Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства мягкой карамели

Изобретение относится к кондитерской промышленности, а именно к производству мягкой карамели.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является технология получения мягкой карамели с использованием сгущенного молока, пластификатора, эмульгатора и пектинового раствора. Сахарный сироп уваривают с патокой и сгущенным молоком. В уваренную массу вводят пектиновый раствор, пластификатор, эмульгатор, поваренную соль и воду. Смесь гомогенизируют, стерилизуют, охлаждают до 60-70°C, вводят ароматизатор, перемешивают и фасуют с получением целевого продукта. При этом обеспечивается улучшение органолептических свойств за счет получения мягкой карамели, пригодной для стерилизации и длительного хранения [Патент RU 2202219 С2, опубл. 20.04.2003].

Однако данный способ имеет ряд недостатков. Основными компонентами рецептуры мягкой карамели являются сахар, патока, жир и сгущенное молоко. При смешивании всех компонентов рецептуры и последующем уваривании из полученной смеси образуется эмульсия, в которой дисперсной фазой являются капельки жира, а дисперсионной средой - сахаро-паточно-молочный сироп. При этом молочные белки образуют оболочки на капельках жира, что стабилизирует эмульсионную структуру карамели. Введение пектина в виде раствора в массу мягкой карамели в качестве структурообразователя не обеспечивает получение гелевой структуры в дисперсионной среде. Для получения пектинового геля дополнительно нужно провести термообработку массы при наличии солей-модификаторов, а после уваривания массы провести ее подкисление до рН-среды, равной 3,0-3,5, для обеспечения процесса желирования. Карамельная масса, полученная по данному способу, имеет несколько завышенное содержание редуцирующих веществ, что способствует повышенной гигроскопичности и быстрому образованию липкой поверхности изделий и снижению срока хранения. Также к недостаткам данного способа относится достаточно высокое содержание сахаросодержащих компонентов. Потеря воды при хранении карамели, а также казеин молока приводят к кристаллизации сахарозы на поверхности изделия, что приводит к снижению качества продукта, очерствению и старению.

Таким образом, существует потребность в разработке рецептуры мягкой карамели с пониженным содержанием редуцирующих сахаров, обладающей повышенным сроком хранения, устойчивой при хранении.

В технике известны примеры таких разработок.

Из патента RU 2325070 С1, опубл. 27.05.2008, известен способ производства кондитерской массы «мягкая карамель», предусматривающий приготовление смеси из сахара-песка, сорбитола и мальтодекстринов, воды, патоки, эмульсии из смеси набухшего желатина и жирового растительного продукта, фосфатидов, перемешивание, уваривание смеси до карамельной массы, введение вместе с вкусовыми и ароматическими веществами сахарной пудры, вытягивание карамельной массы в течение 4-5 мин, охлаждение и формование карамельной массы. Однако нежелательно использование желатина при производстве мягкой карамели. Кроме того, снижение редуцирующих веществ не достигает требуемого значения, в результате чего полученная карамель имеет высокую гигроскопичность при хранении.

В патенте RU 2507860 С1, опубл. 27.02.2014, используют ультразвуковую обработку для улучшения распределения частиц и получения равномерной мелкокристаллической структуры при производстве сахарной глазури.

Целью настоящего изобретения является разработка рецептуры и технологии мягкой карамели с использованием молочной сыворотки и полисахаридов взамен сгущенного молока и обработки ультразвуком массы при термообработке.

Задача изобретения заключается в выборе и подборе смеси из молочной сыворотки и полисахаридов, обеспечивающей улучшение качества мягкой карамели, а также приготовление мягкой карамели при воздействии ультразвукового акустического поля.

С целью улучшения качества карамели в рецептуру вводится белок-полисахаридная смесь (БПС), состоящая из молочной сыворотки и полисахаридов (альгинат натрия, гуммиарабик и каррагинан).

Замена белков сгущенного молока на белок-полисахаридную смесь, состоящую из молочной сыворотки и полисахаридов, а именно: альгината натрия, гуммиарабика и каррагинана, позволяет:

1. Обогатить мягкую карамель пищевыми волокнами;

2. Введение смеси полисахаридов позволяет создать второй утолщающий слой на белковых оболочках, которыми покрыты капельки жира в эмульсии. Полисахариды и сывороточные белки при термообработке вступают в реакцию Майяра и образуют соединения, которые укрепляют пленки на границе раздела фаз, стабилизируя структуру эмульсии. Чем меньше капельки жира и прочнее оболочки на них, тем выше стабильность эмульсии и качество мягкой карамели;

3. Полисахариды в дисперсионной среде образуют гелевую сетку, что снижает потери воды при хранении мягкой карамели;

4. Сывороточные белки относятся к водорастворимым белкам, которые не являются центрами кристаллизации, в отличие от казеина молока, содержащегося в сгущенном молоке. При охлаждении уваренной массы мягкой карамели происходит кристаллизация капелек масла, а дисперсионная среда приобретает структуру геля.

5. Сывороточный белок считается наиболее ценным белком молока. По своей биологической ценности он превосходит даже белок куриного яйца, так как для покрытия суточной потребности человека в незаменимых аминокислотах требуется 28,4 г общего белка коровьего молока, 17,4 г яичного и всего лишь 14,5 г сывороточного белка в нативном состоянии. Количество таких лимитированных аминокислот, как фенилаланин и тирозин, составляет в сывороточном белке 71-75% их содержания в яичном белке.

Обработка рецептурной смеси карамели ультразвуком при термообработке позволяет интенсифицировать реакцию Майяра и получить характерный цвет и аромат карамели за 10-20 минут вместо уваривания массы в течение 1,5-2 часов.

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц среды и характеризуется рядом отличительных особенностей по сравнению с колебаниями слышимого диапазона. В ультразвуковом диапазоне частот сравнительно легко получить направленное излучение; ультразвуковые колебания хорошо поддаются фокусировке, в результате чего повышается интенсивность ультразвуковых колебаний в определенных зонах воздействия. При распространении в газах, жидкостях и твердых телах ультразвук порождает уникальные явления, многие из которых нашли практическое применение в различных областях науки и техники. При применении ультразвуковых технологий в жидких средах возникает и протекает специфический физический процесс - ультразвуковая кавитация, обеспечивающий максимальные энергетические воздействия, как на сами жидкости, так и на твердые тела в жидкостях.

Кавитация - образование в жидкости пульсирующих пузырьков (каверн, полостей), заполненных паром, газом или их смесью. В ультразвуковой волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко захлопываются после перехода в область повышенного давления, порождая сильные гидродинамические возмущения в жидкости, интенсивное излучение акустических волн. При этом в жидкости происходит разрушение поверхностей твердых тел, граничащих с кавитирующей жидкостью. Более подробно можно выделить следующие виды оказываемого действия ультразвука на биологические объекты и системы:

1) механическое действие ультразвука приводит к измельчению и диспергированию частиц;

2) физико-химическое действие ультразвука на биологические объекты, прежде всего, связано с морфологией их поверхности. Ультразвук усиливает в тканях проницаемость клеточных мембран и диффузные процессы, изменяет концентрацию водородных ионов в тканях, вызывает расщепление высокомолекулярных соединений, ускоряет обмен веществ. В химическом отношении продукты распада ионизированных молекул воды в тканях организма крайне активны. Именно их большой активностью обусловлен ряд общебиологических эффектов, проявляющихся под влиянием ультразвука. Ультразвук изменяет скорость процессов на границе газ-жидкость. Под действием ультразвука повышается растворимость азота в воде на 12%. И в то же время ультразвуковое облучение растворов приводит к их дегазации;

3) тепловое действие ультразвука происходит вследствие превращения акустической энергии в тепловую, как результат поглощения ультразвука. Кроме того, образование тепла обусловлено физическими явлениями, вызывающими так называемый эффект пограничных поверхностей. Сущность его заключается в усилении действия ультразвука на границе разделения двух сред. Особенно это сказывается на тепловом эффекте, который может усиливаться в несколько раз;

4) биологическое действие ультразвука на клетки и ткани определяется главным образом интенсивностью ультразвука и длительностью облучения.

Помимо прочего ультразвук способен оказывать эффект стерилизации, сохраняющийся в течение некоторого времени после обработки раствора, эмульсии и т.д.

Ультразвуковая аппаратура для обработки систем имеет довольно широкий спектр. Начиная с портативных гомогенизаторов и стационарных устройств обработки проб малых и средних объемов и заканчивая промышленными ультразвуковыми установками для обработки потоков больших объемов в условиях непрерывного производства.

Руководствуясь указанными выше свойствами, которыми обладает ультразвук, было обнаружено, что в случае применения данного метода обработки мягкой карамели, в частности, на стадии уваривания в процессе производства можно не только снизить время термообработки, но и улучшить органолептические показатели качества (цвет и аромат) готового продукта. Учитывая оказываемый стерилизующий эффект ультразвука, можно предполагать дополнительную гарантию отсутствия микробных загрязнителей в получаемой мягкой карамели, подвергнутой ультразвуковому воздействию.

В работе использовался ультразвуковой гомогенизатор OMNI-Ruptor 250 (несущая частота 20 кГц, мощность 350 Вт). Данные эксперимента представлены на рис. 2.

Поставленная задача достигается тем, что способ производства мягкой карамели предусматривает смешивание белок-полисахаридной смеси, состоящей из молочной сыворотки, альгината натрия, гуммиарабика и каррагинана, и воды с последующим нагреванием смеси до температуры 60°C и набуханием в течение 30-60 минут, далее в набухшую белок-полисахаридную смесь вводят сахар-песок и смешивают, полученный сироп уваривают до температуры 80-90°C в течение 5-6 минут; к уваренному сиропу добавляют жир и смесь смешивают в течение 1-2 минут; затем вносят патоку, соль и ванилин и массу уваривают 10-20 минут до температуры 125-137°C, при этом в течение по крайней мере половины времени уваривания массу подвергают воздействию ультразвукового акустического поля, после чего направляют на охлаждение и формование, причем в качестве жира используют сливочное масло, или кокосовое масло, или кондитерский жир, а компоненты смеси берут в следующем массовом соотношении:

Технический результат заключается в увеличении срока хранения мягкой карамели благодаря лучшему удержанию влаги за счет совместного использования молочной сыворотки и смеси полисахаридов (альгината натрия, гуммиарабика и каррагинана).

Количественный выбор компонентов, входящих в рецептуру мягкой карамели, обеспечивает получение продукта по органолептическим показателям, соответствующим традиционной. Обогащение мягкой карамели молочной сывороткой с пищевыми волокнами и обработка ультразвуком при термообработке обеспечивает снижение себестоимости продукта. Обработка ультразвуком позволяет сократить процесс термообработки массы в 3-4 раза.

Ниже в таблице 1 представлены примеры получения мягкой карамели по предложенной технологии.

На рисунке 1 представлена технологическая схема производства мягкой карамели, на рисунке 2 представлены кривые изменения содержания редуцирующих веществ в карамельной массе в процессе термообработки в зависимости от использования ультразвука (1 - контроль; 2 - контроль + ультразвук).

Проведенные опыты (рис. 2) показали положительное влияние использования белок-полисахаридных комплексов и ультразвуковой обработки на качество мягкой карамели. В предложенном способе реакция Майяра протекает за 20 минут, и этого времени достаточно для образования ароматобразующих соединений и придания мягкой карамели неповторимых органолептических свойств. Согласно измеренной влажности продукция с применением БПС и ультразвуковой обработки удерживает воду лучше, чем карамель, приготовленная по традиционной схеме, что дает выгоду с экономической точки зрения (влажность контроля 8%, влажность БПС 12%). Также полученные конфеты обладают длительными сроками хранения.