Обоснование использования показателя «предельное напряжение сдвига» для качественной оценки замороженных фруктовых десертов

Введение.

Наиболее полное представление о некоторых существенных аспектах качества замороженных фруктовых десертов дает группа физиче-ских свойств – структурно-механические, которая проявляет зависимость от биологического и химического состава (рецептуры) и внутреннего строения (структуры продукта). Небольшие изменения этих определяющих характери-стик вызывают значительные изменения величин свойств, которые регистрируются приборами. При этом характеристики сырья и отдельные элементы технологии предопределяют основные показатели качества готовых продуктов [1,3]. Одной из таких значимых качественных величин готовых десертов является  пластичность, которую характеризует величина «предельное напряжение сдвига» (ПНС), напряжение, при превышении которого в материале появляются пластические деформации [2].
 
 

Объекты и методы исследований.

Исследования проводили в лаборатории технологии мороженого ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии. Цель нашей работы – обоснование использования показателя «предельное напряжение сдвига» (ПНС) для качественной оценки замороженных фруктовых десертов при совершенствовании элементов технологии производства. Задачи – определение существенности различий качественной характеристики продукта, его пластичности (ПНС) при разных способах производства; определение оптимальных параметров измерений ПНС десертов на анализаторе текстуры LFRA-4500 Brookfield (США). Проводили сопоставительный анализ при снятии показаний с использованием разных конусов (с углом при вершине 30°, 45° и 60°)  и  измерения при разных скоростях перемещения насадки (1; 1,5; 6; 10 мм/с-1) на заданное расстояние в десятикратной повторности.
 
Объекты исследований: фруктовые замороженные десерты с повышенной массовой долей фруктов (до 50%) из ягод крыжовника и из ягод  черной смородины. Экспериментальные способы приготовления фруктового десерта различались: производство десертов из ягод, замороженных при минус 10°С, 18°С и 50°С; производство десертов при разных вариантах приготовления сиропной смеси десерта (без нагревания смеси (20±3)°, нагревание смеси до (40±3)°С; до (50±3)°С; до (60±3)°С; до (65±3)°С; до (73±3)°С; контроль – пастеризация смеси при (85±5)?С); производство десертов с добавлением стабилизатора, без стабилизатора по рецептуре; производство десертов из ягод разной степени измельчения (с диаметром отверстий ячеек измельчителя  2 мм, 4 мм, 8 мм и 13 мм).
 
Для оценки твердости мороженого и десертов использовали формулу П.А. Ребиндера. Для оценки существенности различий результатов между вариантами и по повторностям проводили статистическую обработку данных с помощью программы Straz РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева.
 

Результаты исследований.

Предельное напряжение сдвига пастеризованных продуктов выше не менее чем в 1,5 раза, чем продуктов, не подвергаемых тепловой обработке (Рис.1). При нагревании структурирующие микронутриенты крыжовника (пектин и др. пищевые волокна) переходят в активное состояние и распределяются из сырья равномерно по массе всего продукта. При замораживании вода превращается в лед, что изменяет осмотические условия, резко сокращает скорость большинства биохимических процессов, что влияет на реологические характеристики продукта. Наилучшие структурно-механические характеристики установлены в варианте производства  из ягоды, замороженной при минус 50°С, без пастеризации.
 
При производстве десертов с нагреванием смеси до 60°С и 65°С значение предельного напряжения сдвига увеличивалось более чем на 50%  (45, 7 и 55,6 кПа) по сравнению с контролем (21 кПа). Значимый интервал значений напряжения, при котором десерт характеризовался наиболее устойчивой пластичной структурой составил 37,1-55,6 кПа при температурах нагревания смеси 50-65°С по сравнению с контролем (рис.3).  
  
Разница в значениях предельного напряжения сдвига продукта, приго-товленного со стабилизатором и без него по рецептуре, при погружении ин-дентора на оптимальную глубину пенетрации 4мм, составила всего 3% (рис.2). ПНС  в варианте со стабилизатором незначительно выше ПНС десерта в варианте приготовления смеси из ягод со стабилизатором.
 
В остальных измерениях при глубине погружения индентора от 2 до 8 мм эта разница составила – от 6 до 25 % (рис.2). Производить десерты лучше без стабилизационной системы  из замороженной ягоды, при этом структура наиболее устойчивая и близка по значениям к структуре, обеспечиваемой добавлением стабилизаторов. Полисахариды, входящие в состав стабилизатора, и пектиновые вещества, входящие в состав ягод, не дают желательного синергического взаимодействия.
 
Рис.1. Предельное напряжение сдвига десертов в зависимости от режима замораживания ягод, с пастеризацией в технологии и без пастеризации
 
Рис.2. Предельное напряжение сдвига при разной глубине пенетрации продукта, приготовленного с добавлением стабилизатора и без стабилизатора
 

Рис.3. ПНС десертов при разных температурных режимах производства смеси
 
 Изменение  уровня ПНС готовых замороженных десертов в зависимо-сти от способа измельчения  ягод  черной смородины, крыжовника как основного сырья в составе готового продукта  в технологии производства десертов представлено на рис. 4. Наиболее твердые фруктовые десерты  с присущей им чрезмерно льдистой структурой по всем видам сырья получались при измельчении сырья с наименьшим диаметром отверстий ячеек – 2 мм.
 
ПНС десертов при этом из ягод крыжовника составило – 1226 кПа, черной смородины – 1007 кПа. Наилучший показатель пластичности структуры отмечен  во всех вариантах приготовления десертов с измельчением – более 4 мм.
 

Рис.4. ПНС замороженных десертов в зависимости от способа измельчения ягод
Установлено, что выбор скорости погружения индентора в продукт влияет на продолжительность  проведения испытания: при минимальной скорости перемещения насадки на заданное расстояние 0,5 мм/с-1 – общее среднее время измерения 13 мин (78 сек (1,3 мин) длится одно измерение); при максимальной скорости перемещения насадки на заданное расстояние 10 мм/с-1 – на измерение затрачивается в среднем 5 мин (30 сек длится одно измерение).
 
Таким образом, при максимальной скорости перемещения насадки 10 мм/с-1 на заданное расстояние сокращается влияние повышения температуры конуса на процесс таяния пенетрируемого слоя за счет уменьшения времени проведения одного измерения в 2 раза, что позволяет получать более точные значения ПНС замороженных продуктов.
 
Проведение измерений твердости  десертов при 10 мм/с-1 является  наиболее достоверным и предпочтительным вариантом, что подтверждено статистически.  При измерении твердости десертов со скоростью погружения насадки 0,5 мм/с-1 выбор типа конуса не оказывает существенного влияния на  уровень значений ПНС продуктов, а со скоростью погружения 10 мм/с-1 наблюдается достоверное влияние типа конуса с углом при вершине на значение уровня твердости.
 
Различия степени твердости при измерении с разными скоростями погружения насадки в пределах варианта одного типа конуса с определенным углом при вершине оказались не существенны. Точность метода при получении  среднего значения ПНС с уменьшением кратности испытаний  продуктов до пяти измерений повышается, о чем свидетельствуют статистические показатели.
 

Выводы

Полученные значения ПНС  могут быть использованы для выбора наи-более рациональных режимов работы оборудования и оптимальных технологических схем производства десертов, при автоматизированном контроле качества продукции. 
Установлено, что прочность структуры десертов увеличивается при проведении тепловой обработки смеси и пониженном режиме замораживания исходного фруктового сырья, на примере десертов из замороженных при разной температуре ягод крыжовника.
 
Наиболее оптимальным режимом тепловой обработки смеси для десертов является (60 ±5)°C с выдержкой смеси при данном режиме 3±2 мин перед замораживанием с целью перехода в активное состояние полисахаридов фруктового сырья, тем самым, с целью обеспечения заданной оптимальной при органолептическом восприятии пластичной структуры десертов. Полученные данные ПНС свидетельствуют также о том, что целесообразно в технологии исключить внесение стабилизатора по рецептуре, измельчение сырья проводить с диаметром ячеек более 4 мм для создания оптимальной  пластичной структуры готового десерта.  
 
 
При измерении ПНС  замороженных фруктовых десертов рекомендуется использовать для пенетрации продукта насадку-конус с углом при вершине 45° со скоростью погружения 10 мм/с-1 на глубину 4 мм (при этом наименьший коэффициент вариации значений ПНС и наиболее точное среднее значение ПНС). Для более закаленных  образцов фруктовых десертов дополнительно можно рекомендовать параметр скорости 0,5 мм/с-1 при конусе с углом при вершине 30°.
 

Литература

 
1. Косой В.Д., Дунченко Н.И., Егоров А.В. Инженерная реология в производстве мороженого. – М.:ДеЛи принт, 2008. – 196 с.
2. Маршалл Р.Т. Мороженое и замороженные десерты./ Р.Т. Маршалл, Г.Д. Гофф, Р.У. Гартел. – СПб.: «Профессия»,2005. – 373 с.
3. Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф. Новые продукты питания / М.С. Дудкин, Л.Ф. Щелкунов. – М.: Наука, 1998.
 
 АВДЕЕВА Ю.В.

---