Мороженое и его технология

Введение

Мороженое – многофазная  система, представляющая собой замороженную смесь истинных и коллоидных растворов, а также эмульсии и суспензии.

Все виды мороженого, вырабатываемые промышленностью, можно условно  классифицировать на две группы: основные и любительские. К основным видам относятся мороженое, выработанное на молочной основе молочное, сливочное, пломбир и мороженое, основой для производства которого является сахарный сироп с плодово-ягодными, ароматическими и другими наполнителями и добавками. Мороженое различают: по виду – весовое и фасованное; по термическому состоянию – мягкое с температурой  минус 5-7°С и закаленное с температурой не выше минус 18°С.

Так же мороженое различают по содержанию жира – молочное 3,5%, сливочное 10%, пломбир 12-24%. В состав мороженого входят многие продукты в количестве, определяемом рецептурой. Число компонентов, применяемых для производства мороженого, составляет более 200 наименований. Увеличение массовой доли в мороженом сухих веществ до 30-40% сопровождается образованием в нем при замораживании мелких кристаллов льда. При повышении содержания растворимых веществ в смеси понижается температура замерзания, поэтому часть смеси остается в не замороженном виде.

Коллоидные растворы образованы молочными белками, стабилизаторами  и некоторым количеством фосфата  кальция. Соли, лактоза и другие сахара присутствуют в виде истинных растворов  в воде. Жиры и вода в мороженом  образуют эмульсию. А пузырьки воздуха, насыщающие эмульсию, а так же то обстоятельство, что свободная вода находится в виде кристаллов льда, придают мороженому не только своеобразный вкус, но и придают ему особо полезные свойства и облегчают его усвоение.

Разнообразие рецептур мороженого, существенно отличающихся содержанием  молочных жира и белка, сахаров, витаминов  и целого комплекса минеральных веществ, позволяет говорить об удовлетворении самых разнообразных вкусов и потребностей.

Кроме того, молочный жир  содержит оптимальное для усвоения сочетание модификаций, температуры  плавления которых находятся в широком диапазоне ниже плюс 32°С, т.е. ниже температуры тела человека.

Поскольку молочный жир в  мороженом содержится в виде замороженной эмульсии, частицы жира в которой  могут быть диспергированы до размеров 0,1-2 мкм, можно полагать, что мороженое является продуктом, который способен в кратчайшие сроки восстанавливать работоспособность уставшего человека.

Энергетическая ценность молочного белка невелика и составляет менее 10% от всего энергетического  баланса мороженого.

В сливочном и молочном мороженом содержится от 3,5% до 4,5% белков, необходимых человеческому организму. Необходимо отметить, что эти белки  относятся к особо быстро усвояемым  и обладают большой биологической  ценностью, поскольку содержат все  незаменимые аминокислоты

Для производства мороженого применяются сахара нескольких видов: сахароза, смесь фруктозы и глюкозы, лактоза. Сахароза, глюкоза и фруктоза являются вторыми поставщиками энергии после жиров [18].

Одним из основных ингредиентов рецептур мороженого согласно ГОСТ Р 52175-2003 должно быть цельное натуральное молоко. В коровьем молоке содержится 4,46-5,18% лактозы, что составляет более 90% всех углеводов молока. В мороженом лактоза составляет приблизительно 20% всех сахаров [24].

Лактоза – единственный сахар животного происхождения. Известно, что она способствует усвоению кальция, необходимого для укрепления костной ткани организма. Потребление  лактозы не приводит к ожирению, как это имеет место при  потреблении сахарозы. В целом  потребление лактозы благоприятно сказывается на углеводном, жировом и холестериновом обмене.

Лактоза не кариогенна. В  полости рта она тормозит образование  нерастворимого глюкана, способствующего  развитию патогенной флоры, вырабатывающей кислоту, разлагающую эмаль зубов.

Соли молока представляют собой минеральные вещества, содержание которых в молоке составляет от 0,65 до 0,75%. Наиболее важными минеральными веществами молока с точки зрения питательной и биологической  ценности являются кальций и фосфор. Безусловно, мороженое может являться одним из источников кальция и  фосфора, т.к. одна его порция даёт около 10% рекомендуемой суточной дозы потребления.

Мороженое может служить  источником и целого ряда важнейших  для здоровья человека витаминов.

Известно, что жиры являются растворителями витаминов. При температуре, свойственной мороженому при потреблении от минус 5°С до минус 6 °С, сохранность свойств витаминов только усиливается, обеспечивая «работу» витаминов уже после поступления их в желудок. В мороженом содержатся все виды витаминов, недостаток которых может привести организм к серьёзной опасности. Это витамины А, В, С, D, Е и др.

Мороженое считается богатым источником рибофлавина –  B₂. Практически с мороженым может поступать около 10% от его рекомендуемой суточной нормы. Кроме того в мороженом содержится большое количество тиамина – витамина А₁, пиридоксина – витамина В₆ и пантотеоновой кислоты.

По данным Английской ассоциации исследователей применения науки и  сфере развлечений, мороженое стимулирует  выработку организмом серотонина, способствующего  защите от стресса и улучшению  настроения. Мороженое также способствует снятию нервного напряжения и переутомления  вследствие действия Л-триптофана –  эффективного натурального транквилизатора [10].

На сегодня тенденции  в сфере производства мороженого очень разнообразны, а затронутый вопрос является как никогда актуальным. Ведь на нашей планете большая  часть людей страдает лишним весом, а 4/5 человечества мечтает вести  здоровый образ жизни. И сегодня  мороженое может стать толчком  к этому. Правильное полноценное  питание – важное условие поддержания  здоровья, работоспособности и активного  долголетия человека. Ухудшение экологической  обстановки во всем мире, связанное  с техническим прогрессом, а также  недостаток или избыток отдельных  компонентов пищи привели к появлению  новых и резкому увеличению известных  болезней. Наблюдаемые нарушения  в структуре питания детей  школьного возраста, студентов, взрослых и пожилых людей обусловлены  малоподвижным образом жизни, неправильным режимом питания 

В связи с этим одним  из приоритетных направлений XXI в. в пищевой промышленности является расширение линейки продуктов здорового питания. Создание таких продуктов в настоящее время развивается путем использования функциональных ингредиентов. Так, в молочной промышленности, в основном используют пробиотические культуры и пребиотики. Однако в РФ выпускаются главным образом кисломолочные пребиотические продукты, тогда как за рубежом пребиотические культуры находят все большее применение в замороженных молочных десертах, в частности мороженом – одном из наиболее крупных и динамично развивающихся сегментов пищевой промышленности [34].

Отмечая высокую пищевую  ценность традиционно вырабатываемого  в нашей стране мороженого, следует  принять во внимание необходимость  разработки новых разновидностей этого  продукта, отвечающих требованиям современных  тенденций в питании. Важным направлением развития отрасли в настоящее время является создание и производство мороженого для здорового образа жизни с низким количеством жира и сахара, содержащего функциональные ингредиенты. Научные основы данного направления заложены в трудах Н.С. Гавриловой, В.И. Ганиной, Е.А. Гуткевич, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, А.Г. Кладий, Ю.А. Оленева, И.А. Рогова, С.А. Рябцевой, В.Ф. Семенихиной, А.А. Твороговой, Е.И. Титова, Э.С. Токаева, Н.Н.Фильчаковой, А.Г. Храмцова, Б.А. Шендерова, H.D. Goff, R.T. Marshall, H.H. Sommer и др.

1 Технология

Технологический процесс  производства мороженого состоит из следующих операций: приемка  и подготовка  сырья, дозирование  и смешение отдельных видов сырья, пастеризация,  фильтрация  смеси до и после пастеризации, гомогенизация, охлаждение, созревание, фризерование,  фасование  и закаливание, хранение.

  Во время приемки  цельное и обезжиренное молоко, а также сливки взвешивают  и оценивают их качество. Далее,  они хранятся в охлаждаемых  емкостях при температуре не выше 6 °С.

  Все сыпучие продукты просеивают на просеивателях центробежного типа, а сгущенные молочные консервы, сахарный сироп и фруктовые соки фильтруют или процеживают. Сливочное масло вначале размораживают и освобождают от тары, а затем разрезают на куски и подвергают плавлению в маслоплавителе при температуре от 40 до 60°С.

  Подготовленное сырье  дозируется дозаторами или отвешивается в соответствии с рецептурой и смешивается в заготовительной емкости. Смешивать компоненты лучше с подогревом до температуры 35-45°С. Сухие молочные продукты предварительно смешивают с сахарным песком в соотношении 1:2 и растворяют в небольшом количестве молока до получения однородной массы. Стабилизатор  «Денайс 802R»  вносят в смесь в сухом виде до пастеризации.

Для приготовления смесей наиболее целесообразно использовать поточные линии, которые объединяют указанные виды оборудования с автоматическими дозаторами в технологическую линию. Жидкие компоненты дозируются насосами-дозаторами, а сыпучие – специальными  весовыми бункерами. Применение поточных линий позволяет значительно механизировать и автоматизировать процесс приготовления смесей для мороженого.

  Полученную смесь  фильтруют для удаления нерастворившихся частиц и примесей. После   фильтрации   смесь поступает на пастеризацию в ПОУ, пастеризуется при температуре 80-85°С с выдержкой 50-60 с.

 Чтобы улучшить структуру  мороженого и уменьшить отстаивание жира при фризеровании, проводят гомогенизацию жиросодержащих смесей при температуре, близкой к температуре пастеризации. При двухступенчатой гомогенизации для пломбира применяют давления  7-9 МПа, 10-12 МПа [14].

  Пастеризованную и  гомогенизированную смесь охлаждают  до 4-6°С и хранят не более  24 ч.  В процессе  созревания  в смесь мороженого вносят  витаминизированную добавку.  Созревание – обязательная стадия для смесей мороженого, приготовленных с использованием стабилизатора. Такие смеси выдерживают при температуре не выше 6°С в течение 4-12 ч, чтобы повысить их вязкость.

Созревшую смесь подвергают фризерованию  с целью насыщения  ее воздухом и  замораживания  большей  части влаги в количестве 50-60%. Минимальная взбитость пломбира  должна быть не ниже 60%  [1].    

  Взбитость повышается  при увеличении содержания СОМО,  введении стабилизатора и   увеличении дисперсности жира, а  также при уменьшении содержания жира и сахара. Смеси, приготовленные с использованием сухих молочных продуктов, взбиваются лучше, чем с применением жидкого молока. В хорошо взбитом мороженом средний размер воздушных пузырьков не должен превышать 60-70 мкм. При взбитости 100%  в 1 г мороженого содержится около 8,3 млн. воздушных пузырьков с общей поверхностью 0,1м².

   Начальная температура  замораживания смеси мороженого  составляет от минус 2 до минус 3,5°С. Температура смеси при выходе из фризера обычно устанавливается в пределах от минус 5 до минус 7°С. Количество вымороженной воды в приделах от минус 5 до минус 11 и минус 30°С составляет соответственно 50, 72 и 85 %. Вымороженная вода образует кристаллы, средний размер которых в мороженом  50  мкм  [20]. Получение более крупных кристаллов нежелательно, так как они ощущаются на вкус и ухудшают структуру продукта. Главные условия получения мелких кристаллов - хорошее перемешивание смеси в процессе замораживания и высокая скорость охлаждения.

Мороженое,  на выходе из фризера  по консистенции и внешнему виду напоминает крем. После фризерования мороженое фасуют и закаливают  до минус 18°С в закалочной камере [20]. Закаливание следует осуществлять интенсивно, чтобы не допустить увеличения размеров кристаллов льда более чем до 60-80 мкм. Мороженое фасуют в полимерные стаканчики вместимостью 200г.

Готовое мороженое хранят в холодильных камерах при  температуре воздуха  от минус 20 до минус 23°С. Допустимые колебания температуры, как в положительную, так и в отрицательную сторону, не должны превышать 2°С. Резкие колебания температуры мороженого приводят к укрупнению в нем кристаллов льда, в результате чего ухудшается его качество [22].

  Допустимая продолжительность  хранения пломбира от  2 до 3 месяцев.  Длительность хранения снижается  для мороженого с повышенным  содержанием влаги, мелкофасованного и при наличии наполнителя.

2 Характеристика сырья, материалов и тары

К сырью при производстве мороженого предъявляют строгие  требования, так как при дальнейшей обработке создаются благоприятные  условия для роста микроорганизмов  и денатурации белков, что ухудшает качество готового продукта.

Для выработки мороженого должны применяться следующие сырьё и основные материалы:

Молочное сырье:

1. Молоко натуральное  коровье (ФЗ №88)

1. Условия получения от  сельскохозяйственных животных  молока, перевозки, реализации и  утилизации сырого молока и  сырых сливок, молочных продуктов  непромышленного производства должны  соответствовать требованиям законодательства  Российской Федерации о ветеринарии.

2. Сырое молоко должно  быть получено от здоровых  сельскохозяйственных животных  на территории, благополучной в  отношении инфекционных и других  общих для человека и животных  заболеваний.

3. Не допускается использование  сырого молока, полученного в  течение первых семи дней после  дня отела животных и в течение  пяти дней до дня их запуска  (перед их отелом) и (или) от  больных животных и находящихся  на карантине животных.

4. Изготовитель должен  обеспечивать безопасность сырого  молока в целях отсутствия  в нем остаточных количеств  ингибирующих, моющих, дезинфицирующих  и нейтрализующих веществ, стимуляторов  роста животных (в том числе  гормональных препаратов), лекарственных  средств (в том числе антибиотиков), применяемых в животноводстве в целях откорма, лечения скота и (или) профилактики его заболеваний.

5. Молоко должно соответствовать  показателям, установленным стандартами,  нормативными документами федеральных  органов исполнительной власти, сводами правил и (или) техническими  документами.

6. Массовая доля сухих  обезжиренных веществ в коровьем  сыром молоке должна составлять  не менее чем 8,2 процента. Плотность  коровьего молока, массовая доли жира и котором составляет 3,5 процента, должна быть не менее чем 1027 килограммов на кубический метр при температура 20 градусов Цельсия или не менее чем эквивалентное значение для молока, массовая доля жира в котором другая.

7. Показатель чистоты не ниже первой группы, показатель термоустойчивости по алкогольной пробе не ниже третьей группы в соответствии с требованиями национального стандарта;

8. Количество колоний мезофильных аэробных микроорганизмов и факультативно анаэробных микроорганизмов не более 500000 КОЕ/г;

9. Количество соматических клеток не более 500000 в 1 см³;

10.Использование сырого молока, показатели идентификации которого не соответствуют виду сельскохозяйственных животных, от которых получено молоко, и (или) показатели безопасности которого не ответствуют требованиям настоящего Федерального закона, не допускается;

Таблица 1 – Органолептические показатели молока(ФЗ №88)

Таблица 2 – Физико-химические показатели молока(ФЗ №88)

Таблица 3– Микробиологические показатели(ФЗ №88)

2. Сливки (ГОСТ 52091-2003).

Сливки — жировая часть молока, получаемая сепарированием. Состав сливок зависит от содержания жира. Чем больше в сливках жира, тем больше в них сухих веществ и меньше белков, углеводов и минеральных веществ. Содержание в сливках жира влияет также на их кислотность.

Таблица 4 – Органолептические показатели сливок (ГОСТ52091-2003).

Таблица 5 – Физико-химические показатели сливок (ГОСТ 52091-2003).

Таблица 6 – Микробиологические показатели сливок

Сырье немолочного происхождения:

1. Сахар-песок (ГОСТ Р53396-2009)

2. Масло какосовое (ГОСТ 37-91)

3. Ванилин (ГОСТ 16599–71)

4. PREMITEX XLH4029 (ГОСТ 16280–2002)

Продукт фасуют на фасовочно-упаковочном  автомате марки Л5-ОЗЛ в упаковку из перламутрового полипропилена по 100 г.

Материалы

1. Пленка для упаковки (ТУ РФ 3704511.001-99, ТУ 9572-002-17689827-00) [1,9,10,11]
2. Палочки деревянные (ОСТ13-19-72)
3. Ящики из гофрированного картона (ГОСТ 7376, ГОСТ 13511)

3 Способы производства

Мороженое может вырабатываться как с использованием ленточных  конвейеров, так и карусельного типа. В данной работе рассмотрен второй способ, так как использование эскимогенератора по сравнению с ленточными формователями для мороженого более выгодно: он занимает гораздо меньше места, значительная экономия энергоресурсов на 30% и снижение брака продукции в два раза, также они более механизированы и способны к выработке большего ассортимента мороженого и фруктового льда.

Подготовка смеси начинается с нагревания до температуры 35-40°С в течение 15-20 минут для достижения наиболее полного и быстрого растворения сухих продуктов. После этого смесь нагревают до температуры 45-50°С.

При несоблюдении тепловых режимов и времени смешивания на последующей стадии фильтрации будет  излишнее количество отходов и, кроме  этого, возможны микробиологические процессы, приводящие к повышению кислотности смеси. Слишком высокие, выше 60°С приводят к денатурации сывороточных белков, кроме этого, это приводит к излишним энергозатратам.

Профильтруют смесь после смешения компонентов через цилиндрический фильтр для удаления из смеси нерастворившихся комочков сырья, такого как, сухого молока, стабилизаторов и др. и возможных различных механических примесей, для чего смесь из смесительной емкости с температурой 40-45°С пропустить через фильтр и направить на пастеризацию. Для фильтрования лучше использовать повышенные температуры, т. к. при этом понижается вязкость смеси, в результате чего повышается ее проходимость через фильтр.

Пастеризация смеси –  тепловая обработка необходима для уничтожения болезнетворных микроорганизмов и снижения общего содержания микрофлоры. Пастеризовать смесь на пастеризационно-охладительной установке при температуре 90-95°С без выдержки. Повышенные температуры обусловлены защитным действием белков на микроорганизмы.

При недостаточной пастеризации возможны микробиологические процессы с участием остаточной микрофлоры. Слишком высокие температуры  приводят к денатурации белков, которые  откладываются на поверхности теплообмена, кроме этого, это приводит к излишним энергозатратам.

Гомогенизацию ведут при температуре, близкой к температуре пастеризации. Чем больше массовая доля жира в смеси, тем меньше давление гомогенизации. Подача на гомогенизатор идет после пастеризации.

Порядок установки давления по манометру техническому: установить давление 2 ступени 4,5-5,0 МПА; установить давление 1 ступени соответственно виду смеси. При слишком большом давлении гомогенизации и  одной ступени повышается количество жировых шариков не защищенных белковыми оболочками и, как следствие, образование крупных агломератов жира, в результате чего эффект гомогенизации снижается. Высокие температуры необходимы для перевода жировых шариков в жидкое состояние, следовательно, для повышения эффекта гомогенизации.

После гомогенизации и  пастеризации смеси автоматически  охлаждают. Температуры охлаждения смеси на молочной основе без наполнителей до температуры 6-12°С.

Гомогенизированную смесь  автоматически направляют в специальные резервуары для дальнейшего доохлаждения и созревания. Резервуары для хранения смеси снабжены дополнительной рубашкой, внутри которой циркулирует ледяная вода с температурой от 0 до 4°С.

Хранить смесь не более 24 ч при температуре смеси 4-8°С и не более 48 ч при температуре смеси 0-4°С. Из емкостей для хранения смесь поступает на фризерование. Если не проводить созревание смеси, то мороженое будет обладать неоднородной консистенцией, может обладать невыраженным вкусом и большими отходами, кроме того, придется затрачивать больше энергии на фризерование смеси. Низкие температуры применяют для предотвращения роста микроорганизмов, попавших с оборудования и воздуха.

Во фризер смесь поступает  с температурой 2-6°С. Температура  мороженого при выходе из фризера  должна быть не выше минус 4°С, за исключением  мороженого вырабатываемого с использованием эскимогенераторов. На карусельных эскимогенераторах температура мороженого, заполняющего ячейки, не должна превышать минус 3,5°С. Данная температура определяет последующую скорость закалки мороженого и вязкость смеси, поступающей в дозировочный автомат. Фризеры могут быть непрерывного и периодического действия.

Из фризера мороженое  при температуре не выше минус 3°С подается на дозатор эскимогенератора, который дозирует его в ячейки, замораживание осуществляется бесконтактным  способом в рассоле хлористого кальция  при температуре не выше минус 40°С. По мере дальнейшего движения-карусели мороженое закаливается. После закаливания ячейки с мороженым на короткое время попадают в зону теплого рассола с температурой 20-40°С, где продукт по стенкам ячеек немного подтаивает.

Благодаря таким температурам обеспечивается как достижение необходимой  консистенции мороженого, так и облегчается  его выем из формочек. Дозакалить фасованное мороженое в закалочной камере перед помещением в камеры хранения. Продолжительность дозакаливания составляет 24-36 ч. Температура в закалочной камере должна быть не выше минус 32°С.

Все режимы и стадии представлены на рисунках 1.

Приведенная диаграмма производства  продукции обеспечивают:

• минимальные сроки переработки;
• высокое качество продукции;
• минимальное количество транспортных и вспомогательных операции.

В частных диаграммах производства продуктов ассортимента указывается  последовательность операции и параметры  технологического процесса в соответствии с технологическими инструкциями.

Заключение 

В данной работе рассмотрены  основные аспекты производства мороженого: технологии  производства мороженого на молочной основе, компонентный состав молочного мороженого  и технологические режимы его производства. В работе рассмотрена классификация мороженого, его биологическая ценность, рассмотрена схема производства мороженого, его физико-химические изменения. Технология рассмотрена с учетом особенностей каждой стадии производства мороженого. В работе рассмотрена характеристика сырья материалов и тары, что является не маловажным фактором в производстве мороженого. В данной работе рассмотрены способы производства мороженого и выбран наиболее экономичный, в дальнейшем он описан в работе, с указаниями стадий и технологических режимов. В работе рассмотрены наиболее важные стадии производства мороженого, такие как созревание и фризерование, указаны из технологические ражимы.