Пены и пенообразователи. Химические разрыхлители. (СК)

Характеристика пенообразных масс

Пены представляют собой системы, в которых воздух или ка­кой-нибудь другой газ является дисперсной фазой, а жидкость— дисперсионной средой.

Пенами называются такие системы, в которых количество дис­персной фазы по объему достаточно велико и пузырьки газа от­делены один от другого тонкими пленками жидкости.

Жидкости, состоящие только из одного химического соедине­ния, пен не образуют.

Для получения пен обычно применяют поверхностно активные вещества или высокие полимеры, например белки.

Чтобы дисперсионная среда могла давать пены, необходимо образование вокруг пузырьков газа эластичных, достаточно проч­ных пленок. Пленки могут образовывать поверхностно активные вещества как молекулярно растворимые, так и коллоидно раство­римые.

Прочность пленок больше при коллоидно растворимых поверх­ностно активных веществах, чем при молекулярно растворимых.

В кондитерском производстве применяются и трехфазные пе­нообразные системы, образованные жидкой, твердой и газообраз­ной фазой. Наибольшей стойкостью обладают трехфазные пено­образные системы, если степень дисперсности твердого вещества находится в пределах между коллоидным раствором и грубой суспензией.

На пенообразующую способность влияют следующие факторы: количество оборотов сбивалки, количество пропускаемого газа, продолжительность и температура сбивания, концентрация раство­ра, pH, наличие и дисперсность твердой фазы, количество жиров и спирта.

Пенообразователи

В кондитерском производстве в качестве пенообразователей применяют яичные белки, кровяной альбумин, желатин, экстракт мыльного корня и лакричный экстракт.

В качестве пенообразователей предложены также слабые гид­ролизаты белков.

Яичные белки

При производстве кондитерских изделий в качестве пенооб­разователей применяют свежие, мороженые и высушенные яич­ные белки, а также законсервированные сахаром.

Состав яичного белка в %
Воды	85—88
Белков	10—12
Сахаров (глюкозы)	Около 0,5
Золы	0,66

Безводный яичный белок растворяется в воде при 17° в коли­честве 15,35%.

Вязкость белка при температуре 1—2° сохраняется около 5 месяцев.

Свежие яичные белки имеют pH 7,9, но при хранении вслед­ствие потери углекислоты pH повышается до 9,7. Температура свертывания яичного белка 63—72°.

Факторы, влияющие на пенообразующую способность белков

Добавление воды. Пенообразующая способность яичных бел­ков при добавлении воды постепенно увеличивается от 500 для яичных белков без добавления воды до 1675 при соотношении бел­ков к воде 20 : 80.

Добавление сахаров. Добавление сахаров сильно снижает пе­нообразующую способность яичных белков. Если берутся одни яичные белки, то пенообразующая способность их примерно 625. При добавлении 75% 35%-ной сахарозы пенообразующая способ­ность равна 287, при добавлении 75% 35%-ной глюкозы эта спо­собность снижается до 251 и при добавлении 75% 35%-ного инверта она падает до 237.

Пенообразующая способность вычисляется по формуле

где: F — пенообразующая способность;

u—объем сбитой массы;

w — объем не сбитой массы

Количество добавляемого белка. Увеличение количества сухо­та белка от 1 до 2,25% от общего веса значительно улучшает пенообразование масс, состоящих из 100 г сахарной пудры и 100 г яблочного пюре.

Пенообразующая способность при введении жиров сильно снижается (табл. 96).

Таблица 96.  Удельный вес сбитой массы при добавлении продуктов из бобов какао с разным содержанием жира

Составные части	Удельный вес
Сбитая масса (64% сахара и 9% яичных бел­ков), контроль	0,51
Сбитая масса при добавлении массы какао в количестве 15% при 40°	1,05
Сбитая масса после добавления 15% порошка какао, содержащего 23% жира	0,84
Сбитая масса после добавления 15% порошка какао, содержащего 4,2% жира	0,60

Добавление спирта. При добавлении к пенообразной массе, состоящей из 100 г яблочного пюре, 100 г сахарной пудры и 2 г яичного белка, до 0,4% спирта пенообпазование не ухудшается.

Добавление сернистого ангидрида. Введение от 0,05 до 0,13% сернистого ангидрида к весу массы не оказывает влияния на пенообразование.

Кровяной альбумин

Товарный кровяной альбумин представляет собой сыворотку крови, высушенную в распылительных сушилках.

Небольшое применение имеет пастеризованная, не высушен­ная сыворотка.

Состав сыворотки бычьей крови приводится в табл. 97.

Таблица 97.  Состав сыворотки бычьей крови

Составные части	Содержа­ние в %
Вода	91,34
Белки	6,97
Жир	0,35
Жирные кислоты	0,07
Лецитин	0,19
Холестерин	0,09
Сахар	0,1

При производстве пастилы 2,5 части кровяного альбумина заме­няют одну часть яичного белка в пересчете на сухое вещество.

Кровяной альбумин может применяться при производстве халвы.

Желатин

Желатин представляет собой смесь белковых веществ живот­ного происхождения. Лучшие сорта желатина получают из кост­ного коллагена. Желатин хорошего качества состоит в основном из глютина. Он содержит и глютозу. Чем тщательнее в микро­биальном отношении и чем быстрее проводят процесс получения желатина, тем меньше в нем глютозы (табл. 98).

Таблица 98.  Количество глютина и глютозы в желатине в %

Составные части	Глютин	Глютоза
Пищевой желатин очень хорошего качества	68,0	12,5
Светлый,очень прозрачный жела­тин из костного коллагена	61,0	21,5
Технический желатин	41,0	38,0
Низкосортный желатин	13,5	68,0

Желатин хорошего качества без запаха и вкуса. В холодной воде он набухает, но не растворяется, в горячей воде растворяется. Желатин не растворяется в безводном спирте и в летучих растворителях. Дубильными веществами он количествен­но осаждается.

Таблица 99.  Влияние добавления разных сахаров на пенообразующую способность золей желатина

Состав золя			pH	Пенообразую­щая способ­ность
3%-ный растворжелатина			4,43	530
*                              + 5%		сахарозы	5,58	430
*                              +15 %			5,50	270
*                              +25%			5,59	270
*                            + 15%		глюкозы	5,43	300
*                             +15 %		инверта((100%)	5,07	330
*                            +25% ]			6,80	290
*                            +25 %		патоки (насухое ве­щество)	6,88	290

При охлаждении раствора, содержащего более 1% желатина получается студень. Чем выше содержание глютозы в желатине, тем ниже его студнеобразующая способность и выше пенообра­зующая способность.

Влияние добавления разных сахаров на пенообразующую способность золей желатина видно из табл. 99.

Добавление яичных белков к золям, содержащим 3% жела­тина, при получении конфетных масс мало изменяет удельный вес пенистой массы, но структура ее сильно меняется: из круп­ноячеистой она становится мелкоячеистой.

Выдерживание 3%-ного раствора желатина при 60° в течение 30 минут не отражается на пенообразующей способности.

Экстракт мыльного корня

Экстракт мыльного корня (Radix saponariae) применяется в качестве пенообразователя при изготовлении халвы. Обычно ис­пользуются произрастающие на Украине и в Средней Азии кор­ни следующих двух видов: Saponaria officinalis u Gipsophila stratium.

Экстракт этих мыльных корней обладает пенообразующими •свойствами вследствие содержания в нем сапонинов. Количество сапонинов в мыльном корне от 4 до 15,5%. Сапонины представ­ляют собой гетероглюкозиды. Они имеют большую поверхност­ную активность.

Многие сапонины обладают гемолитическими свойствами (раст­воряют красные кровяные шарики). Гемолитическое действие сапо­нинов в значительной степени ослабляется стеринами и лецитином, если образуется соединение их с сапонинами. Сапонины разрешает­ся вводить только в халву вследствие содержащегося в ней леци­тина и стеринов.

В табл. 100 приводится высота пены (в мм), полученная из 5 мл раствора сапонина разной концентрации при 19° после 10 стандартных встряхиваний в течение 20 секунд и после оставле­ния на 2 минуты в цилиндре диаметром 1 см. Эта высота пены характеризует ее стойкость.

Т а б л и ц а 100.    Высота столба пены водных растворов сапонина разной концентрации

Концентрация в %	Высота столба пены в мм	Концентрация в %	Высота столба пены в мм
4*10-3	6,7	100*10-3	78,5
8*10-3	11,5	150*10-3	80,5
16*10-3	29,0	250*10-3	82,0
40*10-3	56,5	500*10-3	82,5
60*10-3	56,0

 

Экстракт лакричного (солодкового) корня

Лакричник распространен  в диком виде в Узбеки­стане, Таджикистане, Казахстане. Закавказье, Поволжье и Кры­му. Экстракт получается при выщелачивании водой корня при температуре 70—80°. Этот экстракт обладает пенообразующей способностью вследствие содержащейся в нем калиево-кальцие­вой соли глицирризиновой кислоты.

В табл. 101 приводятся сравнительные данные по пенообра­зующей способности экстрактов мыльного и лакричного корней. Определение вели методом взбалтывания в цилиндре ем­костью 100 см3 в течение 2 минут, после чего экстракт выстаивал­ся в течение 1 минуты.

Таблица 101.  Пенообразующая способность экстрактов лакричного и мыльного корня

Экстракт			Высота пены в мм
Экстракт мыльного корня  уд. веса 1,023			130
1 % -ный раствор 0,5% -ный раствор 0,2%-ный  раствор 0,1 % -ный раствор		экстракта лакричного корня	141 135 115 98

Добавление сахарного сиропа не меняет пенообразующей спо­собности лакричного экстракта. Лакричный экстракт придает изде­лиям специфический вкус. Уваренный лакричный экстракт придает изделиям бурую окраску.

Пенообразователь из белков молока

Белок подвергается гидролизу разбавленными кислотами или ферментами (обычно панкреатином). Правильно приготовленный пенообразователь не уступает по пенообразующей способности яич­ному белку (в пересчете на сухое вещество).

Пенообразователь из белков трески и мяса китов (ВНИРО)

Белок извлекается раствором щелочи, осаждается уксусной кислотой и промывается спиртом. Этот препарат следует приме­нять в таких же количествах, как и яичный белок (по сухому веществу).

Использованная литература

Голант Б. Я-, Химико-технологические основы шоколадного и конфетного производства, изд. ВНИТО кондитеров, 1941.

С а х и е в А. С., Применение лакричного экстракта в кондитер­ской промышленности, «Кондитерская промышленность», 1936, № 5—6.

Kirk R. Е and О t h m е г D. F., Encyclopedia of Chemical Technology, vol. VI, The Interscience Encyclopedia Inc., New York. 1951.

Miles C. D., Journal of Physical Chemistry, vol. 49, p. 71, 1945.

Perri J. М., and Hazel F., Industrial and Engineering Chemistry, vol. 38, p. 549, 1946,

Химические разрыхлители

Химическими разрыхлителями называются продукты, которые при добавлении их> в тесто выделяют газообразные вещества.

Химические разрыхлители применяются главным образом для разрыхления теста, содержащего более или менее значительное ко­личество сахара, например для разрыхления теста при изготовле­нии печенья, пряников и других мучных кондитерских изделий.

Химические разрыхлители применяются с целью сокращения длительности производственного процесса. Разрыхление на дрож­жах протекает несколько часов, на химических разрыхлителях—в процессе выпечки. Кроме того, снижаются потери, так как при раз­рыхлении дрожжами происходит образование углекислоты и спирта за счет сахаров.

Химические разрыхлители можно разделить на три группы.

1. Щелочные разрыхлители. К ним относятся дву­углекислый натрий (двууглекислая сода, бикарбонат натрия) и углекислый аммоний.
2. Щелочно-кислотные разрыхлители. К ним относятся смеси двууглекислого натрия и кислот или кислых солей.
3. Щелочно-солевые разрыхлители. К ним отно­сятся смеси двууглекислого натрия и нейтральных солей, напри­мер смесь двууглекислого натрия и хлористого аммония.

Двууглекислый натрий

Двууглекислый натрий применяется один или в смеси с дру­гими компонентами.

Разрыхляющее действие двууглекислого натрия основано на том, что при нагревании он разлагается с выделением углекислоты

2NаНСО₃ = Nа₂С0₃ + Н₂0 + С0₂.

1 г двууглекислого натрия дает 132 мл углекислого газа при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Реакция протекает в основном в печи, а потому выделяющий­ся углекислый газ хорошо используется для разрыхления теста.

Углекислый натрий как разрыхлитель имеет и ряд недостатков: в свободном виде выделяется только 50% углекислого газа. При выделении углекислого газа образуется 63% углекислого натрия (к весу двууглекислого натрия), который сообщает изделиям ще­лочную реакцию.

Из-за избытка щелочи, особенно при высокой температуре, раз­рушаются витамины, находящиеся в тесте.

Углекислый аммоний

Углекислый аммоний при нагревании разлагается с выделением углекислого газа, аммиака и воды. Реакция протекает в основном по уравнению

(NH₄)₂С0₃ = 2NН₃ + С0₂ + Н₂0.

1 г углекислого аммония дает (при комнатной температуре и атмосферном давлении) 227 мл углекислого газа и 460 мл аммиака.

Образующийся аммиак и углекислый газ разрыхляют тесто. С точки зрения образования газообразных продуктов углекислый аммоний является хорошим разрыхлителем, так как в печи он да­ет 82% газообразных веществ, разрыхляющих тесто, и немного бо­лее 18% паров воды.

Недостатком углекислого аммония как разрыхлителя являет­ся то, что изделия в теплом состоянии сохраняют запах аммиака. При работе на смеси двууглекислого натрия и углекислого аммо­ния запах менее интенсивен, но в тесте остается углекислый нат­рий и оно имеет щелочную реакцию.

Щелочно-кислотные разрыхлители

В щелочно-кислотных разрыхлителях источником углекислого газа служит двууглекислый натрий.

Для выделения углекислого газа из двууглекислого натрия чаще всего применяются не кислоты, а кислые соли, которые в те­сте до нагревания в печи мало вступают в реакцию с двууглекис­лым натрием, в то время как кислоты реагируют обычно еще в те­сте. Основная масса углекислого газа должна выделяться в печи. В зависимости от толщины печенья и свойства теста (т. е. в зави­симости от времени, которое печенье должно находиться в печи) углекислый газ должен выделяться или в начале процесса выпечки или несколько позже. Только в этих случаях хорошо используется выделяющийся углекислый газ. При выделении его до процесса вы­печки значительная часть газа улетучивается, не разрыхляя теста.

При применении кислотных компонентов в стехиометрических количествах по отношению к двууглекислому натрию из него выде­ляется полностью весь входящий в его состав углекислый газ. Та­ким образом, для получения одного и того же количества угле­кислого газа при работе на щелочно-кислотных разрыхлителях тре­буется вдвое меньше двууглекислого натрия.

Если известна дозировка одного разрыхлителя, то путем пере­счета по выделяющемуся углекислому газу можно подсчитать до­зировку другого.

Двууглекислый натрий и кремортартар

Из кислотных компонентов очень хорошие результаты дает кремортартар. Углекислый газ выделяется почти исключительно в печи. Реакция протекает по уравнению

NаНС0₃+ КНС₄Н₄0₆→С0₂+ КNаС₄Н₄О₆+ Н₂О.

На одну часть двууглекислого натрия задают 2,25 части кремортартара.

В зависимости от соотношения кремортартара и углекислота натрия можно получать печенье с кислой, нейтральной и щелочной реакцией. При щелочной реакции получается печенье с лучшей набухаемостью. Вкус изделий, приготовляемых на указанном раз­рыхлителе хороший.

Двууглекислый натрий и кислые соли пирофосфорной кислоты

Хорошие результаты получаются при введении в качестве кис­лотного компонента кислой натриевой или калиевой соли пирофос­форной кислоты.

Пирофосфорнокислый натрий получается при нагревании моно — натриевой соли фосфорной кислоты в течение 6—8 часов при 200— 220° при хорошем размешивании.

Реакция протекает по уравнению

2NаН₂Р0₄ = Nа₃Н₂Р₂0₇ + Н₂0.

При получении пирофосфорнокислого натрия температура не должна подниматься выше 220°, так как иначе реакция может пойти дальше с образованием натриевой соли метафосфорной кислоты

Nа₂Н₂Р₂0₇ = 2NаР0₃ + Н₂0.

Реакция в печи с двууглекислым натрием протекает по урав­нению

2NаНСО₃ + Na₂Н₂Р₂0₇ = Nа₄Р₂0₇ + 2С0₂ + 2Н₂0.

1 г двууглекислого натрия дает 264 мл углекислого газа при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Получающийся нормальный пирофосфат натрия обладает ще­лочной реакцией по отношению к фенолфталеину, поэтому для по­лучения печенья с нейтральной реакцией пирофосфорнокислый нат­рий рекомендуется вводить в некотором избытке

Двууглекислый натрий и первичный фосфат кальция

Первичный фосфат кальция, особенно в сильно размолотом ви­де, не дает хороших результатов при применении его в качестве кислотного компонента, так как он реагирует с двууглекислым «ат­рием еще до процесса выпечки.

Реакция протекает по уравнению

3СаН₄(Р0₄)₂ + 8NаНСОз = Са₃(Р0₄)₂ + 4Nа₂НР0₄ + 8С0₂ + 8Н₂0.

Несколько лучшие результаты получаются при применении зер­нистого продукта, так как в этом случае реакция с двууглекислым натрием протекает медленнее.

Двууглекислый натрий и хлористый аммоний

Двууглекислый натрий и хлористый аммоний производят хо­рошее разрыхляющее действие, так как при их употреблении пол­ностью выделяются аммиак и углекислый газ.

Реакция протекает по уравнению

NаНСОз + NН₄С1 = NаС1 + С0₂+ NН₃ + Н₂0.

Реакция наступает в печи слишком поздно, поэтому печенье имеет неравномерную пористость и вздутия на поверхности. Запах аммиака остается.

Использованная литература

В и д а н о в K. X. и Котельников С. А., Производство мучных кондитерских изделий, Пищепромиздат, 1953.

Kirk R. E. and Othmer D. F., Encyclopedia of Chemical Technology, The Interscience Encyclopedia Inc. New York, vol. II, 1948.