Кондитерские изделия

Процесс сорбции пара (поглощение паров воды коллоидным капиллярно-пористым

телом)—сложный процесс. Он состоит  из процесса диффузии пара из окружающей

среды к Поверхности вещества (сорбента), процесса внутренней диффузии пара

по капиллярно-пористой системе  сорбента и адсорбции-явления самопроизвольного

сгущения в поверхностном слое массы вещества, понижающего своим  присутствием

поверхностное натяжение.

Здесь уже не происходит вторичных  процессов собственно растворения  вещества в

поверхностном слое. Однако после  адсорбции влаги обычно следуют  явления ее

капиллярной конденсации и осмотического  поглощения сложно построенными

коллоидными частицами. Капиллярная  конденсация в процессе сорбции  основана на

понижении давления насыщенного пара над вогнутыми менисками капилляров,

присущих этим коллоидным телам. Наибольшее количество влаги, которое может

принять материал, находясь в атмосфере  влажного воздуха, является

максимальной сорбционной влагоемкостью  пористого сорбента в паровоздушной

среде. Эта максимальная сорбционная  влагоемкость называется гигроскопической,

или равновесной, влажностью.

Высыхание ряда изделий происходит в тех случаях, когда влажность  их выше, чем

гигроскопическая влажность, чем  упругость паров над раствором, входящим в

состав изделий (Рр>Рв). Высыхание  изделий часто сопровождается

кристаллизацией сахаров— засахариванием.

Кристаллизация сахаров. Засахаривание  наблюдается во многих кондитерских

изделиях. На образование кристаллов сахара, как и других растворимых  в воде

кристаллизующихся веществ, влияет ряд  факторов, что видно из следующего

уравнения для скорости кристаллизации:

    

где К— скорость кристаллизации;

     Т — температура  (абсолютная);

С—концентрация сахара в кристаллизующемся        пере­сыщенном растворе;

     с—концентрация сахара  в насыщенном растворе;

     —вязкость среды;

r—путь диффундирования сахара  между зонами раствора с концентрациями  С и с;

k—некоторая постоянная величина.

Скорость кристаллизации тем больше, чем выше температура, больше избыточное

пересыщение (С—с), меньше вязкость раствора и путь диффундирования сахара.

Скорость кристаллизации понижается при увеличении количества примесей (не

сахаров). Содержание сухих веществ  в насыщенном сахарном растворе тем  больше,

чем больше примесей содержится в  нем, поэтому и вязкость таких  растворов

больше.

Необходимым условием кристаллизации является наличие достаточного количества

центров кристаллизации, иначе даже сильно пересыщенный раствор не будет

кристаллизоваться. Центры кристаллизации, если их нет в жидкой среде, могут

самопроизвольно возникать в ней  при некоторых условиях благо­даря наличию в

жидкости гетерофазных флуктуаций—небольших участков, имеющих такое же

расположение молекул, как в  кристалле. Они могут возникать  и на посторонних

примесях.

Переход вещества при его охлаждении из расплавленного состояния в

стеклообразное облегчается в  ряде случаев. Имеет значение величина энергии,

затрачиваемой на образование поверхности  раздела между жидкой и твердой

фазами. Если кристаллик меньше некоторого критического размера, эта

поверхностная энергия превышает  выигрыш в энергии, связанный  с переходом в

более устойчивое состояние. Поэтому  энергетически более выгодным и,

следовательно, вероятным будет  разрушение кристаллика. При больших

переохлаждениях жидкости  скорость роста кристалликов становится для  ряда

веществ практически равной нулю, что соответствует переходу в  стеклообразное

состояние. Необходимым условием такого перевода является малая подвижность  в

это время молекул в данном веществе.

Ряд факторов способствует кристаллизации и ускоряет ее. Понижение температуры

ускоряет кристаллизацию из раствора, так как растворимость сахаров  при этом

значительно уменьшается и влияет сильнее, чем повышение вязкости и прямое

действие понижения температуры  в соответствии с уравнением. Уменьшение

влажности изделий, их высыхание тоже ускоряет кристаллизацию, так как  при

этом увеличивается концентрация сахара и, следовательно, степень

перенасыщения. Изделия с большим  содержанием других, кроме сахара,

компонентов засахариваются медленнее, задерживается кристаллизация и  в

изделиях, отличающихся высокой вязкостью  или наличием антикристаллизаторов.

К последним относятся обычно вещества, не имеющие кристаллической структуры,

с высоким молекулярным весом и  повышенной вязкостью растворов.

Обычно при засахаривании изделий  происходит образование кристаллов сахарозы,

однако в некоторых случаях  кристаллизуется глюкоза; это характерно для

глюкозного засахаривания. Фруктоза не кристаллизуется в кондитерских изделиях

вследствие большой ее растворимости.

При изготовлении кондитерских изделий  с молочными про­дуктами могут  иметь место

и превращения молочного сахара-лактозы, дисахарида, в состав которого входят

глюкоза и галактоза. Существует две  формы этого сахара—

-лактоза и -лактоза.

Лактоза малорастворимая в воде, она наименее растворима из всех сахаров. При

температуре ниже 93,5°С кристаллизуется 

- форма лактозы с одной молекулой  воды, а при более высоких температурах

выпадает безводный 

-изомер лактозы. При охлаждении  растворов 

-формы лактоза переходит в 

-форму. При уваривании кондитерских  масс, содержащих молоко, равновесие

перемещается в сторону образования 

-формы, а при охлаждении 

-форма опять преобразуется в 

-форму, которая может выкристаллизовываться  как менее растворимая. Растворимость 

-формы примерно в 1,5 раза больше, чем 

-формы и зависит от температуры  (например, при 20° С рас­творимость 

-формы 6,2%,

-формы—9,9%).

При концентрации лактозы в растворе ниже 3% опасность в се кристаллизации

отпадает. Если лактоза находится  в смеси с другими сахарами, то она несколько

снижает растворимость сахарозы и  глюкозы.

Изменение углеводов при нагревании. Процессы изменения углеводов при

нагревании весьма многообразны. Возможно образование многих соединений в

зависимости от исходных интенсивности  и режима нагревания, реакции среды,

присутствия соединений, играющих роль катализаторов и антагонистов реакции

тех или иных типов.

При нагревании сахаров в слабокислой  или нейтральной среде, т. е. в  условиях

обычно встречающихся в производстве кондитерских изделий, образуется сложная

по составу смесь продуктов  изменения сахаров.

Если нагревание водных растворов  сахаров (например, при уваривании

карамельной массы) вести при значительно  повышенных температурах или, что

более вероятно, в условиях местного перегрева (при температуре выше

150—160°С), слишком длительной температурной  обработки, может произойти

значительная деструкция углеводов, для характеристики которой применяется

термин «карамелизация».

При выпечке мучных кондитерских изделий, например, штампованного печенья,

чрезмерно высокая температура  печи (намного выше 260°С) или увеличенная

продолжительность выпечки (значительно  более 6—8 мин) вызывают сильное

потемнение, образование подгорелых мест. Эти процессы происходят в  результате

изменения растворимых сахаров, входящих в состав теста для мучных кондитерских

изделий: сахарозы, глюкозы, фруктозы (из сахарозы, меда и т. п.), лактозы (из

молочных продуктов). Деструкция крахмала под влиянием высоких температур, как

известно, тоже ведет к образованию  ангидридов глюкозы, карамелизации  углеводов.

Продукты изменения сахаров  при их нагревании в обычных, близких  к нормальным,

условиях производства могут содержать  главным образом следующие соединения:

ангидриды сахаров; оксиметилфурфурол  и другие карбонильные соединения —

диоксиацетон, глицериновый альдегид и др.; кислые продукты

изменения—левулиновую, муравьиную, молочную кислоты; окрашенные

соединения—гуминовые и красящие вещества и др. Нагревание глюкозы  в

нейтральной или слабокислой среде, прежде всего, вызывает дегидратацию сахара

с выделением одной или двух молекул  воды. Ангидриды сахаров могут  частично

соединяться один с другим или с  неизмененным сахаром и образовывать так

называемые продукты реверсии—конденсации. Дальнейшее тепловое воздействие

вызывает отделение третьей  молекулы воды с образованием оксиметилфурфурола и

последующими реакциями. При обычной  тепловой обработке углеводы, вероятно, не

претерпевают глубоких изменений, а образуются в основном их ангидриды.

Превращение сахаров при нагревании, по-видимому, идет через форму с  открытой

карбонильной группой (оксоформу).

Глюкоза при нагревании может дать соединение (левоглюкозан), в отличие  от нее

вращающее плоскость  поляризации  влево.

Левоглюкозан не обладает восстанавливающими свойствами и в присутствии

кислоты снова превращается в глюкозу. Фруктоза в присутствии щелочей  и кислот

разлагается очень быстро. Она, возможно, является основным источником

образования молочной кислоты при  нагревании. Фруктоза способна к образованию

диангидридов. Один из них — дигетеролевулезан  — может образовываться при

сравнительно мягких условиях реакции. В этом случае вода удаляется из двух

молекул фруктозы.

При нагревании сахарозы в нейтральной  или слабокислой среде наряду с

инверсией (образованием глюкозы и  фруктозы) происходит накопление соединений

с различной молекулярной массой.

При нагревании сахарозы в сухом  виде до 150°С происходит разрыв глюкозидной

связи и образуется глюкоза и  остаток фруктозида, который может  образовывать

- и -фруктозидные

связи с сахарозой и глюкозой. При приготовлении инвертного сиропа из сахарозы

образуются не только глюкоза и  фруктоза, но и продукты их изменения. При

получении инвертного сиропа в присутствии  инвертазы в сиропе, например,

обнаружена кестоза—соединение фруктозы с сахарозой.

     Производство изделий  губчатой структуры (пастилы,  зефира, сбивных конфет).

Сбивной слой имеет губчатую структуру. Такие изделия формуют из пенообразных

масс, в которых дисперсионной  средой является сахаро-фруктово-белковый,

сахаро-пектиново-белковый или сахаро-агаро-белковый золь, способный при

определенных условиях переходить в гель или студень, а дисперсной фазой -

недоформированные пузырьки воздуха.

Пены являются ячеисто-пленчатыми дисперсионными системами, образованными

большим количеством пузырьков  воздуха, разделенных тонкими пленками

дисперсионной среды. Под влиянием силы притяжения дисперсионная среда  течет,

пленки пены становятся более тонкими, и пузырьки воздуха лопаются, или

объединяются, пена коалесцирует, т.е. оседает. Для получения пены необходимы

затраты энергии для преодоления  силы поверхностного натяжения дисперсионной

среды.

В кондитерской промышленности для  введения в массу воздуха применяется

сбивание. Для облегчения процесса сбивания и получения более устойчивых пен

вводят пенообразователи. Наиболее распространенным пенообразователем  в

кондитерском производстве является свежий или замороженный белок куриных  яиц.

Можно применять и сухой, полученный при температуре не выше 45 С.

Дисперсность воздушных пузырьков  зависти от природы пенообразователя, его

доли и других факторов.

Например, средний размер воздушных  пузырьков в пастильной массе, сбитой с

яичным белком, равен 15-25 мкм, размер пузырьков в этой же массе, сбитой в

тех же условиях, но с молочным гидролизатом, - 30-40 мкм.

При повышении концентрации пенообразователя масса приобретает более высокую

дисперсность, структурно-механические свойства ее изменяются: уменьшается

текучесть и увеличивается предельное критическое напряжение сдвига.

Чем выше и меньше вязкость раствора, тем лучше пенообразование, меньше плотность

пенообразной массы. Например, при  увеличении концентрации пенообразователя от 1

до 3,75% (при концентрации сахара 75%) содержание воздуха в сбитой массе  при

одинаковых условиях сбивания повышается от 34 до 59%, плотность массы

уменьшается с 905 до 580 кг/м3. Средний  радиус пузырьков воздуха

уменьшается с 12 до 2,5-3,5 мкм.

На пенообразующую способность  яичных белков большое влияние оказывают  сахар,

яблочное пюре, патока, агар (и др. желирующие вещества) и прочие добавки.

     Характеристика пенообразователей  и условия получения пенообразных  масс.

Пенообразующая способность яичных белков сильно снижается, если к белку

добавить жиры (с желтком) или  вещества с более высокой поверхностной

активностью.

Соли кальция, магния снижают действие пенообразователей. Сухой белок

вырабатывается в виде порошка  белого цвета и стекловидной крошки жёлтого

цвета. В целях повышения пенообразующей способности этот белок до сушки

подвергают ферментативному гидролизу.

Во ВНИИ молочной промышленности разработаны  новые пенообразователи из