Виробництво фрутово-ягідних мармеладних виробів.

Виробництво фрутово-ягідних мармеладних виробів.
До фруктово-ягідним мармеладний виробів відносяться: мармелад формовий - вироби, відлиті в жорсткі форми масою до 20 г; пластовий - вироби у вигляді брикетів масою 100 г, або нарізані прямокутної форми вироби масою 20 г і пати.

Характерною особливістю цих виробів є студнеобразная структура. Вона виникає завдяки здатності пектинових речовин, що входять до складу фруктового пюре, при певних умовах утворювати міцний холодець.

Основною сировиною для виготовлення фруктово-ягідних мармеладу є яблучне пюре. Пюре з інших фруктів і ягід застосовується в якості смакової добавки у вигляді відповідних фруктово-ягідних припасів.

Пати за своєю структурою дещо відрізняються від яблучних мармеладних виробів. Вони мають більш міцну структуру і затяжістая холодець. Основною сировиною для їх виготовлення є абрикосове пюре, а яблучне виповнюється як добавка в кількості 25%.

Освіта pektinovogo studnya

У гарячої мармеладної масі пектинові речовини знаходяться в розчиненому стані. Їх молекули являють собою довгі гнучкі нитки, зверху покриті гідратної (сольватной) оболонкою. Під дією теплового руху вони безладно переміщаються в дисперсійному середовищі, якої є водний розчин цукру, органічних кислот, екстрактивних речовин яблучного пюре.мармелад
Карбоксильні групи пектинових речовин диссоциируют на іони, тому значна частина молекул є високомолекулярні аніони, що несуть на своїй поверхні негативний заряд. Відповідно у водних оболонках, що покривають пектинові молекули, утворюється подвійний електричний шар з певним потенціалом.

Водні розчини студнеобразователей відносяться до ліофільним системам. Їх ліофільность обумовлена ​​тим, що на поверхні молекул пектинових речовин знаходиться багато полярних груп ОН, СО, СНТ.

Полярні речовини добре розчинні в таких розчинниках, як вода. На їхніх кордонах розділу виникає низький поверхневий натяг, тому пектинові речовини не виявляють значної тенденції до асоціації, оскільки агрегування мицелл не супроводжується помітним виграшем енергії Гіббса. Це служить якісним обґрунтуванням термодинамічної стійкості ліофільних систем. У таких дисперсних системах тенденція до агрегатування практично відсутня або настільки мала, що долається інтенсивним тепловим рухом частинок.

Щоб викликати агрегатування молекул пектину, необхідно підвищити міжфазне натяг на кордоні частка | вода. Це досягається присутністю в розчині цукру. Цукор підвищує поверхневий натяг водних розчинів. Отже, чим більше концентрація цукру в дисперсійному середовищі, тим вище міжфазне натяг на кордоні макромолекул пектину з рідкою фазою, тим сильніше тенденція частинок дисперсної фази до асоціації та агрегатування.

Коли енергія взаємодії молекул дисперсійного середовища один з одним значно перевершує енергію їх взаємодії з речовиною дисперсної фази, середа сприятиме сильному тяжінню між частинками дисперсної фази.

Практикою встановлено, що процес студнеобразования пектинових речовин при виробництві мармеладу протікає з достатньою швидкістю, коли концентрація цукру в рідкому середовищі відповідає насиченого розчину при температурі 70 ° С. У такому розчині все молекули води пов'язані і утримуються молекулами сахарози. Сила зв'язку з цим значно перевершує силу зв'язку молекул води з пектинові речовини, тому така дисперсійнаСереда сприяє агрегації пектинових речовин.

При додаванні цукру в розчин поверхневий натяг дисперсійного середовища підвищується, збільшується різниця полярностей між середовищем і молекулами пектину, що сприяє їх агрегування. Полярність пектинових молекул залежить від будови. Чим вище ступінь етерифікації молекули, тим нижче її спорідненість з водою і менше полярність. Такі пектинові речовини володіють більшою схильністю до асоціації і, отже, кращої студнеобразующей здатністю.

У досить концентрованих розчинах, при температурі 70 - 75 ° С, в результаті теплового руху молекули пектину можуть зближуватися і стикатися. На броунівський рух частинок у воді і інших полярних середовищах з високою діелектричної проникністю впливають сили молекулярного, електростатичного, гідродинамічного і інших взаємодій. Енергія взаємодії між молекулами пропорційна їх розмірами.


Вплив тих чи інших сил залежить від відстані між молекулами, їх заряду, товщини дифузних шарів в гідратних оболонках і величини потенціалу. Молекули пектинових речовин мають на своїй поверхні електричний заряд, тому при зближенні на відстань, при якому відбувається перекриття їх дифузних шарів, взаімоотталківающіеся. Щоб відбулася коагуляція таких молекул, вони повинні за рахунок енергії теплового руху подолати певний енергетичний бар'єр. Якщо висота бар'єру значно перевищує середню енергію теплового руху пектинових мицелл, то ймовірність його подолання і, відповідно, швидкість коагуляції практично дорівнюють нулю.

Для зниження величини енергетичного бар'єру до рівня, при якому він долається молекулами пектину за рахунок енергії теплового руху, в рідку фазу необхідно ввести індиферентний електроліт (наприклад, кислоту) або потенціалопределяющего іони (наприклад, іони Са++, Mg++). У першому випадку знижується товщина дифузного шару і висота його потенціалу, у другому - зменшується величина потенціалу на поверхні молекул пектину. В обох випадках це веде до зменшення сил електростатичного відштовхування і, отже, зниження енергетичного бар'єру.

При певних порогових концентраціях електроліту, які тим менше, чим більше валентність іонів, товщину дифузного шару можна зменшити до критичного значення, при якому висота енергетичного бар'єру стає рівною нулю. Такий стан системи буде відповідати максимальній швидкості коагуляції.

Найактивнішою з використовуваних кислот є виннокаменная, а найменш активною - лимонна кислота. Кількість кислоти, необхідної для студнеобразования, залежить від природи, ступеня її дисоціації. Заряд дифузного шару істотно залежить від величини рН і зі зниженням рН різко падає. Мінімальна концентрація іонів водню в рідкій фазі, при якій починається утворення пектинового холодцю, відповідає рН 3,46.

Кількість кислоти, необхідної для студнеобразования, змінюється не тільки залежно від природи, а й від кількості та якості пектину. Якщо пектин має слабку студнеобразующей здатністю, то концентрацію кислоти слід підвищити, але тільки в певних межах. Оптимальним значенням рН середовища для студнеобразования пектину хорошої якості є рН 3,0 - 3,2.

Кількість додається кислоти залежить від концентрації цукру в розчині. Чим вона вища, тим менше потрібно кислоти, і навпаки.

При виробництві фруктових мармеладов практичної нормою кислоти при утриманні пектину хорошої якості в уваренной мармеладної масі 0,8 - 1,0% і концентрації цукру 65 - 70% вважається 0,8% (в перерахунку на яблучну).

Таким чином, регулюючи висоту енергетичного бар'єру додаванням в систему електроліту, можна управляти швидкістю коагуляції пектинових молекул і отримувати холодці з заданими фізичними властивостями. При повному зникненні енергетичного бар'єру кожне зіткнення молекул пектину супроводжується їх зчепленням, що відповідає порогу «швидкої» коагуляції.

Завдяки тому, що макромолекули мають значну довжину і гнучкість і можуть входити до складу різних асоціатів, в мармеладної масі утворюється просторова сітка. Освіта холодцю є не що інше, як процес появи і поступового зміцнення в застудневающіе масі просторової сітки. Для застигання розчинів високомолекулярних речовин характерно, що зв'язки утворюються не по кінцях окремих молекул, як це відбувається при коагуляції колоїдних частинок, а можуть виникати між будь-якими ділянками гнучких макромолекул, аби на них були групи, які можуть взаємодіяти один з одним.

Після утворення просторової сітки з асоційованих молекул пектину процес застигання відбувається в результаті виникнення між ними гомополярних, іонних і ассоціаціонних (вдруге валентних) зв'язків. Особливо велику роль в утворенні холодцю з гідрофільних речовин, до яких відносяться пектини, агар, агароид і інші, грає воднева зв'язок, що виникає між ділянками молекул, що містять полярні групи (-СООН, -ОН). Навколо них є значна силове поле, завдяки якому полярні групи зв'язуються за допомогою вторинних валентностей.

Подібні зв'язки можуть утворюватися між полярними групами полімеру і полярними групами інших речовин (вода, сахароза та ін.). Причому такі зв'язки можуть виникати між будь-якими ділянками гнучких макромолекул пектину, аби на них були полярні групи.

В освіті холодцю високоетерифікований пектинових речовин беруть участь, крім асоційованих, гомеополярной зв'язку між карбонільних і етерифікованих карбоксильними групами окремих ланцюжків за схемою:

RCOOCH3 + HOR 'RCOOR' + СН3ОН.

Зменшення ступеня етерифікації молекул пектину збільшує електростатичне відштовхування між ними при зближенні. Для агрегування таких пектинових речовин в розчин необхідно ввести додаткову кількість кислоти або солі кальцію. Ступінь етерифікації, рівна 50%, є кордоном, яка розділяє пектинові речовини за впливом кальцій-іонів на освіту холодцю.

Для асоціації пектинових речовин з низьким ступенем етерифікації потрібно менше цукру і кислоти, але обов'язково присутність в розчині іонів Са+ або Mg+. Адсорбція потенциалопределяющих іонів знижує заряд на поверхні макроміцелл, що істотно зменшує енергетичний бар'єр і сприяє їх агрегування.

В результаті зазначених вище взаємодій між молекулами пектину утворюється чарункова структура, що пронизує всю мармеладную масу. Вільний простір структурного каркаса заповнюється дисперсійним середовищем, яка адсорбционно зв'язується з сіткою каркаса і твердне разом з дисперсною фазою в одну суцільну масу без видимого поділу обох фаз. Однак цей зв'язок не міцна, і за певних умов рідку фазу можна відокремити (наприклад, центрифугуванням). Після сформування холодцю відбувається поступове зміцнення просторової сітки за рахунок взаємодії полярних груп макромолекул, іонізуючих груп, що несуть електричний заряд різного знака. При цьому відбувається впорядкування окремих ділянок молекул. Ці ділянки зазвичай орієнтуються паралельно один одному, так як таке розташування відповідає зменшенню вільної енергії системи.

Додати коментар

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