Углеводы, применяемые в кондитерской промышленности

Ингредиенты кондитерских изделий 

В этом разделе речь пойдет в основном об ингредиентах, используемых для са­харных кондитерских изделий. Мы уже привели некоторую классификацию про­дукции, выделив шоколадные изделия, сахарные и мучные кондитерские изделия, но многие ингредиенты для всех трех групп являются общими. Основные ингреди­енты шоколада мы уже рассмотрели выше.

Продукты, перечисленные в группе «сахарные кондитерские изделия», зачас­тую используют в качестве начинки для шоколада. В наше время в коробки шокола­да иногда укладывают неглазированные конфеты, а также конфеты с красивой гла­зированной начинкой пастельных цветов.

Все чаще в шоколадных и других кондитерских батончиках используют вафли, иногда — печенье. В этом случае важнейшим фактором оказывается со­вместимость используемых ингредиентов (см. раздел «Кондитерские батончики с начинкой»).

Химия углеводов 

Углеводы являются большой группой химических веществ, часто встречаю­щихся в растительном и животном мире; их общая химическая формула — С_х(H₂0) _y где х, как правило, кратно 6.

Химическая формула сахара — С₁₂ (H₂0) ₁₁, декстрозы — С₆(Н₂0)₆, а крахма­ла — {С₆(Н₂₀)5} _n.

Каждое из этих веществ представляет одну из трех основных групп — моносаха­риды (декстроза, фруктоза), дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза) и полисаха­риды (крахмал, клетчатка).

Моносахариды — это сахара, которые не распадаются в процессе кислотного гидролиза на более простые сахара; с точки зрения кондитерского производства наиболее важными являются декстроза и фруктоза, называемые также гексозой. К сожалению, у каждого из этих Сахаров есть синонимичное название, глюкоза и левулоза соответственно, а английское слово glucose часто ассоциируется с кондитер­ской патокой (глюкозным сиропом), которая, хотя и содержит декстрозу, включает также другие сложные углеводы.

Декстроза и фруктоза являются составляющими инвертного сахара и образуют­ся в результате инвертирования сахара (сахарозы). Декстроза и фруктоза, как из­вестно, являются изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу, но различную молекулярную структуру. Характерным свойством натуральных Саха­ров является то, что при растворении в воде они изменяют плоскость проходящего сквозь раствор поляризованного света. Гексозы, декстроза и фруктоза поворачива­ют эту плоскость в противоположных направлениях: декстроза — вправо, а фрукто­за (левулоза) — влево. На основе этих фактов и осуществляется анализ кондитер­ских изделий, содержащих разные сахара.

Сахара под воздействием слабых окислителей способны окисляться до соответ­ствующих кислот, и это свойство также учитывается при анализе состава сахара, ко­гда его добавляют в раствор Фелинга (пентагидрат сульфата меди, тартрат и гидроксид натрия) до тех пор, пока голубые соли меди не превратятся в красный оксид меди. Сахара, вступающие в такую реакцию с раствором Фелинга, называют реду­цирующими. Это свойство подтверждает альдегидную структуру некоторых Са­харов.

Дисахариды — это сахара, в которых связаны два моносахарида, и связь может строиться как через альдегидную группу, так и иным способом. В случае, когда свя­зующим звеном является неальдегидная группа, сахар обладает редуцирующими свойствами; к примеру, сахароза — это нередуцирующий сахар, тогда как мальтоза и лактоза — это редуцирующие сахара.

Технологические сложности, связанные с сахаром, мы рассмотрим в разделе, посвященном глюкозному сиропу. В настоящее время для определения состава са­харных смесей и контроля за производством используются специальные аналити­ческие технологии — например жидкостная хроматография (HPLC). 

Некоторые дисахариды легко разлагаются под воздействием разбавленных ки­слот и некоторых ферментов, на чем и основано производство инвертного сахара из сахарозы-:

_{С12H22Oll+H2O}—> C_{6H12O6+C6H12O6}

иивертаза декстроза фруктоза

Инвертирование происходит в рамках многих кондитерских технологий с пре­обладанием кислотной среды — например в производстве плодово-ягодного желе.

Все полисахариды имеют больший молекулярный вес, чем моно- и дисахариды, а также сложную структуру.

В кондитерской промышленности наиболее важным веществом этой группы является крахмал; натуральный крахмал содержится в кукурузе, рисе, пшенице, картофеле и многих других растениях. Очищенный крахмал используется для изго­товления конфетных начинок, а также (в различных модифицированных формах) в качестве ингредиента. С помощью кислот, особых ферментов или сочетания тех и других может производиться гидролизованный крахмал (ниже мы рассмотрим раз­нообразные типы глюкозных сиропов, которые производятся таким способом). Мо­дифицированный крахмал все шире применяется в кондитерской промышленно­сти, особенно для производства желе и других аналогичных изделий.
Еще одним производным крахмала является декстрин, используемый для при­готовления кондитерской глазури, а также для выпуска клея.

Более подробные сведения о молекулярном строении и химических свойствах углеводов можно найти в книгах по органической химии, но и в нашей работе мы по мере необходимости будем касаться научных основ конкретных Сахаров, крахмалов и производных от них соединений.

Углеводы, применяемые в кондитерской промышленности
Сахар (сукроза, сахароза). Сахар является основным ингредиентом конди­терских изделий и шоколада; об истории и развитии производства тростникового сахара мы уже упоминали.

Свекловичный сахар появился значительно позже, и его производство стало выгодным не сразу, а лишь после многих неудачных попыток. Сахарную свеклу на­чали выращивать в средиземноморском регионе, и первым извлек из этого растения некоторое количество сахара немецкий химик Маргграф (Marggraf, 1747).

Промышленное применение этой технологии начало развиваться во времена На­полеона, когда во Франции был издан указ о развитии производства свекловичного сахара (с целью положить конец британской монополии на тростниковый сахар), од­нако из-за разгрома наполеоновской армии, а также из-за несогласия колониальных стран оно пришло в упадок. В Англии заслуживающее упоминания производство свекловичного сахара появилось только в 1912 г. Во время второй мировой войны Британия была вынуждена производить сахар в основном из сахарной свеклы.

По поводу преимуществ тростникового и свекловичного сахара существуют значительные разногласия, и когда-то кондитеры и производители джема, узнав о том, что сахар произведен из сахарной свеклы, даже отказывались его использо­вать. В действительности все зависит от степени очистки сахара, и рафинирован­ный сахар высокой очистки, независимо от того, тростниковый он или свеклович­ный, представляет собой практически чистую, порядка 99,9 %, сахарозу. Благодаря современным технологиям рафинированный свекловичный сахар высокой очистки практически невозможно отличить от тростникового, однако при сравнении нера­финированных Сахаров их различие весьма заметно. Нерафинированный тростни­ковый сахар обладает приятным вкусом и запахом, тогда как нерафинированный свекловичный сахар, будучи недостаточно чистым, обладает неприятными вкусо- ароматическими характеристиками.

Даже в наше время иногда случается, что в ‘продажу поступает свекловичный са­хар, уступающий по качеству хорошо очищенному тростниковому сахару. Сироп, который варят из такого свекловичного сахара, имеет слегка заметный запах, и кро­ме того, для него характерно сильное пенообразование, что крайне нежелательно при производстве джема и кондитерских изделий. Это связано с присутствием не­больших количеств белков и продуктов их разложения, сапонинов и растительных клейких веществ, которых в неочищенном тростниковом сахаре быть практически не может; напротив, в недостаточно рафинированном тростниковом сахаре может содержаться небольшое количество воска сахарного тростника, который действует как ингибитор пенообразования. Чистота сахара и его пенообразование также свя­заны с зольностью; низкая зольность говорит о хорошей очистке.

Методы определения индекса пенообразования и его значение при производст­ве пористых кондитерских изделий мы рассмотрим ниже.

Тростниковый сахар выращивается во всех тропических странах, особенно там, где много плодородных земель и имеется возможность орошения. Крупнейшими его производителями являются страны Центральной Америки и Карибских остро­вов; в последние годы значительное количество тростникового сахара производит­ся и в Австралии с Океанией.

Сахарная свекла выращивается в регионах с умеренным климатом, и крупными ее производителями являются все европейские страны, включая страны бывшего СССР. Развитие производства свекловичного сахара связано с политическими причинами, так как оно дает возможность не зависеть от тропических стран-поставщиков сахара, а в военное время — не испытывать трудностей от дефицита сахара в случае блокады.

В США производится как тростниковый, так и свекловичный сахар — в южных штатах и на Гавайях выращивают сахарный тростник, а в северных — сахарную свеклу. Сахарную свеклу в порядке эксперимента начали выращивать в штатах Миннесота и Северная Дакота еще в 1880-е гг., но реально ее промышленное произ­водство началось только с 1920 г.

Производство сахара

 О производстве саха­ра — ниже мы представим вкратце лишь основные технологические процессы.