Основные факторы, влияющие на структуру карамели

Введение в кулинарию
Теги: кондитер

Наиболее важными показателями качества полуфабрикатов карамельного производства и готовой карамели являются влажность, количество редуцирующих сахаров (веществ) в карамельном сиропе и карамельной массе, цветность, растекаемость карамельной массы, которые зависят от ряда факторов: качества и состава сырья, способов и технологических режимов уваривания, pH среды. Правильное ведение технологического процесса в значительной степени определяет необходимые структурно-механические свойства карамельной массы и готовой карамели в процессе их производства и хранения. В карамельном сиропе содержание продуктов химического изменения сахаров, ухудшающих качество готовых изделий (повышение цветности, гигроскопичности, снижение пищевой ценности), должно быть минимальным. Этого можно добиться путем снижения температуры или сокращения продолжительности процесса уваривания, при этом сироп получается пониженной цветности и высокого качества. Температура кипения сиропов зависит от их рецептуры (чем больше в рецептуре патоки, тем ниже температура), концентрации, химического состава, влияющего на степень гидратации молекул, способа уваривания, остаточной влажности (чем выше влажность, тем ниже температура) и давления. Карамельный сироп, как правило, является многокомпонентным, в нем присутствуют сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза, однако преобладающим компонентом все же остается сахароза. Такие физико-химические свойства сахарозы, как растворимость, гидратация молекул, способность образовывать относительно устойчивые пересыщенные растворы, кристаллизация из пересыщенных растворов и переохлаж¬денных расплавов, играют важную роль при получении карамели. Составные части патоки и инвертного сиропа понижают растворимость сахарозы в растворе, однако общее содержание сухих веществ в нем увеличивается, что способствует получению при одной и той же температуре более концентрированных некристаллизующихся сиропов. Чем меньше в патоке редуцирующих веществ и больше декстринов, тем больше она понижает растворимость сахарозы и наоборот. Установлено, что вещества, имеющие температуру плавления выше, чем у сахарозы, увеличивают ее растворимость и наоборот. Добавление глюкозы, мальтозы или фруктозы в растворы сахарозы при постоянной температуре снижает совместную степень гидратации молекул. В результате вытесняющего действия этих сахаров уменьшается количество высокогидратированных молекул сахарозы и растет концентрация раствора. Следовательно, учитывая совместную среднюю степень гидратации молекул сахаров в растворе, можно изменять их растворимость при данной температуре, повышать общую концентрацию сухих веществ в растворе при данной температуре, снижать температуру уваривания сиропов, что имеет важное практическое значение не только с точки зрения экономии энергетических ресурсов и повышения производительности аппаратов, но и существенно влияет на качество готовой карамели. На процесс разложения сахаров и, следовательно, на качество получаемой карамельной массы значительно влияет температура и продолжительность уваривания. С повышением температуры растворимость веществ в сиропе значительно повышается, при этом вязкость его понижается. Это вызвано тем, что с повышением температуры усиливается тепловое движение молекул и увеличивается объем раствора. При нагревании раствора сахарозы, в который добавлена патока или инвертный сироп, ее гидролиз и распад глюкозы и фруктозы начинается при температуре 90... 100 °С. С повышением температуры до 115.. . 125 °С и продолжительности нагревания до 60...90 мин количество редуцирующих веществ увеличивается почти на 50 %. В зависимости от продолжительности нагревания, pH среды, количества и состава продуктов распада сахаров и минеральных веществ, содержащихся в сырьевой смеси, будут протекать процессы гидролиза сахарозы, разложения моносахаридов, ангидридов и других соединений. Температура уваривания зависит от аппарата, рецептуры и конечного содержания сухих веществ. При использовании вакуум-аппаратов для уваривания карамельной массы снижается ее температура, что позволяет сократить до минимума разложение сахаров, находящихся в карамельном сиропе. Скорость инверсии сахарозы предопределяется концентрацией ионов водорода, которая при получении карамельных сиропов будет зависеть от pH патоки и сахара-песка. Несахара, содержащиеся в сахаре и патоке в виде минеральных солей и других веществ, задерживают реакцию инверсии. Поэтому разные партии сахара при одном и том же значении pH среды могут иметь различную способность к инверсии. Рассмотренные выше процессы особенно быстро протекают при нагревании сахароинвертного сиропа. Энергия активации реакции распада фруктозы меньше, чем глюкозы. При этом образуются диангидриды, а при отщеплении трех молекул воды — фурфурол, красящие вещества. Продукты распада фруктозы отличаются высокой гигроскопичностью и цветностью, что обнаруживается при получении инвертного сиропа и хранении карамели. Цветность полуфабрикатов и готовой карамельной массы обусловлена не только образованием продуктов глубокого распада моносахаридов (красящие и гуминовые вещества), но и меланоидинов, образующихся при соединении азотистых веществ, имеющих свободную аминогруппу —N Н,, и углеводов, содержащих свободную карбоксильную группу. Образование таких продуктов происходит одновременно с образованием гигроскопичных продуктов распада сахарозы, поэтому цвет карамели является косвенным показателем ее гигроскопич¬ности. Чем темнее цвет, тем выше гигроскопичность карамели. Высокая вязкость способствует поддержанию карамельной массы в аморфном состоянии. Чем выше содержание патоки и сухих веществ, тем выше вязкость карамельной массы, от которой в значительной степени зависит сохранность ее аморфного состояния, то есть способность к кристаллизации (засахариванию), а следовательно, и продолжительность хранения готовой карамели. Вязкость карамельной массы, приготовленной с патокой, значительно выше вязкости массы, приготовленной на инвертном сиропе, причем с повышением массовой доли сухих веществ в карамельной массе возрастает ее вязкость. В присутствии глюкозы, мальтозы, крахмальной патоки, инвертного сиропа латентный период кристаллизации карамельной массы увеличивается. При добавлении в сироп крахмальной патоки уменьшается скорость образования и роста кристаллов, так как компоненты патоки снижают скорость обмена молекул сахарозы на границе зародыш — раствор за счет повышения энергии активации вязкости. Величина переохлаждения молекул сахарозы в сваренной карамельной массе является движущей силой процесса кристаллизации и основной причиной засахаривания карамельной массы. Профессор A. Соколовский на основании результатов исследования Таммана указывал, что чем быстрее при прочих одинаковых условиях происходит процесс охлаждения карамельной массы, тем более стойкой она становится против кристаллизации. Сточки зрения кристаллизации самой опасной температурой, при которой скорость образования центров кристаллизации в карамельной массе очень велика, является температура 115... 110 °С. При этой температуре карамельная масса находится или в вакуум-камере аппарата, или выливается в приемный бункер охлаждающей машины. Для повышения стойкости карамельной массы против засахаривания необходимо быстрое охлаждение на всех этапах ее обработки. Такая карамельная масса, лишенная центров кристаллизации, будет обладать повышенной стойкостью, как на первых этапах обработки, так и при хранении готовой карамели. Гигроскопичность карамели обусловлена рядом факторов: повышением гигроскопичности сахарозы при добавлении к ней углеводов патоки или инвертного сиропа; ростом гигроскопичности сахарозы при переходе в процессе приготовления карамели из кристаллического в аморфное состояние; присутствием продуктов распада сахаров (оксиметилфурфурол), образовавшихся в результате температурного воздействия на сахарозу. Образование этих продуктов ускоряется с повышением температуры и длительности теплового воздействия. На гигроскопичность карамели приготовленной на патоке, в значительной степени влияют углеводный состав сухих веществ, количество редуцирующих веществ, pH патоки. С увеличением содержания редуцирующих веществ (особенно глюкозы) и снижения pH патоки повышается гигроскопичность карамели. Наряду с редуцирующими веществами на стойкость карамели влияет также ее влажность. Чем меньше влажность, тем менее гигроскопична готовая карамель, и тем она дольше при прочих равных условиях сохраняет свои свойства. Основной задачей при производстве карамели является создание таких технологических режимов обработки сырья, при которых бы гарантировались минимальные химические изменения сахаров. Исходя изтеориинаучныхоснов получения карамельной массы аморфной структуры, разработанной проф. А. В. Зубченко, доц. А. Я. Олейниковой, выявлены основные технологические критерии, с помощью которых можно управлять процессом структурообразования. Основными факторами, влияющими на устойчивость карамельной массы аморфной структуры, являются: • соотношение рецептурных компонентов; • посторонние примеси, частицы кристаллизующегося вещества, способствующие образованию в карамельной массе центров кристаллизации; • температура и продолжительность уваривания (например, при низких температурах и непродолжительном уваривании твердая фаза не вся переходит в жидкое состояние, оставшиеся частицы служат центрами кристаллизации); • обработка массы (перемешивание или вытягивание) может способствовать образованию центров кристаллизации в карамельной массе; • вязкость (с увеличением вязкости скорость роста кристаллов уменьшается, что объясняется замедлением диффузии молекул растворенного вещества к граням кристалла); • неравномерное разрежение в вакуум-камере и изменение (резкие перепады) давления греющего пара. Таким образом, основными принципами ведения технологического процесса получения карамели аморфной структуры являются: • точное соблюдение соотношения основных рецептурных компонентов карамельной массы (на 1 массовую долю сахара не менее 0,5 массовой доли патоки); • соблюдение технологических параметров, позволяющих получить карамельную массу вязкоупругой структуры с определенными показателями (массовая доля влаги — 1,5...4 %, редуциру¬ющих веществ— 14...18 %, эффективная вязкость— 64...45 Пас, плотность — 1500... 1550 кг/м3 при температуре 90 °С). Определив основные закономерности получения карамельной массы и взяв научную теорию за основу, нами установлено, что процессом структурообразования карамельной массы возможно управлять путем выбора и регулирования соотношения наиболее важных рецептурных компонентов и технологических параметров. Определение научных принципов формирования структуры карамели различной консистенции и создание условий для устойчивости этих систем является важной задачей кондитеров. Получение карамели различной структуры — «мягкой» с вязко-пластичпыми свойствами, «жевательной» с упругоэластичными свойствами, «сбивной» пористой структуры, отличающейся способом производства, использованием различного сырья, оригинальным вкусом, дает возможность расширить ассортимент и максимально удовлетворить покупательную способность населения. В связи с этим необходимо определить механизм перехода аморфной структуры карамельной массы в аморфно-кристаллическую с определенными свойствами, условия устойчивости образовавшейся структуры в течение всего технологического процесса получения карамели, а также при ее транспортировке и хранении. Многочисленными опытами доказано, что кристаллическая струк¬тура придает мягкость карамельной массе. Образования центров кри¬сталлизации в карамельной массе можно достичь путем введения в нее сахарной «затравки» в виде помадной массы или сахарной пудры, в результате чего формируется аморфно-кристаллическая структура с вязко-пластичными свойствами. Для придания карамели упругоэластичных свойств в качестве структурообразующих компонентов можно использовать структурообразователи — желатин, пектин, гуммиарабик и др.), а в качестве пластификатора — жировой компонент. Аморфно-кристаллическая структура является более неустойчивой системой по сравнению с аморфной, она в большей степени стре¬мится перестраиваться в кристаллическую. Устойчивость этой системы можно регулировать путем использования в качестве пластификатора и антикристаллизатора карамельной патоки, повышающей вязкость массы, а также степенью переохлаждения карамельной массы, применяемой на всех этапах ее обработки — в процессе приготовления, формования и после завертки. С целью определения возможности получения и формования но¬вых видов карамели на ирисоформующезаверточных (ИФЗ) или ротационных машинах необходимо подобрать такое соотношение выбранных рецептурных компонентов, чтобы полученные карамельные массы имели определенные структурно-механические свойства, необходимые для формования на этих машинах. Проведенные исследования позволили выявить возможные направления получения карамели «мягкой», «жевательной», «сбивной» различной структуры путем введения в карамельную массу нетради¬ционного сырья и полуфабрикатов. Классификация карамели с различными структурно-механическими свойствами Вид карамели Свойства и структура Состав на основе сахаропаточного сиропа с добавлением Мягкая Вязко-пластичные, аморфно­ кристаллическая кристаллизующего вещества — сахарной «затравки», молочных продуктов, фрукто­вого, шоколадного, орехового сырья, жира, эмульгатора Жевательная Уп ругоэл асти ч н ы е, аморфно­кристаллическая структурообразующего компонента или за­густителя, фруктового сырья, жира, эмуль­гатора Молочная Вязко-пластичные, аморфно­ кристаллическая молочных продуктов, шоколадного, оре­хового сырья, жира, эмульгатора Аэрированная или сбивная Вязко-пластичные, мелкопористая пенообразующих, структурообразующих компонентов, молочных продуктов, фрук­тового сырья

Автор:  Сергей Челноков

Показать все статьи