Розчинність, насичені і перенасичені розчини


67328665На сайті використовуються численні терміни, пов'язані з технологією кондитерського виробництва. За рекомендаціями постараємося роз'яснити всі терміни в одному розділу, не обмежуючись що були посиланнями до інших джерел.

З цієї причини ми розширили частину, в якій розглядаються питання псування продукції, включивши в неї роз'яснення спеціалізованої термінології, часто використовуваної в цій галузі. Ми сподіваємося, що в результаті ви зможете краще зрозуміти терміни, використовувані при описі різних технологічних процесів.

Кондитерські вироби з цукру

Розчинність, насичені і перенасичені розчини

Більшість твердих речовин в певній мірі розчиняються у воді. Гранична кількість речовини, яке можна розчинити, визначає його розчинність. Оскільки при підвищенні температури більшість твердих речовин розчиняються в більшій мірі, при визначенні розчинності необхідно також враховувати температуру.

Приклад. Розчинність цукру при 20 ° С становить 67, 1% мас. Після розчинення такої кількості при даній температурі розчин вважається насиченим, тобто при температурі 20 ° С більше цукру розчиниться не зможе.

Деякі речовини здатні давати перенасичені розчини, в тому числі і цукор.

Якщо взяти насичений розчин цукру, який має температуру 20 ° С і нагріти його, то в ньому можна буде розчинити ще кілька цукру, після чого розчин стане насиченим вже при більш високій температурі.

Якщо дати такій розчину охолонути, не перемішуючи його, то цукор залишиться в розчиненому стані, і такий розчин буде вважатися перенасиченим. Перенасичені розчини нестійкі, і при перемішуванні такого розчину надлишок цукру швидко випадає в осад. На цьому заснована технологія виробництва помадних цукерок і Фаджа. Різні види цукру, мають різну розчинність; суміш різних Сахаров розчиняється краще, ніж один окремо взятий вид цукру.

Концентрація рідкої фази сиропу

У багатьох видах кондитерських виробів присутні різні «фази». Тверда фаза зазвичай представлена ​​кристалами цукру, але може також включати сухий молочний залишок, какао-порошок і тому подібні речовини. Ці тверді речовини дисперговані в рідкій фазі, що представляє собою насичений розчин різних Сахаров. У ній також можуть, в невеликій кількості, присутні інші розчинні інгредієнти, наприклад, речовини, отримані з фруктів. Важливим фактором є концентрація рідкої фази; в даний час повсюдно визнається, що вона повинна являти собою розчин Сахаров з незначним додаванням інших речовин, концентрація яких складає не менше 75%, Що визначається за показаннями рефрактометра при температурі 20 ° С. У цьому випадку створюється середовище, що перешкоджає більшості видів мікробіологічної псування продуктів, і забезпечується висока безпеку товару. Однак деякі ферменти здатні вступати в реакцію навіть в таких умовах. Як приклад можна привести липазу (фермент, який розщеплює жири), а також деякі інгредієнти, такі як какао-порошок, горіхи і горіхова маса, яєчний альбумін, в яких можуть міститися активні ферменти. При покупці інгредієнтів необхідно переконатися, що ліпаза в них не міститься або в тому, що вона повністю розклалася. При цьому слід пам'ятати, що для руйнування присутньої в сухих порошках ліпази потрібна висока (до 110 ° С) температура. У кондитерських виробах можуть бути присутніми жир і повітря. Деякі види жирів дуже схильні до прогорклости, а повітря, що міститься в продукті у вигляді дрібних бульбашок, може прискорити процес утворення прогорклости, крім того, в результаті окислення з'являється небажаний присмак.

Відносна вологість, температура точки роси, тиск насиченої пари, активність води, рівноважна відносна вологість

Всі ці фактори роблять значний вплив на те, наскільки успішним буде виробництво і зберігання шоколаду і кондитерських виробів.

Відносна вологість, температура точки роси

Говорячи про відносну вологість, мають на увазі порівняння кількості водяної пари, присутніх в повітрі, і кількості водяної пари, необхідних для того, щоб наситити повітря парами при тій же температурі. Відносна вологість повітря, насиченого водними парами, дорівнює 100%. Якщо повітря насичене на 60%, то і відносна вологість становить 60%.

У кондитерському виробництві відносна вологість відноситься до числа найважливіших чинників. Необхідно уявляти, скільки становить відносна вологість в приміщеннях, де здійснюється упаковка і зберігання продукції, в гарячих цехах і особливо в охолоджувальних шафах для шоколаду, і регулювати цей рівень.

При підвищенні температури повітря відносна вологість буде знижуватися, але повітря при більш високій температурі буде містити більше вологи.

Отже, якщо порівняти повітря при температурі 20 і 50 ° С, відносна вологість якого в кожному разі становить 70%, то виявиться, що кількість вологи, яка міститься в повітрі при 50 ° С, виявиться значно більше.

Тепер розглянемо зворотний процес: у міру охолодження повітря відносна вологість підвищується, і в певний момент досягається температура, при якій вона становить 100%, і тоді волога осідає. Температура, при якій це відбувається, називається точкою роси.

З практичної точки зору це особливо важливо враховувати в охолоджувальних шафах для шоколаду, оскільки в разі, якщо шоколад, що надходить із шафи, буде охолоджений занадто сильно, то його температура виявиться нижче температури точки роси для повітря в приміщенні, де шоколад упаковується. В результаті на шоколаді буде осідати волога, а пізніше виникне «цукрове посивіння».

Тиск насиченої пари, рівноважна відносна вологість, активність води

Всім водних розчинів, а також самої води властиво певний тиск насиченої пари. Тиск насиченої пари того чи іншого розчину залежить від того, яка речовина в ньому розчинене і в якій кількості.

Насичені розчини різних солей володіють різним тиском насиченої пари, тобто в закритому контейнері відносна вологість над поверхнею цих розчинів для кожної окремої солі при певній температурі буде постійною.

У кондитерській справі тиск насиченої пари залежить від того, яка кількість різних Сахаров міститься в розчині; певною мірою воно пов'язане з концентрацією рідкої фази сиропу і з рівнем вологості.

Рівноважна відносна вологість, активність води

Ці два терміни позначають одне і те ж явище, але активність води виражається в частках від одиниці (1,0), а рівноважна відносна вологість (РОР) - у відсотках (100%).

Як уже було відзначено вище, розчини цукру володіють певним тиском насиченої пари, при цьому до числа «розчинів» ми будемо відносити і продукцію з низьким влагосодержаніем, наприклад, льодяникову карамель. Якщо кондитерські вироби помістити в закритий контейнер, то вони, як і розчини солей, створять в навколишньому повітрі деякий рівень відносної вологості. Через якийсь час буде досягнута рівновага, при якому кондитерський виріб буде знаходитися в стані рівноваги по вологості з навколишнім повітрям, і в цьому випадку відносна вологість і буде рівноважної відносною вологістю (РОР).

Існує й інший спосіб: у великій кількості невеликих закритих контейнерів за допомогою розчинів спеціальних солей створюється різна відносна вологість. У контейнер поміщають невеликі проби кондитерських виробів, і незабаром можна визначити, які з них в умовах різної вологості втрачають свою масу або збільшують її. Побудувавши графік, що відображає зміну маси, можна розрахувати РОР.

РОР кондитерського виробу являє собою таку відносну вологість, при якій маса продукту не збільшується і не зменшується.

Знати цю перешкоду треба для того, щоб вибрати найбільш підходящий вид упаковки і визначити умови зберігання.

РОР різних продуктів визначає то, наскільки прийнятно використовувати їх в безпосередньому контакті один з одним.

Питання виробництва кондитерських батончиків з різними наповнювачами розглядаються в розділі «Кондитерські вироби». Способи визначення РОР наводяться в Додатку.

рН, концентрація водневих іонів

Визначення рН багатьом здається незрозумілим. Можливо, найбільш вдалим терміном для кондитерського виробництва буде «справжня кислотність»; розуміння рН дуже важливо при виробництві такої продукції, як пектинові желе.

Діапазон значень рН охоплює показники як кислотних, так і лужних властивостей, хоча в кондитерському виробництві з лужними властивостями стикатися доводиться рідко. Винятком є ​​оброблене лугами какао, а також пористі продукти, до складу яких входить двовуглекисла сода, - вони мають злегка лужними властивостями.


З наукової точки зору значення рН є негативний логарифм концентрації водневих іонів. У присутності кислот вода Н20 дисоціює на позитивні, водневі, і негативні, гідроксильні іони, а твір концентрації іонів Н+ и ПроT завжди становить 10« '».

На цьому і заснована добре відома шкала рН з 14 одиниць, де від 0 до 7 представлені речовини з кислотними властивостями, а від 7 до 14 - з лужними. рН 7 відповідає нейтральним властивостям.

Кислоти існують сильні і слабкі. У кондитерському виробництві для ароматизації продукції використовуються слабкі кислоти, такі як лимонна і винна. Сильні кислоти (наприклад соляна) використовуються тільки в особливих випадках, наприклад, для інвертування цукру.

Таблиця 20.1. Кислотність різних кондитерських виробів

РН

зміст лимонної кислоти,%

лимонні льодяники

2,2

1,8

Pektinovoe желе

3,3

0,8-1,0

фруктове желе

4,2

0,5

Маса з тертого горіха, марципан

6,0

-

Таблиця 20.2. Співвідношення між рН і смаковими якостями

Вагові частини, необхідні для забезпечення

однакового зниження рН однаково кислого смаку

Лимонна кислота

1,00

1,00

винна кислота

0,56

1,00

яблучна кислота

1,00

0,80

Молочна кислота

1,00

1,25

рН і концентрація цих кислот певним чином пов'язані між собою, і щоб отримати кислий розчин, який має рН 2,0, концентрацію лимонної кислоти потрібно довести до 2,4%, тоді як при використанні соляної кислоти достатньо буде концентрації 0,03%. При використанні природної кислоти, що міститься в оцті (оцтової кислоти, яка відноситься до слабких кислот), буде потрібно концентрація 2,0%. Корисно буде ознайомитися з представленими в табл. 20.1 приблизними співвідношеннями, застосовними до кондитерських виробів.

Крім фактичної кислотності необхідно враховувати смакові особливості кожної конкретної кислоти. Якщо найбільш часто використовувану в кондитерському виробництві лимонну кислоту замінити інший кислотою, то при тому ж показнику рН продукт матиме інший відтінок кислого смаку.

У табл. показано приблизне відповідносіння рН і смаку продукції. На фактор смаку в певній мірі впливає тип кондитерського виробу.

Вимірювання рН

Хоча рН можливо виміряти за допомогою забарвлюється реактивної паперу, при роботі з сильно забарвленими продуктами або з речовинами, що володіють підвищеною в'язкістю, покладатися на результати такого тесту не слід.

Єдиним методом, що дає достовірні результати, є використання приладу електровимірювання з занурювальним електродом. Вимірювання слід проводити на 50% дисперсії кондитерського виробу, при цьому температура завжди повинна складати 20 ° С.

буферні солі

При використанні багатьох технологій обробки харчових продуктів необхідно витримувати певний рівень дійсної кислотності (рН), і з цією метою використовуються солі сильних лугів і слабких кислот, так звані буферні солі. У кондитерському виробництві найчастіше використовується лимоннокислий натрій (цитрат натрію), хоча, в досить рідкісних випадках, застосовуються і фосфатні сполуки.

Як найбільш наочний приклад дії буферних солей можна привести регулювання швидкості застигання пектинового желе. У разі додавання тільки кислоти застигання відбувається так швидко, що це перешкоджає нормальній литві в форми. Завдяки додаванню буфера цей процес сповільнюється, але характер желе при цьому залишається тим же.

Redutsiruyushtie Sahara

Цей термін застосовується при описі складу цукрового сиропу. Так, наприклад, присутність інвертного цукру в льодяникової карамелі визначається за наявністю в ній редукуючих Сахаров. Свою назву вони отримали через те, що в індикаторному розчині Фелінга сірчанокисла мідь відновлюється до закису міді.

Найбільш поширеними редукуючими цукрами є моносахариди (інвертний цукор), декстроза і фруктоза, дисахариди, лактоза і мальтоза.

Сахароза, що є дисахаридом, не входить в число редукуючих Сахаров. У молекулі редукуючих Сахаров присутній альдегидная група. Пов'язані з цим хімічні явища докладно розглядаються в книгах, присвячених аналізу складу цукру.

оптична активність

Цей термін також пов'язаний з методами аналізу. Оптичною активністю називаютьсяється притаманне багатьом речовин і розчинів (В тому числі розчинів Сахаров) властивість повертати площину проходить через них променя поляризованого
світла. На основі цього явища можна визначати концентрацію і склад цукрових сиропів, а також чистоту складу ефірних масел. Поляризованим світлом називається таке світло, в якому коливання хвиль відбуваються в одній площині.

розчини деяких Сахаров розгортають площину в одному напрямку, а інших - в протилежному. Наприклад, декстроза є правовращающей, і левулеза (фруктози) - levovrashtayushtey.

Питоме обертання площини поляризації - декстрозних еквівалент

Кожному виду цукру притаманне певне обертання площини поляризації світла, на основі якого, в співвідношенні з його питомою масою і концентрацією розчину, визначається питома оптична активність.

При аналізі складу цукрового сиропу кількість редукуючих Сахаров під- зчитується як кількість глюкози, хоча в дійсності ці цукру можуть нею не бути. Такий кількісний показник називають декстрозних еквівалентом (ДЕ).

Докладні визначення цих термінів можна знайти в розділі «Кондитерські цукру».

лабораторні інструменти

Для регулювання виробничого процесу на підприємствах все більше використовуються наукові прилади. Їх опис наводиться в «Додатку» і в інших розділах, де дається опис конкретних технологій.

Таблиця 20.3. Використання наукових засобів вимірювання

застосування

рефрактометри

Використовується для визначення сухих речовин цукрових розчинів
віскозиметри
Використовується для контролю плинності шоколаду і глазурі, а також використовується при виробництві деяких видів сиропів і суспензій (див. Розділ
«Лецитин еmulygatorи, шоколад») Гігрометр Для вимірювання відносної вологості на складах, у виробничих приміщеннях і в охолоджувачах

Areometr

Призначений для вимірювання щільності сиропів. В даний час замість нього часто використовується рефрактометр Термометр Традиційний термометр (скляна трубочка з ртуттю) є надійним інструментом, але дає свідчення досить повільно. В даний час використовуються контактні датчики-термометри для визначення температури як на окремих стадіях виробництва, так і в безперервних технологічних потоках Гранулометрія Мікрометри, мікроскопи (візуальні та проекційні), а також

спеціальні прилади типу лічильника Культера рН Існує багато вимірювальних засобів, в тому числі портативних і забезпечують безперервний запис

проблеми псування

Більшість харчових продуктів псуються. Загальновідомо, як недовго можуть зберігатися такі свіжі продукти, як м'ясо або риба, і при необхідності їх зберігання їх доводиться консервувати, заморожувати або сушити.

Інші продукти довше зберігаються, оскільки пройшли обробку цукровим сиропом або сіллю, або володіють низькою вологістю. Псування зовнішнього вигляду або смакових якостей таких продуктів може відбуватися через зберігання в несприятливих умовах або через будь-яких упущень, допущених в управлінні технологічним процесом.

Оскільки шоколад та кондитерські вироби прийнято вважати продуктами, споживаними заради задоволення, вони повинні відповідати найвищим стандартам якості.

posedenie шоколад

Причини посивіння шоколаду, склад, з якого утворений цей наліт, а також шляхи запобігання посивіння часто стають предметом полеміки. Існує два типи посивіння шоколаду: жирове, викликане змінами використовуваного в складі шоколаду жиру, і цукрове, що виникає під впливом вологи на наявний в складі цукор.

Посивіння шоколаду псує його зовнішній вигляд, але на смакових якостях воно не позначається, якщо не брати до уваги тих випадків, коли продукція зберігалася в вкрай поганих умовах. У цих випадках шоколад може мати затхлий смак, а якщо він зберігався в занадто вологих умовах, то на поверхні з'являється цвіль.

Žirovoe posedenie

Жирове посивіння проявляється у вигляді сіруватого нальоту на поверхні шоколаду як молочного, так і темного, хоча на темному шоколаді такий наліт помітніше. За зовнішнім виглядом посивіння нагадує білуватий наліт на шкірці деяких стиглих фруктів, наприклад, слив і винограду; якщо до нальоту на шоколаді доторкнутися пальцем, то він набуває жирний вид; наліт легко видаляється з поверхні. Під мікроскопом можна розгледіти крихітні кристали жиру.

Причинами його виникнення є:

погано проведений темперування шоколаду на відповідному етапі технологічного процесу;

некоректні способи охолодження, в тому числі нанесення шоколадної глазурі на холодну начинку;

наявність в начинці шоколадного вироби жирів з низькою точкою плавлення;

зберігання в теплих приміщеннях;

додавання в шоколад жирів, використання яких в поєднанні з какао маслом неприпустимо;

подряпини і сліди від пальців на шоколаді, що особливо небажано в теплих умовах.

У літературі проблемам виникнення та запобігання жирового посивіння приділяється значна увага. Таке ставлення до посивіння багато в чому пояснюється тим, що в ті часи, коли про поліморфізм какао-масла і про те, як може вплинути включення до складу шоколаду інших жирів (крім какао-масла), було майже нічого невідомо, виробники шоколаду несли величезні збитки. Навіть після того, як стали відомі властивості жирів, інженерно-технічний персонал часто уникав розгляду цієї проблеми; встановлювалося обладнання, яке забезпечувало більшу швидкість, але абсолютно не враховувалася необхідність підготувати какао-масло і дати йому відстоятися.

В Англії проблеми посивіння приділялася особлива увага, особливо в ті роки, коли влітку стояла незвично спекотна погода, наприклад, в 1921 р .; в ті ж самі роки була введена додаткова механізація виробництва.

Тоді ж до складу шоколаду почали, крім масла какао, включати і інші жири. Згодом виявилося, що багато хто з цих жирів несумісні з ка- као-маслом, і в результаті їх застосування виникало жирне посивіння і посивіння шоколаду. При використанні раніше застосовувалися технологій ручного виробництва шоколаду, особливо методів темперирования, до складу шоколаду вдавалося включити стабільні форми какао-масла, завдяки чому шоколад зберігався краще.

Багато фахівців проводили значні дослідження, присвячені посивіння, його причин і шляхів запобігання.

Про висновки, зроблених ними в своїх роботах, ми розповімо трохи пізніше.

Освіта жирового посивіння тісно пов'язане з поліморфізмом какао-масла, про який йшла мова в главі 3.

Існує чотири основних поліморфних форми. Відомості про них, включаючи температури плавлення, наведені нижче.

у-форма, 17 ° С - при будь-яких температурах зберігається дуже недовго;

а-форма, 21-24 ° С - при будь-яких температурах зберігається недовго;

(З'-форма, 27-29 ° С - при звичайних температурах поступово переходить в Р-форму (34-35 ° С), яка є стійкою.

Різними дослідниками зазначалося, що існують і інші форми, але повсюдно визнається, що з практичної точки зору досить враховувати чотири перерахованих вище.

Посивіння виникає через перехід поліморфних модифікацій, мають більш низькі температури плавлення, в стійку п-форму. Виробництво хорошого шоколаду можливо тільки при таких технологіях, які забезпечують відсутність у складі готової продукції всіх поліморфних форм какао-масла, крім стійкою.

На практиці досить рідко вдається досягти повного переходу всіх форм в стійку форму, але сучасні методи темперирования і охолодження дозволяють в значній мірі до цього наблизитися.

Підкреслюється, що для виробництва шоколаду особливо важливі такі моменти:

1. Нестійкі форми какао-масло, що володіють більш низькою температурою плавлення, утворюються при Темперування і охолодженні рідкого шоколаду при дуже низьких температурах.

2. Затравочние кристали стійкої форми какао-масло повинні рівномірно розподілятися в масі рідкого шоколаду. Це сприяє утворенню стійкої форми рідкого какао-масло, якому ще належить перейти в твердий стан в процесі охолодження, після глазурування вироби шоколадом або відливання шоколаду в форми.

Отже, можна сделать виводид, що в значній мірі допомагають запобігтиь жирне посивіння коректне введення затравочних кристалів і помірні темпи охолодження шоколаду.

У другому виданні цієї книги наводяться дані, отримані в результаті наукової роботи, проведеної автором і його співробітниками. Ми включили їх в текст даного розділу, оскільки ці результати певним чином позначаються на інших дослідженнях в цій області, зміст яких викладено нижче.

Розглянуті нижче публікації включені в список літератури, що приводиться в кінці глави. Основні висновки, які роблять автори щодо проблеми посивіння шоколаду, виглядають наступним чином:

Ретельне дослідження складу жирного посивіння показало, що воно складається з фракцій какао-масло з більш високими температурами плавлення і більш низьким йодним числом [5].

Следющие короткі висновки.

1. Посивіння виникає в результаті проростання на поверхні шоколаду великих кристалів какао-масла, походження яких пов'язане з тим, що в складі шоколаду все ще збереглися нестійкі форми.

2. Першою умовою, що сприяє виробництву шоколаду, стійкого до посивіння, є коректне проведення Темперуванняя. Какао-масло має кристалізуватися в стійкою p-формі. Це може забезпечуватися шляхом введення до складу шоколадної маси попередньо відтемперованого і застала шоколадної стружки, або за допомогою спеціального перемішування і охолодження.

3. Темперування за допомогою перемішування і охолодження повинно проводитися з урахуванням температури плавлення жиру. При виробництві молочного шоколаду це повинно робитися при більш низьких температурах, що обумовлено присутністю молочного жиру. У разі, коли присутній жир ілліпе, потрібні більш високі температури.

4. У шоколаді, темперований належним чином, спочатку какао масло існує в p'-формі, але відразу ж починається його перехід в p-форму. Це досить суперечливий висновок (зауваження автора).

5. Для належним чином темперованого шоколаду швидкість його охолодження не має вирішального значення. З цим твердженням можна посперечатися. Впливають такі чинники, як скорочення в розмірі і можливе утворення нестійких форм; ці питання розглядаються в інших джерелах.

6. Припущення, що жирове посивіння може утворюватися в результаті виділення тепла при переході нестійких форм какао-масла в стійкі вірно тільки в тих випадках, коли шоколадні вироби щільно упаковуються в ящики до їх остаточного застигання.

7. Жировому посивіння сприяє застосування чужорідних жирів типу горіхового масла, що приводить до зниження діапазону температур плавлення какао-масла. Винятком є ​​молочний жир. Як правило, жири, завдяки яким підвищується температура плавлення, сприяють запобіганню посивіння. Якщо жири не поєднуються, то цього може і не статися.

Дослідження з питань поліморфізму какао-масла були продовжені з використанням диференціального скануючого калориметра.

У подібному дослідженні, присвяченому запобіганню посивіння, розглядається вплив вологості і температурного режиму на виникнення посивіння. Описуються експерименти на шоколаді з різними добавками, що запобігають або затримують появу посивіння. Однією з ефективних добавок названий молочний жир, який в даний час широко застосовується на виробництві. Незважаючи на результати, наведені в деяких дослідженнях, виявилося, що Проліт 60, Tween 60 і гліцерилмоностеарат бажаного ефекту не дають. У цій роботі показана також цінність теплової обробки, описуваної нижче.

Були проведені численні дослідження, в яких детально розглядалися питання темперирования шоколаду і характеристики какао-масла в ході цього процесу .

Була також проаналізовано цінність деяких інгредієнтів, еквівалентних какао-масла і дозволяють скоротити можливе посивіння шоколаду. Стверджується, що ефект уповільнення, який забезпечує молочний жир, пов'язаний з тим, що цей жир затримує трансформацію кристалів какао-масла нестійкою p'-форми в стійку р-форму.

Багато з вищезазначених спостережень були підтверджені автором і його співробітниками. Як вже говорилося, деякі твердження викликали незгоду.

В даний розділ ми вважали за доцільне включити і відомості про інших експериментах, що проводилися кілька років тому і присвячених поведінки масла какао, масла ілліпе і молочного жиру. Наскільки нам відомо, подібні дані раніше ніде не було подано.

Вважається, що виникнення посивіння пов'язане з характеристиками цих жирів. Експерименти зачіпали:

1. Зміни температури плавлення темперованого і нетемперованому какао-масла після його зберігання при різних температурах терміном до шести місяців.

2. Поділ на фракції какао-масла, молочного жиру і масла ілліпе. Визначення фракцій і температур їх плавлення.

Додати коментар

Вашу адресу електронної пошти не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *