- •Федеральное агентство по образованию московский государственный университет технологий и управления ( образован в 1953 году)
- •Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств
- •Москва – 2009
- •Содержание
- •Введение Цели и задачи изучения дисциплины
- •Предмет и актуальность курса
- •Физико-химические свойства кондитерских полуфабрикатов и изделий
- •1.1 Кондитерские массы как дисперсные системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •1.2 Физико-химические и коллоидные процессы при замесе теста и выпечке тестовых заготовок
- •1.2.1 Тестообразные массы как дисперсные системы
- •1.2.2 Механизм образования кондитерского теста
- •1.2.3 Физико-химическая характеристика различных видов кондитерского теста и изделий
- •1.2.4 Роль составных частей пшеничной муки в образовании теста. Реологические свойства теста
- •1.2.5 Влияние на реологические свойства теста рецептурных компонентов
- •1.2.6 Ферментативные процессы в производстве кондитерского теста
- •1.2.7 Применение эмульсий, их агрегативная устойчивость. Роль эмульгаторов
- •1.2.8 Физико-химические и коллоидные процессы, протекающие в тестовых заготовках при выпечке
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тест по теме
- •2. Физико-химические основы производства карамели
- •2.1 Физико-химические свойства карамельного сиропа, карамельной массы, расплавов сахарозы
- •2.2 Повышение стойкости карамельной массы к кристаллизации
- •2.3 Влияние обработки карамельной массы (вытягивание на тянульной машине, проминка, охлаждение) на её физико-химические свойства (гигроскопичность, вид структуры, реологические свойства)
- •2.4. Гигроскопичность карамели и пути повышения ее стойкости
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тест по теме
- •3. Физико-химические процессы в производстве конфет и мармелада
- •3.1 Кинетика кристаллизации сахарозы при получении помадных масс
- •3.2 Процессы кристаллизации сахарозы при производстве помадных масс
- •3.3 Рекристаллизация сахарозы при темперировании конфетных масс, её влияние на качество изделий
- •3.4 Реологические свойства конфетных масс (помадных, молочных, ликёрных) и их влияние на способ формования
- •3.5 Структурообразование конфетных масс при формовании
- •3.6 Реологические свойства фруктовых конфет и мармеладной массы и полученных студней. Способы регулирования реологических свойств. Влияние этих свойств на вкусовые качества изделий
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Тест по теме
- •4. Физико-химические процессы в производстве шоколада и пралиновых конфет
- •4.1 Шоколадные полуфабрикаты и пралиновые массы, как дисперсные системы (какао тертое, шоколадная масса, шоколадная глазурь), их устойчивость
- •4.2 Реологические свойства шоколадных полуфабрикатов, как фактор, влияющий на эффективность переработки какао бобов
- •4.3 Механизм образования структур. Виды структур. Показатели реологических свойств. Эффективная вязкость, пластическая вязкость, текучесть. Аномалия вязкости. Тиксотропное восстановление
- •4.4 Факторы, влияющие на вязкость масс, на расход жировых рецептурных компонентов
- •4.5 Использование природных и синтетических поверхностно- активных веществ (пав)
- •4.6 Повышение эффективности разжижающего действия пав в шоколадных массах
- •4.7 Влияние пав на жировое "поседение "шоколада
- •4.8 Оптимальные показатели вязкости полуфабрикатов
- •Вопросы для самоконтроля
- •1.К каким дисперсным системам относятся шоколадные полуфабрикаты (какао тертое, шоколадная масса, шоколадная глазурь ) и пралиновые конфетные массы? Состав дисперсных фаз и дисперсионной среды
- •Тест по теме
- •5. Рациональное использование какао бобов и какао продуктов
- •5.1 Расход какао бобов на выработку 1т различных видов изделий (шоколад обыкновенный, десертный, шоколадные конфеты "Ассорти" шоколад с начинкой, шоколад с добавлениями)
- •5.2 Влияние реологических свойств полуфабрикатов на экономику шоколадного производства
- •5.3 Потери и отходы шоколадного производства. Пути их снижения
- •5.4 Способы повышения выхода какао тертого и какао масла
- •5.5 Использование эквивалентов, улучшителей, заменителей какао масла
- •Вопросы для самоконтроля
- •6. Физико-химические основы переработки какао бобов с дефектами, вызванные недостаточной ферментацией
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест по теме
- •7. Изменение физико-химических свойств и качества изделий при хранении
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тест по теме
- •Итоговый тест по дисциплине
- •Список рекомендуемой литературы
- •Словарь основных понятий
- •Для заметок
- •Физико-химические основы технологии кондитерских изделий
2.1 Физико-химические свойства карамельного сиропа, карамельной массы, расплавов сахарозы
Сиропы по своему химическому составу и физико-химическим свойствам отличаются от состава и свойств сырья, от свойств отдельных сахаров, которые вводятся с сырьем. Основные отличия заключаются в следующем :
1.Сиропы имеют более высокую редуцирующую способность, т.е. более высокое содержание редуцирующих сахаров и редуцирующих веществ
2.Сиропы имеют повышенную цветность по сравнению со смесью сырья
3.Сиропы гигроскопичны, гигроскопичность выше гигроскопичности отдельных сахаров и углеводов сырья
Все отличия объясняются химическими и физико-химическими изменениями сахаров и других углеводов в процессе приготовления сиропов. Значительные изменения сахаров могут происходить при хранении и транспортировании сиропов. Поэтому следует исключать длительное промежуточное хранение сиропов и транспортирование, особенно на значительные расстояния. Наилучшее качество сиропов, особенно карамельных, достигается при использовании непрерывных способов приготовления рецептурных смесей и сиропов на станциях ШСА. Это достигается за счет повышения концентрации рецептурной смеси, применения способа уваривания под давлением, сокращения продолжительности уваривания и в целом технологического цикла, непосредственная передача карамельного сиропа на уваривание до карамельной массы в змеевиковые вакуум-аппараты.
Расплавы сахарозы получают при производстве твердых грильяжных масс. Сахар переходит из кристаллического состояния в аморфное при нагревании до температуры, превышающей температуру плавления. Это изменяет его физико-химические свойства. При плавлении сахара происходит карамелизация, появляются красновато-коричневая окраска, специфический вкус и аромат. Интенсивность физико-химических изменений зависит от времени нагревания и конечной температуры. При температурах 195-210оС даже кратковременное воздействие в течение 15-20с в расплаве происходит глубокий распад сахаров с образованием темноокрашенных веществ. Увеличивается содержание редуцирующих веществ (моносахариды, ангидриды сахаров, оксиметилфурфурол, фурфурол, красящие вещества ).
Рассмотрим химический состав и свойства сахаров, которые проявляются в наибольшей степени в производстве карамели.
Сахароза. Молекула сахарозы состоит из двух остатков моносахаридов: Д-глюкозы и Д-фруктозы, соединенных глюкозидными группами. Температура плавления кристаллов сахарозы -180-188оС. Сахароза хорошо растворима в воде. Растворимость повышается с ростом температуры. При температуре 50оС в насыщенном растворе содержится 72.2% сахарозы и возрастает при температуре 100оС до 82.97%. Большое значение имеет свойство растворов сахарозы растворять другие сахара. При этом общая концентрация растворенных веществ возрастает, что дает возможность получить более концентрированные сиропы.
Однако предельная концентрация самой сахарозы в присутствии других сахаров и патоки снижается. Так при температуре 50оС и введении 46% инвертного сиропа в насыщенном растворе можно растворить не 72.2%,а лишь35.7%.Но общее количество сахаров в насыщенном растворе составит 81.7% (против 72.2). При введении 40.5% патоки растворимость сахарозы в насыщенном растворе снижается от72.2 до 38%,а общая растворимость составит78.5 %.
Сахароза не гигроскопична. Однако при добавлении к сахарозе других сахаров смесь становится гигроскопичной даже при низкой относительной влажности воздуха. Наибольшее влияние оказывают инвертный сахар и фруктоза. Глюкоза и мальтоза оказывают меньшее влияние на гигроскопичность сахарозы. В спирте этиловом сахароза не растворяется. Растворяется в водно-спиртовых смесях. По влиянию на растворимость сахарозы вещества можно расположить в следующем порядке: декстрины, патока картофельная, патока кукурузная, глюкоза, фруктоза. Вязкость растворов сахарозы увеличивается с повышением концентрации и уменьшается с повышением температуры. Сахароза относится к нередуцирующим сахарам.
Глюкоза. Глюкоза в чистом виде находит ограниченное применение и вносится в изделия с разнообразным сырьем. Глюкоза-кристаллическое вещество. Кристаллизуется глюкоза из воды в виде α-формы, которая при растворении переходит частично в β-форму. В растворе устанавливается подвижное равновесие всех форм. Растворение глюкозы - эндотермический процесс. Этим объясняется холодящий сладкий вкус при употреблении глюкозы. Вязкость насыщенных растворов глюкозы увеличивается с повышением температуры. Гигроскопичность кристаллической глюкозы невысокая, но выше чем у сахарозы. Гигроскопичность водных растворов глюкозы выше, чем кристаллической. Глюкоза начинает притягивать влагу при относительной влажности выше 85%.При нагревании растворов глюкозы в кислой среде образуются различные продукты. При действии щелочных растворов на глюкозу она быстро разлагается с образованием сильноокрашенных продуктов.
Фруктоза. Фруктоза входит в состав диетических изделий. Температура плавления кристаллов фруктозы -104оС. Фруктоза хорошо растворяется в воде. Её растворимость выше чем у сахарозы и глюкозы и значительно повышается с ростом температуры. Обладает очень высокой гигроскопичностью: уже при относительной влажности воздуха 45-50 % поглощает воду. Относится, как и глюкоза к редуцирующим веществам. При нагревании фруктозы ее растворы претерпевают те же изменения, что и растворы глюкозы, но интенсивность этих изменений у фруктозы значительно выше. В щелочной среде ,даже при малой щелочности, при незначительном нагревании образуются темноокрашенные вещества.
Мальтоза. Мальтоза вносится в кондитерские изделия вместе с патокой и частично может образовываться за счет гидролиза декстринов патоки. Мальтоза является дисахаридом, и молекула состоит из двух остатков глюкозы. Обладает редуцирующей способностью, но меньшей чем глюкоза. Температура плавления 102-103оС. Хорошо растворяется в воде. Растворимость повышается с ростом температуры. Мальтоза довольно стойко переносит нагревание, но с появлением глюкозы (как продукта разложения) процесс ускоряется.
Инвертный сироп. Инвертный сироп представляет собой раствор равных количеств глюкозы и фруктозы. Готовят инвертный сироп кислотным или ферментативным гидролизом сахарозы в растворе. Кроме глюкозы и фруктозы инвертный сироп содержит до 5% сахарозы. Реакция гидролиза идет по уравнению:
С12 H22 O11 + H2O → C6 H12 O6 + C6 H12 O6
Из 342 частей сахарозы получается 360 частей равных количеств глюкозы и фруктозы. Инвертный сироп обладает высокой гигроскопичностью. Химические свойства инвертного сиропа определяются свойствами глюкозы и фруктозы. При нагревании сиропа за счет разложения глюкозы и фруктозы образуются продукты повышенной цветности. Этот процесс особенно интенсивно идет в щелочной среде.
Патока. Патока является продуктом неполного гидролиза крахмала. В состав патоки входят глюкоза и мальтоза, т.е.редуцирующие вещества и декстрины. Содержание сухих веществ 78 -82%.Содержатся минеральные вещества, азотистые. Последние вызывают потемнение патоки при нагревании. В зависимости от степени гидролиза патока имеет различную редуцирующую способность. Редуцирующие вещества патоки условно выражаются в глюкозе. Патока обладает инвертирующей способностью, зависящей от рН. Поэтому в сахаро-паточных растворах при нагревании неизбежно происходит инверсия сахарозы. Степень инверсии зависит от активной кислотности патоки, степени нагрева, продолжительности и концентрации сухих веществ. Высокая вязкость патоки, обусловленная высоким содержанием декстринов, изменяется в значительных пределах в зависимости от температуры, общего содержания сухих веществ, от соотношения между составными частями патоки.
Карамельные сиропы готовят по различным рецептурам:
-с использованием в качестве антикристаллизатора карамельной патоки
-с использованием в качестве антикристаллизатора инвертного сиропа
-по смешанной рецептуре с использованием карамельной патоки и инвертного сиропа.
Для растворения сахара в виде жидкой фазы используют воду, в меньшей степени –молоко (в соответствии с рецептурой ).
В зависимости от рецептуры сиропа, его назначения и технологии приготовления происходят химические изменения сахаров, содержащихся в сырье. Но эти изменения происходят с разной интенсивностью и в разной степени сказываются на качестве готового изделия. Наибольшее влияние оказывают изменения сахаров на качество карамели.