4.2.3. Созревание.

Пастеризация и гомогенизация изменяют физическое состояние взвешенных сухих веществ смесей мороженого. При пастеризации плавится весь жир, а гомогенизация умень­шает диаметр жировых шариков. Формируются новые оболочки жировых шариков, а гидро­фильные коллоиды гидратируются и уменьшаются в размере. Охлаждение до температуры меньше 4 ºC, которое следует за этими процессами, приводит к началу кристаллизации жира, однако на этой стадии смесь еще не готова к замораживанию. Обычно охлажденную смесь подвергают созреваниюв течение 4 – 24 часов. Кристаллизация жира в эмульгированном состоянии происходит медленнее, чем когда он находится в более крупных образованиях. Для осуществления коалесценции жировых шариков при замораживании необходима почти полная кристаллизация жира. Кроме того, за это время происходит существенная пере­стройка оболочек жировых шариков. Адсорбция белков, которая происходит при гомогени­зации, не ведет к образованию устойчивой оболочки, и для достижения стабильного состоя­ния необходимы эмульгаторы, которые во время созревания замещают белки на границе раз­дела шарика и сыворотки. Обычно, для того чтобы произошли все эти изменения, достаточно 4 часов. Фризерование недостаточно созревших смесей ведет к характеристикам, подобным характеристикам неэмульгированных смесей: худшее сохранение формы и относительно бы­строе таяние, обусловленные тем, что дестабилизация жира в ходе фризерования оказыва­ется меньше оптимальной.

4.3. Замораживание.

Замораживание смеси– одна из самых важных операций в производстве мороже­ного, поскольку от нее зависят качество и выход готового продукта. Замораживание произ­водится в два этапа: первый – динамичное замораживание (фризерование), при котором смесь быстро замораживается при перемешивании для включения воздуха и ограничения размера формирующихся кристаллов льда; второй – статическое замораживание (закалка), в котором частично замороженный продукт закаливается без перемешивания в специальных низкотемпературных камерах в условиях быстрого отвода тепла.

4.3.1. Фризерование.

На этапе динамичного замораживанияхолодная смесь мороженого поступает в ци­линдр фризера и охлаждается жидким хладагентом. Смесь взбивают с помощью взбиваю­щего механизма (смешивающего устройства с острыми скребками, которые касаются очень гладкой поверхности замораживающего цилиндра). Месильный орган вращается в замора­живающем цилиндре, и скребки снимают со стенок цилиндра намерзший слой. Небольшие кристаллы, находящиеся в этом слое, смешиваются в замораживающем цилиндре с осталь­ной частью мороженого, и происходит формование кристаллов льда в форме дисков, кото­рые содержатся в конечном продукте, выходящем из фризера. Эти кристаллы льда должны быть мелкими (размером желательно менее 30 мкм) и иметь гладкую поверхность. Для полу­чения мелких кристаллов льда, способствующих получению однородной глянцевой конси­стенции, а также для предотвращения излишнего намерзания смеси на стенках цилиндра, не­обходимо регулировать образование льда в намерзающем слое и очищать стенки цилиндра.

Лед не проводит тепло с такой скоростью, как сталь, поэтому при формировании слоя льда в цилиндре он действует как изолятор, замедляющий теплоперенос от смеси к хлада­генту. При производстве мороженого этот теплоперенос должен быть как можно более эф­фективным, позволяющим сформировать как можно больше мелких кристаллов льда, по­скольку это обусловливает максимально высокое качество мороженого с максимальной ста­бильностью при транспортировке и хранении. Величина теплопередачи зависит от разности температур между смесью и хладагентом, теплопроводности теплопередающей поверхности и скорости восстановления поверхностных пленок.

Жидкая смесь, поступающая в цилиндр фризера, содержит жировые шарики во взве­шенном состоянии, коллоидные частицы белков, а также растворенные углеводы, соли. Эта жидкая смесь превращается в вязкий многофазный продукт, содержащий диспергированные кристаллы льда и воздушные пузырьки, частично коалесцировавшие жировые шарики и кол­лоиды белков, которые удерживаются вместе раствором, обладающим высокой вязкостью и содержащим растворенные сахара, стабилизаторы, белки и соли.

Наиболее важные изменения, происходящие при фризеровании, - это формирование кристаллов льда, введение воздуха, формирование небольших воздушных пузырьков и дес­табилизация (или частичная коалесценция) жировой эмульсии. Каждый из этих физических процессов принципиально важен для получения высококачественного мороженого с требуе­мыми физическими свойствами независимо от того, периодическим или непрерывным явля­ется фризерование. Продукт после фризерования получается мягким и текучим, но его гус­тота (плотность) зависит от рецептуры, способа обработки смеси, конструкции фризера, взбитости и температуры.

Формирование кристаллов льда

Так как смесь поступает на фризерование при температуре немного выше точки за­мерзания, то чтобы температура смеси стала ниже ее точки замерзания, необходим отвод те­пла с помощью хладагента. Как правило, смесь охлаждается ниже точки замерзания сначала у стенки цилиндра, где температуры самые низкие. В цилиндре фризера температура смеси понижается весьма быстро. Отвод так называемого «сухого» тепла, вызывающего лишь по­нижение температуры без изменения агрегатного состояния, должен занимать не более 1 – 2 минут. Когда начинается замораживание, лед образуется в основном у стенок цилиндра вследствие низкой температуры и естественной склонности льда формироваться на поверх­ности, а не внутри объема жидкости.

В зависимости от состава мороженого и температуры на выходе из аппарата во фри­зере кристаллизуется от 33 до 67 % первоначального содержания воды в смеси, причем в процессе закаливания может замораживаться дополнительно 23 – 57 % воды.

Формирования необходимого количества льда при замораживании недостаточно, чтобы гарантировать получение высококачественного мороженого. Средний размер и рас­пределение размеров кристаллов льда существенно влияют на однородность и потребитель­ские свойства мороженого. Процесс фризерования необходимо проводить так, чтобы полу­чать в основном мелкие кристаллы. Типичное распределение кристаллов льда в мороженом по размерам приведено на рисунке.

Для получения кристаллов льда с надлежащей дисперсностью, процессом заморажи­вания необходимо управлять – в частности, скоростью образования зародышей и ростом кристаллов. Для получения большего числа мелких кристаллов условия замораживания должны способствовать формированию зародышей и минимизировать рост кристаллов льда, для чего в соответствующей точке технологического процесса требуются очень низкие тем­пературы. Основные используемые хладагенты (жидкий аммиак или фреон) обеспечивают получение температур до – 30 ºC. Чтобы сохранить кристаллы льда по возможности мел­кими, после формирования зародышей необходимо поддерживать условия, препятствующие их росту. Для получения минимально возможных по размерам кристаллов необходимо, чтобы продолжительность нахождения смеси во фризере была минимальной.

На характеристики кристаллов льда влияет тип и количество ингредиентов в смеси мороженого. Ингредиенты смеси могут оказывать влияние двумя основными способами: 1) влиять на понижение точки замерзания; 2) влиять на механизмы кристаллизации льда (заро­дышеобразование, рост и созревание).

Дестабилизация жировой эмульсии

Смесь для мороженого содержит множество мелких жировых шариков, стабилизиро­ванных белками молока. При надлежащей гомогенизации жировые шарики остаются в смеси во взвешенном состоянии неопределенно долго. Жировые шарики в смеси частично отверде­вают, что обусловлено широким диапазоном температур плавления молекул триацилглице­ринов, из которых состоит молочный жир. Триацилглицерины молочного жира с высокими температурами плавления находятся в смеси в виде кристаллов, а триглицериды с низкими температурами плавления – в жидком виде. Кристаллизация жира происходит в основном при охлаждении после пастеризации, и затем при созревании смеси. Обычно молочный жир в смеси мороженого полностью кристаллизуется после 4 – 5 часов созревания. На этапе со­зревания белки, стабилизирующие жировые шарики, заменяются присутствующими в смеси эмульгаторами. Этот обмен на поверхности жирового шарика уменьшает межфазное натя­жение и стабильность капель, делая их склонными к дестабилизации при сдвиге во фризере с очищаемой поверхностью.

Степень дестабилизации жира зависит от типа и количества используемого в смеси эмульгатора и характера процессов сдвига при замораживании. На уровень дестабилизации жира также влияет степень насыщенности жирных кислот, присутствующих в моно- и диг­лицеридах, причем ненасыщенные жирные кислоты приводят к большей дестабилизации.

Чрезмерная дестабилизация жира при определенных условиях ведет к сбиванию жира. При этом жировые шарики объединяются в довольно большие скопления (более 30 мкм), проявляющиеся в виде заметных масляных зерен, ухудшающих внешний вид готового изде­лия, и влияют на физические и органолептические свойства мороженого, придавая ему «ма­зеобразную» структуру.

Введение воздуха

Одновременно с формированием кристаллов льда и коалесценцией жировых шариков в смесь вводится воздух и происходит формирование воздушных пузырьков. Сначала обра­зуются пузырьки большого размера, а затем они разрушаются под действием силы сдвига в ход замораживания.

В готовом мороженом присутствуют пузырьки разных размеров – от нескольких мкм до более 100 мкм.