулы участвуют галактоза, арабиноза и арабан.

Молекулярный вес пектина колеблется в пределах 25 000— 100 000.

Величина молекулярного веса пектина является показателем его способности к студнеобразованию.

Пектин легко набухает, он растворяется в холодной и горячей воде.

Водные растворы пектина обладают высокой вязкостью.

Спирт, ацетон, соли поливалентных металлов осаждают пек­тин из его растворов.

При варке пектина с сахаром и водой (концентрация сахара должна быть 60—70%) он образует прочные студни.

Температура застуденения пектиново-сахарного раствора ко­леблется в пределах 65—75° и зависит от индивидуальных особен­ностей пектина.

Для ускорения студнеобразования пектина и увеличения проч­ности студня добавляют кислоту.

Оптимум pH для студнеобразования пектина находится в пре­делах 3,2+0,2.

Приведенные выше данные и условия студнеобразования отно­сятся к так называемому нормальному, т. е. метоксилированному пектину (с содержанием метоксильных групп не ниже 7%). Одна­ко в последнее время создано промышленное производство так на­зываемых низкометилированных пектинов (с содержанием метил- эфирных групп ниже 6%).

Особенностью низкометилированных пектинов является то, что они способны образовать студни с небольшим количеством сахара (около 35% сахара к весу студня) или студни с ионами полива­лентных металлов без сахара, так называемые ионносвязанные студни. Эти разновидности пектина используются для приготовле­ния сладких студней с минимальным содержанием сахара или студней, не содержащих сахара и предназначаемых для салатов, майонезов и т. п.

Пектин отличается от агара повышенной чувствительностью к нагреванию, особенно при температуре выше 70°. Повышение тем­пературы и продолжительности нагревания смеси, содержащей пек­тин, ведет к ослаблению студнеобразующей способности пектина.

Пектин отличается более высокой стойкостью (по сравнению с агаром и агароидом) по отношению к кислоте. Это имеет сущест­венное значение для процессов производства фруктово-ягодных из­делий, протекающих большей частью в кислой среде.

Требования к качеству порошкообразного пектина из корзинок подсолнечника регламентированы ВТУ 382 МППТ СССР.

ВТУ предусматривает цвет порошка от серовато-белого до желтоватого, вкус —слабокислый при отсутствии постороннего при­вкуса и запаха.

Норма влажности порошка в % не более 14
Общая зола в % не более 3,5
Содержание пектина по пектату в % не менее 68
Количество метоксильных групп в % не менее 6,0
pH 1% ного раствора пектина 3,2-3,5

Способность к студнеобразованию оценивается в специальном приборе усилием, (Необходимым для разрыва стандартной лепешки студня > 225 г/см2.

Дозировка порошка пектина для формового желейного марме­лада составляет 1,25—1,5% к весу готового продукта.

Порошкообразный пектин расфасовывают в банки из жести, из прочного прессованного картона или из бумажного литья весом нетто до 4,5 кг.

Транспортировка и хранение пектина должны производиться при относительной влажности воздуха не более 85% и при темпе­ратуре не выше 30°.

Срок хранения 6 месяцев.

Агароид («черноморский агар»)

Агароид — студнеобразующее вещество, близкое по своим фи­зико-химическим свойствам к агару и в некоторых отношениях к пектину.

Агароид получают из багряных водорослей рода филлофора, обширные заросли которых имеются в северо-западной части Чер­ного моря, в треугольнике Севастополь—Одесса—Аккерман.

На базе этих водорослей создано крупное производство ага­роида в Одессе.

Технологические процессы производства агароида из филло­форы разработаны впервые в Украине.

Химический состав и строение агароида еще недостаточно ис­следованы. По данным Кобзаренко, в составе агароида содержится галактоза, глюкоза и фруктоза, сера, Иа, Са, М£, небольшое ко­личество ацетильных групп. Он слабо растворяется в холодной воде и хорошо в горячей.

Водные растворы (золи) агароида после остывания образуют студни (гели), начиная с концентрации 0,8—1,0%.

В условиях кондитерского производства способность к студне­образованию агароида меньше примерно в 3 раза, чем у агара, и в 2—2,5 раза ниже, чем у пектина. Для получения агароидо-сахароводного студня (с концентрацией сахара 70%) необходимо около 3% агароида к весу готового студня.

Температура плавления агароидо-сахаро-водного студня (3% агароида, 67% сахара, 30% воды) 40—45°.

Температура застуденения в присутствии кислоты близка к тем­пературе пектинового студня, т. е. к 70°.

Агароид сходен с пектином по своей чувствительности к нагре­ванию и с агаром в отношении повышенной чувствительности к кис­лоте.

Гидрофильные свойства (способность удерживать воду) у ага­роида выражены слабее, чем у агара и пектина, вследствие этого стойкость его студней против высыхания и засахаривания ниже, чем у студней агара и пектина.

Агароид вальцовой сушки выпускается в виде пленок, а также в виде нарезанных плиток, высушенных на воздухе.

Желатин 1

Желатин — студнеобразователь. животного происхождения, действующим началом которого является, глютин. Последний представляет собой сложное белковое соединение, получаемое в ре­зультате теплового гидролиза коллагена, или оссеина, который со­держится в шкурах, сухожилиях, хрящах и костях наземных жи­вотных.

Эмпирическая формула коллагена (оссеина)

С102Н149О38N31

при гидролизе его с присоединением одной молекулы Н20 полу­чается глютин:

С102Н151О39N31.

Желатин не растворим в эфире, хлороформе, бензоле, абсолют­ном алкоголе и в других органических растворителях.

При нагревании желатин размягчается, вспучивается и обугли­вается с выделением запаха жженного рога.

В холодной воде и в разбавленных кислотах желатин набухает, поглощает при комнатной температуре 10—15-кратное количество воды, превращаясь постепенно в студень.

В горячей воде желатин легко растворим. При остывании го­рячего раствора он студенеет (для образования слабого студня нужно не менее 1% желатина).

Водные студни желатина при нагревании до определенной тем­пературы расплавляются, при повторном охлаждении студнеобраз­ная структура снова восстанавливается.

Желатиновые студни весьма чувствительны к температуре: при нагревании выше 60° способность желатина к студнеобразованию ослабляется, при нагревании с кислотами и щелочами он теряет эту способность.

Согласно действующим стандартам различают жела­тин пищевой, технический и фотографический.

Пищевой желатин выпускается в виде прозрачных листков или пластинок, порошка или крупки.

Пищевой желатин должен давать бесцветные (до светло-жел­тых) растворы. Влажность его не выше 16%, зольность — не выше 2%.

Пенообразующие свойства желатина.

Прочность 10%-ного студня в градусах по специальному при­бору не ниже 500.

Микробиологическая стойкость 5%-ного раствора характери­зуется сохраняемостью не менее 7 суток.

По своей способности к студнеобразованию в условиях конди­терского производства желатин слабее в 5—8 раз агара и пекти­на. Желатиново-сахарные студни отличаются высокой чувствитель­ностью к действию кислот.

В пищевой промышленности желатин применяется для приго­товления сладких желе и заливок, для рыбных и мясных блюд и консервов, мороженого, для осветления вина, пива и др.

На кондитерских фабриках СССР желатин ранее применяли как заменитель агара в производстве зефира.

В практике кондитерского производства за рубежом желатин применяют в качестве антикристаллизатора при изготовлении по­мадных конфет и в качестве структурообразователя для специаль­ных изделий под названием маршмелоу, близких по своей струк­туре к нашему зефиру.

Альгина

Альгина — краткое обозначение препаратов альгиновой кисло­ты, получаемой из бурых водорослей вида ламинария дигитата, ламинария гипербореа и рода фуксов.

Альгиновая кислота, получаемая в результате переработки этих водорослей, представляет продукт полимеризации маннуроновой кислоты, состоящей из ангидридных остатков маннуроновой кис­лоты С5Н704 СООН.

По Евтушенко альгиновая кислота является равновесной смесью полиманнуроновой кислоты и ее полиангидрида.3.2

В настоящее время разработан ряд вариантов промышленного метода получения альгиновой кислоты и ее препаратов.

Альгиновая кислота и ее соли, за исключением солей щелочных металлов и магния, трудно растворяются в воде.

Растворимые в холодной воде соединения альгиновой кислоты в зависимости от концентрации образуют вязкие растворы или студни.

Крепкой кислотой (НС1 или H2SO4) альгиновая кислота осаж­дается из ее водных растворов в виде сплошного геля или осадка волокнистой структуры.

В спиртовых растворах с концентрацией спирта выше 50%, в хлороформе, глицерине, эфире и в других органических раствори­телях альгиновая кислота практически не растворима.

Сильные основания калия и натрия и их соли оказывают деполимеризующее действие на альгину. Последняя также весьма чув­ствительна к действию кислой среды с рН <5,5.

Препараты альгиновой кислоты выпускают в продажу в форме альгинатов щелочных металлов, чаще в виде NН4 соли. Они полу­чили в последнее время широкое распространение в различных от­раслях пищевой промышленности в качестве стабилизатора или эмульгатора, в частности в производстве мороженого, майонезов, в молочной промышленности и др.

Большая чувствительность альгинатов к действию кислоты (pH среды должна быть не ниже 6,0) и нагревания ограничивает их применение в кондитерской промышленности.

В производстве кондитерских изделий альгинаты могут при­меняться лишь тогда, когда не требуется приготовления прочных студней, поддающихся резке ножом, т. е. только для получения слабых желе, кремов, не подвергающихся в процессе производства действию сильного нагревания. В ряде случаев альгинаты могут быть использованы в качестве антикристаллизаторов.

Препараты альгинатов изготовляют в виде порошка влажностью около 20%. Качество их контролируют по вязкости 1%-ного рас­твора.

Способность к студнеобразованию порошка деградирует в про­цессе хранения. Нейтральные препараты или слегка кислые более стойки при хранении, чем препараты, имеющие слабощелочную реакцию.

Нерастворимые соли, например сухой альгинат кальция, об­ладают хорошей стойкостью при хранении.

Карраген-экстракт (экстракт ирландского мха)

Карраген-экстракт — студнеобразующее вещество, получающее­ся из багряных водорослей вида Chondrus crispus (так называемый ирландский мох), произрастающий на берегах Атлантического океа­на (в Англии, Ирландии, Франции, США).

Действующим студнеобразующим началом карраген-экстракта является каррагинин, который представляет собой сернокислый эфир полисахарида, состоящего из остатков галактозы, т. е. он схо­ден по своему составу с агаром.

Студнеобразователи из ирландского мха в последнее время по­лучают распространение в США, Франции, Англии.

Сухой экстракт (влажностью 5—6%) растворим в воде при -нагревании. По имеющимся данным, его способность к студнеобра­зованию близка к таковой у агара и пектина. Он используется в качестве стабилизатора для молока (добавление его в количестве 0,04% в молоко при 70° обеспечивает образование прочной суспен­зии с казеином).

0,5% сухого карраген-экстракта дают- с молоком прочный сту­день, который используется как основа для молочных пудингов и других изделий.

Имеются указания о применении карраген-экстракта в конди­терской промышленности в качестве студнеобразователя для так называемого трубочного желе, начинок, маршмелоу, в качестве стабилизатора в производстве шоколадного молока, бисквитных кре­мов и мороженого.

Различные гидроколлоиды

Кроме студнеобразователей, в кондитерской промышленности применяется ряд гидрофильных коллоидов, которые в известных отношениях приближаются к рассматриваемой группе веществ. В первую очередь сюда относится измененный (модифицированный) крахмал, а также так называемые камеди (гумми) — растительные водорастворимые клеи углеводного характера. Из последних сле­дует указать: трагант, гуммиарабик, вишневый гумми-клей и др.

Эти продукты отличаются от типичных студнеобразователей тем, что они (не имеют способности образовывать прочные студне­образные структуры без сильного уваривания рецептурных сме­сей.

Измененный (модифицированный) крахмал, приготовленный по схеме ВКНИИ, получается из обыкновенного (нативного) крахма­ла путем слабого кислотного или ферментативного его гидролиза. Измененный крахмал отличается от обыкновенного способностью образовывать клейстер с пониженной вязкостью по сравнению с этой способностью у обычного крахмального клейстера, поэтому в условиях кондитерского производства (для разделки, разливки) им удобно пользоваться. При введении модифицированного крахмала (влажностью до 10%) в рецептурную смесь имеется возможность получать конфеты типа формового желейного мармелада. Коли­чество вводимого крахмала составляет около 10% по весу готовых изделий. Конфеты этого типа должны отливаться в мягкие формы (крахмальные или сахарные). Кроме того, обычный крахмал при­меняется для приготовления изделий типа рахат-лукум и др.

Камеди (гумми) — смолообразные вещества, выделяемые из растений в виде аморфных масс, способных к затвердению на воздухе. По своей химической природе эти вещества занимают про­межуточное место между гемицеллюлозами и пектиновыми вещест­вами. Основную массу этих веществ составляют углеводы (гексозы и пентозы), галактоза, арабиноза, ксилоза и другие и уроновые кислоты (преимущественно галактуроновая).

В кондитерской промышленности Украины применяют следующие камеди: трагант, гуммиарабик, вишневый гумми-клей.

Трагант собирается с ветвей кустарниковых растений вида Astragalus, произрастающих в странах Малой Азии (Сирия, Ливан и др.). Выступающая на поверхности коры растения жидкая масса затвердевает в течение нескольких дней до состояния рогового ве­щества, принимая при этом ту или иную случайную форму с меня­ющейся окраской от светло-желтой до коричневой.

При гидролизе дает пентозы и метилпектозы. Медленно рас­творяется в воде, для ускорения растворения измельченный в порошок трагант смачивают спиртом и заливают водой в отношении 1 : 75, 1 : 100.

Гуммиарабик (аравийская камедь) получается из различных

видов акаций, произрастающих преимущественно в Африке. По дан­ным последних исследований, важную составную часть гуммиара­бика составляет алдобионовая кислота С12Н20О12, которая дает при кислотном гидролизе d-глюкороновую кислоту, связанную с галак­тозой.

Вишневый гумми-клей, выделяемый вишневыми, сливовыми и

абрикосовыми деревьями. По своему химическому составу весьма близок к аравийской камеди.

Камеди находят применение в кондитерской промышленности в качестве клеящих веществ и стабилизаторов для украшений, для приготовления специальных изделий с резинообразной структурой типа жевательных конфет, для диабетических кондитерских изде­лий.

В практике кондитерского производства за рубежом применя­ются пищевые растительные камеди, известные под различными названиями: чикли-гумми, гумми-карайя, чолла-гумми и др.

Использованная литература

ВТУ 382 МППТ СССР. Пектин пищевой.

ГОСТ 6470-53. Агар.

Зикеев Б. В., Переработка водного нерыбного сырья, Пи- щепромиздат, 1950.

Огня нов Ил., Караколев Т., Маринов М., ВТРХУ, Някои особенности на пектиновато желеобразуване. София, 1952.

Технология кондитерского производства, под ред. проф. А. Л. Рапопорта, часть I, Пищепромиздат, 1951.

Advances in Chemistry Series 11, Natural Plant Hydrocolloids, ACS, Washington, 1954.

Hottenroth B., Die Pektine und ihre Verwendung, München, 1951.

Kertesz Z. L., The Pectic Substances, New York, 1951.

Maass H., Die Pektine, Braunschweig, 1951.

Эмульсии, эмульгаторы и разжижители

Под эмульсиями понимают однородную смесь двух взаимно нерастворимых и несмешивающихся между собой жидкостей. В эмульсиях* отдельные мелкие капельки одной жидкости окружены другой жидкостью.

Жидкость, находящуюся в раздробленном состоянии называют дисперсной фазой, а жидкость, образующую непрерывную фазу, называют дисперсионной средой.

Жиры с водой могут образовывать два типа эмульсий: жир в воде, обозначаемую обычно «масло-вода» или «жир-вода» и воду в жире, обозначаемую обычно «вода-масло». В эмульсиях «масло- вода» жир является дисперсной фазой, а вода дисперсионной сре­дой, а в эмульсиях «вода-масло», наоборот, вода является дис­персной фазой, а жир дисперсионной средой. Эмульсии одного ти­па могут переходить в эмульсии другого типа. Например, при сби­вании сливок эмульсия «масло-вода» частично переходит в эмуль­сию «вода-масло».

Для получения устойчивых концентрированных эмульсий в смесь необходимо вводить стабилизаторы (эмульгаторы), которые образуют на поверхности отдельных капель дисперсной фазы за­щитный адсорбционный слой.

При введении эмульгаторов, растворимых в воде, образуются эмульсии «масло-вода», а при введении эмульгаторов, растворимых в жирах — «вода-масло».

Особенно хорошей эмульгирующей способностью обладают так называемые сбалансированные эмульгаторы, в которых соотношение липофильных (гидрофобных) групп (радикалов жирных кислот) и гидрофильных групп соответствует типу эмульсии.

Сбалансированные эмульгаторы являются разжижителями шо­коладных и конфетных масс. Роль разжижителей, по данным ака­демика П. А. Ребиндера, сводится к тому, что они, адсорбируясь, на центрах коагуляции твердых частиц, вызывают полную соль­ватацию дисперсионной средой, устраняя возможность коагуля­ционного сцепления, и обусловливают ее наибольшую текучесть.

Разжижающая способность разжижителем определяется любым вискозиметром и исчисляется по формуле3.3

где: — разжижающая способность;

 ƞ1—вязкость в пуазах шоколадной массы до введения разжижителя;

 ƞ2— вязкость в пуазах после введения разжижителя.

Для определения разжижающей способности необходимо брать шоколадную массу (хорошо вымешанную) температурой 40°, со­держащую 30—32% жира.

Характеристика эмульгаторов и разжижителей

В кондитерском производстве в качестве эмульгаторов исполь­зуются белки, фосфатиды, камедb и сапонины, которые входят в состав рецептурной смеси и специально как эмульгаторы не вво­дятся.

В качестве эмульгаторов и разжижителей обычно специально добавляют фосфатиды и синтетические поверхностно активные ве­щества.

Из фосфатидов применяется соевый лецитин. Соевый лецитин получается при гидратации соевого масла. Он представляет собой смесь лецитина и кефалина3.4

Здесь R1 и R2 —остатки жирных кислот.

Кефалин принадлежит к той же группе соединений, что и ле­цитин, но в его состав вместо холина [НО(СН3)3NСН2СН2ОН] входит кол амин (NН2СН2СН2ОН). Кефалин является производ­ным а-глицеринофосфорной кислоты.

Товарный лецитин содержит около 60% лецитина и кефалина и около 40% жира. Масло увеличивает стойкость лецитина при хранении. Соевый лецитин является хорошим эмульгатором и разжижителем. Его разжижающая способность при введении 0,3% к весу шоколадной массы не ниже 3.

Эмульгаторы

Эмульгатор ВНИИЖ

(гидрофильные липины на полиглицеринах)

Гидрофильные липины на полиглицеринах получаются путем переэтерификации растительных масел полиглицеринами.

Обычно для получения эмульгатора ВНИИЖ исходят из триглицерина с некоторым содержанием диглицерина.

Примерная формула гидрофильных липинов на полиглицеринах3.5

где R—радикал жирной кислоты.

Разжижающая способность при введении 0,3% к весу шоко­ладной массы не менее 2,4.

Твердый эмульгатор Т1

Твердый эмульгатор Т1 является в основном смесью моно- и диглицеридов. Он является слабым разжижителем.

Эмульгатор Т2

Примерная формула следующая:3.7

Примерная формула следующая:3.6

Гидрофильность и липофильность эмульгатора зависит от соотношения моно- и диглицеридов.

где R — радикал стеариновой кислоты.

Эмульгатор Т2 является очень слабым разжижителем.

Окисленные масла (полимеризованные)

Эти эмульгаторы получают при окислении растительных масел с высоким йодным числом при температуре около 250° до начала желатинирования при комнатной температуре. Они дают эмульсии типа «вода-масло».

Эти масла являются хорошими эмульгаторами и разжижителями.

Окисленные масла для мучных изделий

Эти масла получают при окислении смеси равных количеств масел с высоким и низким йодным числом при температуре 160— 170° в течение 6 часов.

Применяются для улучшения структуры мучных изделий.

Использованная литература

Клейтон В., Эмульсии. Их теория и технические примене­ния. Перевод с английского под ред. акад. П. А. Ребиндера, изд. иностранной литературы, 1950.

Козин Н. И., Пищевые эмульсии, Пшцепромиздат, 1950.

Berkman S. and Е g 1 о f f G., Emulsions and Fooms, Edit. Reinhold.. New York, 1947.

Kuhn A., Kolloidchemisches Tasö^ienbuch, 4, Auflage,

Akad. Verlagsgesellschaft, Leipzig, \l 953.

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы