Технологические изыскания при использовании ультразвуковых волн в кондитерской промышленности совместно с актуальными сырьевыми решениями.
Справочно-информационный материал
Освоение современных технологических решений, связанных с ультразвуковой гомогенизацией масс в многокомпонентных жидких системах (неньютоновских), а также использование высокочастотных колебаний на стадии резки/отделки разнообразных полуфабрикатов являются эффективным направлением в реализации задач, касающихся
качества конечного продукта и вместе с тем понятного применения в кондитерской промышленности. Данный способ пока не является приоритетным для исследования в России, поэтому вопрос о применении в кондитерской промышленности ультразвука остается открытым, находя существенное отражение в научных публикациях на уровне международного масштаба.
История возникновения ультразвуковых волн и подтвержденные на практике сведения по использованию ультразвука видится, как «дисперсия света» - многообразие возможностей и потенциала для жидкостей и эмульсий. Формализация ультразвуковых применений с научно-обоснованными фактами обусловливает выбор какао тертого из шоколадных полуфабрикатов, для обработки которого справедливы следующие характеристики ультразвуковых волн: частота – 30 кГц и 40 кГц, мощность – 750 Вт и 800 Вт для лучшей гомогенизации вязкой дисперсной среды.
Актуальность и проблематика научных исследований в области ультразвуковых технологий описывалась в научных трудах в 60–80 годах XX века двумя составляющими, для которых характерны:
1) новизна наблюдаемых эффектов;
2) сложность в применении ультразвукового оборудования и его невысокая адаптивность в реально действующих технологических процессах.
Публикуемые в 90-х годах XX века и в настоящее время научные работы и статьи, выступления докладчиков на специализированных конференциях свидетельствуют о непрерывном взаимодействии теории и практики в сфере использования ультразвуковых волн – от академического исследования до применения в промышленных масштабах.
Так, в одной из статей журнала «Международные исследования пищевых продуктов» авторы приводят данные по успешному освоению ультразвуковых технологий, делая вывод о новизне данной технологии: «Ультразвук – новая разработка в пищевой науке и технологии. Простота, портативность и низкая стоимость ультразвуковых устройств – существенные факторы для их освоения в исследовательских лабораториях, на площадках опытных заводов и крупных пищевых предприятий»[1].
У авторов научной статьи Дублинского технологического института Департамента пищевой инженерии /Ирландия/ просматриваются тенденции возможных эффектов влияния ультразвуковых волн, в том числе и на неньютоновские жидкости, помимо данных об успешном применении волн при микробиологической инактивации ферментов: «Собственно ультразвук или в сочетании с теплом (термосоединение), отдельно давление (маносконизация) либо опять-таки в соединении с теплом (манометрическая связь) эффективны против различных пищевых ферментов, относящихся к промышленности молочных напитков и фруктовых соков, таких как липоксигеназа, пероксидаза, полифенолоксидаза, а также термостойкая липаза и протеаза»[2].
На инженерном факультете Университета Газиантепа /Турция/ в научной статье описаны результаты по исследованию и применению ультразвука в жидких пищевых средах: «Преимущества ультразвука при термообработке включает минимизацию потери вкуса, большую гомогенность и значительную экономию энергии»[3].
То же положение применимо и к исследованию, проведенному учеными Сельскохозяйственного колледжа Новой Шотландии /Канада/: «Из научной литературы очевидно, что некоторые отдельные методы (ультразвуковые), а также естественные противомикробные средства эффективны для инактивации микроорганизмов или уменьшения формирования колонии (КОЕ), не оказывая отрицательного влияния на сенсорное и пищевое качество. Более того, сочетание этих способов также может проявлять синергетическое воздействие на увеличение срока хранения фруктовых соков и напитков, а возможно, и альтернативный подход традиционным методам пастеризации»[4].
Ультразвуковая обработка как новая технология, которой свойственны универсальные приемы с целым набором полезных качеств, просматривается в разрезе современных производственных технологий, постоянно развивающихся параллельно с наукой. При всем разнообразии описываемых возможностей авторы повсеместно отмечают большое количество лабораторных исследований, но недостаточное распространение/применение их на практике в пищевой промышленности, в частности кондитерской.
В настоящее время многим специалистам известны применения в производстве ультразвуковых волн (технологии) в ходе резки кондитерских масс пенной структуры, а также слоеных полуфабрикатов при отделке мучных кондитерских изделий. Необходимо отметь (собственные) хорошие опытно-практические проработки по использованию ультразвука при приготовлении эмульсий для многокомпонентного состава смеси с повышенным содержанием натуральных спиртовых соединений, в системе: с сухой патокой, маслом сливочным, вкусовыми и ароматическими веществами.
Проводимые исследования по использованию таких эмульсий на стадии приготовления конфетной массы позволяют говорить о неизменности дальнейшего технологического процесса: формование, выстаивание корпусов, глазирование. Используя реперные оценки от специалистов/собственников производств, а также на основании органолептического и физико-химического анализа, важно отметить в выработанных кондитерских изделиях ряд особенностей:
1) у готовых конфет (с помадной и мармеладной основой) стабилизируется структура;
2) эффект «кусаемости» конфет не так резко снижается относительно свежеизготовленного продукта в процессе хранения.
Это обусловливает устойчивость к преждевременным потерям массовой доли влаги у помадного с 12% и с 30% у мармеладных корпусов в образцах, протестированных на механизированных фабриках и у ремесленно-творческих производителей. Изучение детальных причин и особенностей при использовании эмульсий, полученных совместно с ультразвуковыми волнами для многокомпонентных конфетных масс на данный момент времени не исследовалось, возможные зависимости (линейныене линейные) не устанавливались.
Отдельно было исследовано влияние ультразвука на какао тертое. Исходные характеристики какао тертого: массовая доля жира 55%, массовая доля влаги не более 2%, дисперсность 18 мкм.
В результате обработки (полезное время воздействия составило 5 мин на 0,5 кг) установлено снижение вязкости какао тертого (метод по Кассону) с 3,48 Па · сек до 2,38 Па · сек, а также текучести с 1,5 Па до 0,91 Па (визуализация по ссылке: https://youtu.be/pK3hm2cuyL0).
Представленные сведения могут быть использованы для достижения ожидаемого результата при создании новых кондитерских масс: конфетных, шоколадных, ореховых и других «базисных» полуфабрикатов. Новаторские синергетические эффекты ультразвуковых воздействий (полезные) в кондитерском деле неизбежно предсказуемы при их освоении с точки зрения научных позиций и подтвержденных свойств, полученных в лабораторных условиях.
В перспективе представляется важным дальнейшее закрепление результата, направленного на снижение вязкости шоколадных полуфабрикатов в замкнутом/поточном цикле при воздействии ультразвуковых волн с непременным улучшением устоявшихся текстур и характеристик. Решение таких проблем, как вязкость и текучесть с использованием ультразвука в последующем, надо полагать, повысит конкуренцию отечественных производителей за счет изысканий по оптимизации содержания, влияющих компонентов (рецептурных) на реологические и текстурные характеристики у базовых полуфабрикатов в кондитерской промышленности. Такие мероприятия способны обеспечить выход на более высокий уровень технологической эффективности для возможного охвата международного рынка сладостей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Awad T.S., Moharram H.A., Shaltout O.E., Asker D., Youssef M.M. Applications of ultrasound in analysis, processing and quality control of food: A review // Food Research International. – 2012. – Vol.48. Issue 2. – P. 410–427.
2. Bourke P., Tiwari B., O’Donnell C. and Cullen P. J. Effect of ultrasonic processing on food enzymes of industrial importance.// Trends in Food Science and Technology. – 2010. – Vol. 21. Issue 7. – P. 358-367. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2010.04.007.
3. Songül Ş. E., Çiğdem S. Use of ultrasound in food preservation // Department of Food Engineering, Faculty of Engineering, University of Gaziantep, Gaziantep, Turkey. – 2013. – Vol.5. – No.8A2. – P. 5-13. Available from: http://dx.doi.org/10.4236/ns.2013.58A2002.
4. Vasantha Rupasinghe H. P., Yu L. J. Emerging Preservation Methods for Fruit Juices and Beverages Nova Scotia Agricultural College Canada// Food Additive. – Prof. Yehia El- Samragy (Ed.). –2012. – ISBN: 978-953-51-0067-6. – InTech. – Available from:
http://www.intechopen.com/books/food-additive/emerging-preservation-methods-3-for-fruitjuices-andbeverages.
Миронов Игорь Валерьевич,
Лунин Владимир Викторович
- Начальник технологического
отдела ЗАО «Инфорум Пром».
ООО НПО «КошерСладость». г. Москва, Мажоров переулок 4/6
+7 (901) 758-5613, npokoshersladost@gmail.com
