Что отвечает за пенообразование молока
Исследование и разработка способов борьбы с нежелательным пенообразованием в молочной промышленности Юрьева Светлана Юрьевна
Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении
Содержание к диссертации
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
Теоретические основы пенообразования 7
Положительная роль пенообразования в молочной промышленности 14
Способы борьбы с нежелательным пенообразованием 18
1.3.2. Характеристика физических способов пеногашения 31
1 А. Заключение по обзору литературы
и задачи исследования 42
2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 46
Методика выполнения работы 46
Объекты исследования 49
Методы исследования 49
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 53
Исследование пенообразующих свойств молока 53
Разработка химических способов пеногашения 63
Исследование и анализ способов подготовки пеногасителя 65
Исследование пенопредотвращающей способности
растительных масел в отношении молочных пен 72
3.2.3. Исследование пеноподавляющей и пеногасящей способности
некоторых веществ в отношении молочных пен 84
3.3. Разработка физических способов пеногашения 88
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 99
Разработка технологии производства пеногасителя 99
Исследование пенопредотвращающей способности пальмового масла при заполнении сыродельной ванны 102
Изучение состава и свойств молока 105
Расчет экономической эффективности 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 111
Молоко содержит все пищевые вещества, необходимые для поддержания жизни и здоровья организма человека. Высокая пищевая ценность молока обусловлена не только содержанием в нем белков, липидов, углеводов, минеральных солей и благоприятным их соотношением, но и специфическим составом указанных компонентов.
Молоко способно образовывать пены при транспортировке, хранении и
переработке. При этом происходит его смешивание с воздухом, вследствие
^ чего возникает дисперсная система газ-жидкость. Молоко способно
образовывать пену, состоящую как из пузырьков шарообразной формы, так и из пузырьков, имеющих форму многоугольника и разделенных прослойками жидкости (ячеисто-пленочная пена).
Как указывает А. Тепел, в процессах переработки молока и производства различных видов молочных продуктов пенообразование может играть как отрицательную, так и положительную роль.
В настоящие время в наибольшей степени реализовано положительное свойство молока и молочных продуктов образовывать стабильные пены. Пенообразование широко используется в молочной промышленности при производстве сливочного масла способом сбивания сливок, мороженого, взбитых сливок, комбинированных молочных взбитых продуктов.
Отрицательная роль пенообразования выражается в снижении эффективности пастеризации молока, нарушении отдельных технологических процессов (при резервировании, выработке сухих молочных продуктов, розливе молочных продуктов и т. д.), снижении качества вырабатываемых продуктов, нарушении режимов работы оборудования (насосов, сепараторов).
Поэтому изучение природы образования пены и факторов, влияющих на ее свойства и состав являются актуальным вопросом для современного
молочного производства, что в дальнейшем позволит разрабатывать и внедрять эффективные способы борьбы с нежелательным пенообразованием.
Однако в современной отечественной и зарубежной научной
литературе вопросы борьбы с нежелательным пенообразованием в молочной
промышленности освещены недостаточно, а имеющиеся сведения
противоречивы. Дальнейшие исследования в данном направлении нуждаются
в постоянном обновлении с целью создания научно-обоснованных
рекомендаций по снижению отрицательных последствий, связанных с
нежелательным пенообразованием в молочной промышленности.
— Постоянно повышающая степень механизации в технологическом
процессе обработки, переработки молока, а также производства готовой продукции влечет за собой повышение механического воздействия на молоко.
Технологическая цепочка любого современного молочного предприятия содержит большое количество трубопроводов для транспортировки молока и получаемой продукции. Они имеют разные диаметры, изгибы, повороты, подключения к насосам, задвижки и клапаны различной конструкции. Возникающие радиальные силы, усилия среза при ламинарном и турбулентном течениях приводят к изменению нативного состояния молока, что может привести к ухудшению его качества вследствие проявления пенообразующих свойств.
Теоретические аспекты пенообразования молока и молочных продуктов нашли свое отражение в научных трудах П.А. Ребиндера, АЛ. Белоусова, Г.В. Твердохлеб, Ф.А. Вышемирского, А.Д. Грищенко, А.Г. Храмцова, И.Н. Влодавца, Н.Н. Липатова и других ученых.
В связи с этим, в настоящей работе изложены результаты исследований по изучению пенообразующих свойств молока в модельных условиях; установлена возможность применения физических и химических способов борьбы с нежелательным пенообразованием.
Результаты проделанной работы послужили предпосылкой для создания рецептуры и технологии пеногасителя для молочной промышленности, на который разработана нормативная документация.
Что отвечает за пенообразование молока
Карьера. Знания. Технологии.
тел. +38 093 386 02 36
Пенообразование в молекулярной кулинарии!
Традиционные Пены. Два важных ингредиента для традиционных пен является яйцо и сливки. Белки в структуре молока и сливок выступают в качестве эмульгаторов. Они позволяют частичкам жира взаимодействовать в молоке с водой, также они облегчают эмульгирование воздуха в смеси. Что бы создать взбитые сливки вы можете использовать cифон Іsi, или вам достаточно просто взбивать сливки обычным венчиком до мягкой формы пиков.
Яйца также помогают обрести пенную форму. Яичные белки содержат сложную сеть белков, которые служат в качестве эмульгаторов.
Любой загуститель в молекулярной кулинарии, такой как ксантановая камедь, гуаровая камедь, или камедь плодов рожкового дерева, позволит вам сформировать пену. Это потому, что загустители замедляют скорость, с которой частички пены рассеиваться. Даже вода образует пузыри, если достаточно поколебать её воздухом. Пузырьки быстро рассеиваться, и вода приходит в обычное состояние. Тем не менее, загустители помогают стабилизировать частично, что не позволит вам создать действительно устойчивую пену. Чтобы сделать это, вам нужно эмульгатор.
Из молекулярных компонентов гастрономии мы попытались воссоздать желаемую текстуру пены, наши любимые versawhip и метилцеллюлоза. Оба продукта создают пену очень легко. Все, что вам нужно сделать, это смешать венчиком или блендером. Чтобы создать более роскошную текстуру, мы рекомендуем в первую очередь уплотнить жидкую часть пены с ксантановой камедью.
Конечно, пена может быть создана с использованием одной ксантановой камеди в, но пенообразователи помогают создать легкую и пушистую текстуру.
Гелеобразующие агенты также могут быть использованы для создания плотной пены, но нужно соблюдать температурный режим, что бы пена не просела от влияния комнатной температуры.
Другие загустители, такие как агар можно использовать для этой техники при более высоких температурах.
Глицерин (фактически Monoglyceride эмульгатор), специальный эмульгатор, используемый для создания пены, при условии, что первичный ингредиент основан на масле.
Не смотря на то что, пену можно образовать используя один из загустителей, лучше использовать несколько, так вы добьетесь лучших результатов.
Модернистские пенообразователи дают повару широкое поле для воплощения его замыслов во всевозможных вариациях. С их помощью можно полностью менять текстуру продукта, улучшить презентацию традиционных продуктов, воплощая креативные замыслы повара.
Пенообразование и стабильность молочной пенки
 |
Эксперименты выполнялись на анализаторе пены DFA100. Измерения базировались на возможности образования пены и изучении ее стабильности при различных температурных условиях. Кроме того, был проведен анализ структуры полученных пен, изучен размер полученных пузырьков и характер их распределения при различных условиях исследования.
Молоко состоит из протеинов, которые, являясь природными ПАВ, отвечают за стабильность эмульсий и образование пены. Качество и количество пены в напитке определяется типом молока и содержащимся в нем протеинами. С одной стороны жирность и различные методы по сохранности ультра пастеризованного и пастеризованного молока играют важную роль. С другой стороны, температура при которой формируется молочная пена, оказывает влияние на ее свойства.
Анализ стабильности пены
Молоко разного типа наливалось в измерительную колонку прибора DFA100, после через него продувался воздух с помощью встроенного компрессора, и оно превращалось в пену. Распад сформированной пены по времени фиксировалась ЖК-датчиками, расположенными по всей высоте измерительной колонки, содержащей пробу. Все условия формирования пены: скорость подачи газа, объем пробы, размеры пор в фильтре, время формирования пены были одинаковы для всех образцов. Сначала измерения проводились при трех температурах: 20°С, 25°C, 30°C. Результаты экспериментов представлены в графике.
В рамках проведенных экспериментов, удалось подтвердить основополагающие данные: при низких температурах, ультра пастеризованное молоко больше способно к пенообразованию, нежели пастеризованное молоко, а также полу-взбитое, чем полностью взбитое. При повышенных температурах все типы молока легко подвергаются вспениванию и различия между ними почти отсутствуют.
Из графика слева очевидно, что минимум пенообразования приходится на 25°С. Авторы исследования объясняют это явление формированием полукристаллических глобул жира, которые оказывают негативный эффект на формирование пены.
Исследование показало, что процесс образования пены довольно затруднителен при 25°С, но в нем ничего не говорилось о стабильности пены. Примечательно то, что пенообразующие вещества в жидких пробах также оказывают влияние на способность вспенивания.
По мнению авторов, несмотря на то, что вспенивание проводилось при температуре, процесс распада сформированной пены был исследован без температурного контроля. Хотя при распаде пены колонка поддерживалась при заданной температуре, но авторы предположили, что при охлаждении пены существуют неконтролируемые термические эффекты, которые имеют молекулярную природу (механизм). Как результат, пенообразование и ее стабильное «поведение» показало похожую линию поведения от температурной зависимости, как и предполагалось.
Анализ структуры пены
Оценить структуру молочной пены можно двумя способами. Во-первых, потребитель предпочитал пену с маленькими порами, равномерно распределенными по всему объему, которые имеют прямое отношение к эстетическому виду продукта. Во-вторых, стабильность также зависит от размера пузырьков и распределения их по размеру.
 |
Оствальдовское созревание пузырьков является катализатором механизма распада пены, который зависит от разности давления между большими и малыми пузырьками, посредством чего количество маленьких пузырьков уменьшается со временем, а число больших пузырьков увеличивается. Чем равномернее распределены пузырьки по размеру, тем меньше давление между пузырьками и тем медленнее происходит Освальдское созревание. Эти рассуждения подтверждаются также изображениями структуры пены.
В соответствии с измеренной высотой столба пены, наибольшую стабильность показала пена ультра пастеризованного молока (3,5% жирности) при 40°С. Исследование структуры этой пены выявило мелкие пузырьки с низким стандартным отклонением от среднего размера, и поэтому наблюдалась высокая степень однородности пены (слева). Пена 1,5% ультра пастеризованного молоко (справа) оказалась более нестабильной, при распаде показала большие пузыри с низкой однородностью сразу после вспенивания.
Два изображения структуры пены после 20 сек и после 1800 сек времени затухания иллюстрируют разницу между образцами.
В рамках данного эксперимента исследованы пены четырех образцов молока, приготовленного различными технологическими методами (пастеризованное или ультра пастеризованное молоко) и содержанием жира 3,5% и 1,5%. Основной упор делался на влияние температуры и природы молока на пенообразование и стабильность пены.
Эксперимент подтвердил минимум пенообразования при 25°С, как указано в научной литературе. При температурном контроле колонки с пеной, авторы также продемонстрировали аналогичный же курс для минимальной стабильности пены, вопреки доступным исследованиям.
Исследование структуры пены показало корреляцию между размером пузырька и его распределением по объему с одной стороны, и стабильность пены, с другой стороны: наименьший размер пор- наиболее однородная пена (ультра пастеризованное молоко 3,5% жирности при 40 °С).
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МОРОЖЕНОГО ДЛЯ КОКТЕЙЛЕЙ С ВЫСОКОЙ ПЕНООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ
Разнообразие видов выпускаемого мороженого определяется их вкусом, ароматом и упаковкой. Состав мороженого может различаться в зависимости от местных предпочтений и условий рынка. Термин «мороженое» объединяет группу продуктов, отличающихся многообразием рецептур, молочных компонентов, составом подсластителей, вкусовых добавок, фруктов, орехов; продуктов, замороженных различными способами, разных размеров и форм, во всевозможной упаковке.
Мороженое не является конечным продуктом преобразования молочных смесей. На сегодняшний день мороженое используется как и промежуточный полуфабрикат в качестве составного компонента для приготовления молочных коктейлей. Но не любая взбитая замороженная молочная смесь может быть пригодна для этих целей, т.к. при разбавлении мороженого молоком и последующим взбиванием может не получиться продукт с ожидаемыми показателями качества. К качественным характеристикам молочного коктейля относится: относительная сладость, насыщенность вкуса, консистенция, скорость пенообразования, устойчивость пены. Если вкус коктейля можно получить за счёт варьирования физико-химическими показателями мороженого, то показатели взбитости определяются качественным составом ингредиентов и их свойствами. В молочных коктейлях наивысшего качества взбитость должна быть не ниже 50%, при этом распределение воздуха в смеси должно быть равномерным по всему объёму смеси. Подбор физико-химических показателей, а так же составных компонентов определяют пенообразующую способность молочных смесей. Цель разработки получить продукт, сочетающий свойства мороженого и полуфабриката для приготовления молочных коктейлей.
Для вышеуказанной цели были решены следующие задачи:
*определить наилучший состав и соотношения компонентов в мороженом для коктейлей с высокой пенообразующей способностью за счёт варьирования следующими факторами:
-СОМО (сухой обезжиренный молочный остаток);
*разработать технологию мороженого для приготовления молочных коктейлей
Большинство пищевых полуфабрикатов и готовых продуктов производится с формированием эмульсий и пен, которые являются чрезвычайно сложными термодинамически неустойчивыми дисперсными системами. Поэтому изучение влияния физико-химических факторов на пенообразующую способность полидисперсных систем невозможно.
Наибольший интерес с точки зрения строения представляют жидкие пены, которые состоят из пузырьков газа, разделённых прослойками жидкости (ламеллами). Геометрическая форма газовых пузырьков в жидкой пене зависит от соотношения объёмов газа и жидкости в ней, степени полидисперсности и способа упаковки пузырьков. Так как пены содержат более 90% газа (по объёму), то пузырьки имеют форму полиэдров. Полиэдричность пузырьков газа в полидисперсных системах объясняется тем, что наибольшая доля объёма φ, которую могут занимать идентичные сферы равна 0.74-0.78. [1]
Жирность мороженого, один из наиболее значимых показателей, определяющих органолептические показатели готового продукта. Была исследована пенообразующая способность смеси молока жирностью 2.6%, СОМО=9% с мороженным жирностью 8,10,12,14,16%. При этом физико-химические показатели мороженого как СОМО =8% и сахароза=15% определялись исходя из наилучших вкусовых качеств продукта. В качестве стабилизатора использовался желатин. Смесь мороженого и молока взбивалось блендером со скоростью вращения диска 2500об/мин, при этом температура смеси находилась в пределе 0-2°С. В результате проведённых исследований были получены значения пенообразующей способности и устойчивости пен смеси продуктов. Результаты исследований приведены в таблице 1.
Таблица 1. Влияние массовой доли жира на пенообразующую способность смеси мороженого и молока.
Массовая доля жира в мороженом, %
Как температура пара и процесс взбивания влияет на качество молочной пены
Учимся делать глянцевую, эластичную и крепкую пену
8 мин. на чтение
39885 просмотров
Опытный бариста может с легкостью взбить молоко с глянцевой пеной и создать красивый латте-арт в чашке капучино. Но не все зависит от профессионализма бариста, как это кажется на первый взгляд. Разбираемся, какие параметры влияют на взбивание молока и качество пены.
Что такое пена и пузырь
Пена состоит из множества пузырей. Сам пузырь — это газ, удерживаемый пленкой из белков и жиров.
Молочная пена состоит из воды, молочного белка и жира. Белки и жиры могут выстраивать сложные и относительно прочные структуры. Но сами по себе это довольно крупные молекулы, которые делают пену матовой. Поэтому для ее глянцевости нужна вода.
Количество воды в молочной пене зависит от влажности пара, с помощью которого взбивают молоко. На влажность влияет температура пара, количество воды в бойлере, а также насадка на паровике. Об этом расскажем дальше.
Как влажность, температура и давление пара влияет на качество взбиваемого молока
Для приготовления кофейно-молочных напитков молоко взбивают с помощью пара — сильно нагретого влажного воздуха. Температура пара может варьироваться от 110 до 130°C.
На взбивание молока влияет влажность, давление и температура пара. Причем давление и температура находятся в прямой зависимости: изменение одного параметра приводит к изменениям другого. Вот как это происходит:
Высокая влажность пара
Долго взбивается молоко.
Глянцевая молочная пена с большим количеством воды.
Пена быстро оседает.
Напиток водянистый на вкус.
Чтобы исправить, можно повысить температуру пара и тогда повысится его давление и снизится уровень влажности, или уменьшить уровень воды в бойлере и тогда снизится уровень влажности и давления пара.
Низкая влажность пара
Быстро взбивается молоко.
Сухая матовая молочная пена.
Насыщенный вкус напитка.
Требует большого опыта бариста, чтобы взбить хорошую пену.
Чтобы исправить, можно снизить температуру пара и тогда снизится его давление и повысится уровень влажности, или увеличить уровень воды в бойлере и тогда повысится уровень влажности и давление пара.
Высокое давление пара
Быстро взбивается молоко
Сухая матовая молочная пена
Чтобы исправить, можно снизить температуру пара и тогда снизится давление пара и увеличится уровень влажности, или использовать форсунки с меньшим диаметром отверстий и тогда снизится скорость взбивания молока, а молочная пена будет более качественной.
Низкое давление пара
Медленно взбивается молоко
Глянцевая молочная пена
Чтобы исправить, можно повысить температуру пара и тогда повысится его давление и снизится уровень влажности, или использовать форсунки с большим диаметром отверстий и тогда повысится скорость взбивания молока.
Пар, который имеет низкую температуру, называют влажным. Чем ниже температура пара, тем меньше будет его давление в бойлере. Из-за этого молоко будет дольше нагреваться, а пена взбиваться. Но пока молоко будет нагреваться, в него попадет большое количество воды.Однако, если вы работаете на однобойлерной кофемашине с теплообменником, мы не рекомендуем менять температуру воды в бойлере. При ее увеличении будет также расти температура воды для эспрессо, что может негативно сказаться на вкусе. В таком случае лучше регулировать объем воды в бойлере либо менять форсунку на паровике.
Если при взбивании пены в молоко попадает много воды, то и пузырь будет покрыт большим ее количеством. А вода под действием гравитации будет стекать вниз. В итоге чем больше воды будет в молочной пене, тем стремительнее она будет разрушаться.
Пар, который имеет высокую температуру, называют сухим. Если молоко нагревать горячим паром, молоко будет нагреваться и взбиваться гораздо быстрее. За счет этого молоко будет менее разбавленным водой, а кофейно-молочный напиток получится более насыщенным по вкусу. Однако такая скорость требует от бариста большего опыта — только тогда получится идеальная пена.
Если воды будет мало — пена получится сухой и хрупкой. И если лопнет один пузырь, его микрочастицы пробьют стенки соседних пузырей. А из-за того, что в пене было мало воды, пузырю будет нечем восстановить стенки. Это приведет к разрушению большого количества пузырей.
Важно, чтобы при взбивании молока пар не был ни слишком влажным, ни слишком сухим (горячим)
В идеале надо достичь такого баланса, когда вода во взбитом молоке не очень быстро стекает вниз. При этом ее количества достаточно, чтобы компенсировать пробитые стенки в пузырях, если лопнет один.
Также влажностью пара можно управлять с помощью количества воды в бойлере. Чем больше воды в нем будет, тем более влажным будет пар, и наоборот. Но если слишком сильно уменьшить количество воды в бойлере, давление пара будет недостаточным для взбивания молочной пены.
Давление пара напрямую зависит от температуры. Чем выше температура, тем выше будет давление. Эти факторы равноценны и одинаково влияют на качество пены.
Как форсунка влияет на качество молочной пены
Положение форсунки в питчере сильно влияет на качество молочной пены. Разберем два положения.
Когда форсунка расположена близко к стенке питчера, струи пара из нескольких сопел бьют в стенку питчера и создают давление воздуха, чтобы раскрутить воронку внутри. При таком способе взбивания молоко получится глянцевым. Но при вливании в эспрессо сразу же появятся крупные пузыри, которые быстро лопнут.
Форсунка должна находиться примерно в середине питчера
Когда форсунка расположена чуть дальше от стенки питчера, все сопла форсунки хорошо взаимодействуют с молоком. Пена получается глянцевая, но при этом при вливании молока в эспрессо не появляются пузыри. Поэтому пена дольше сохраняется.
Струи пара не только помогают закрутить воронку в питчере. Также они постоянно разбивают крупные пузыри на мелкие. В первом случае часть пара бьет только в стенку и не разбивает крупные пузыри. Поэтому они остаются большими и быстро лопаются. Во втором случае все сопла взаимодействуют с молоком и разбивают пузыри. Они получаются мелкими и не лопаются так быстро.
Однако нужно не перестараться и закрутить воронку в питчере так, чтобы разбились все большие пузыри, но при этом молоко не вылилось из питчера.
Также на взбивание молока влияет количество и размер сопел в форсунке. Чем меньше сопел, тем медленнее будет вспениваться молоко, потому что точек выхода пара меньше. И наоборот. При этом чем меньше будет диаметр сопла — тем меньше пара будет выходить и молоко будет медленнее нагреваться. Это повлияет лишь на скорость взбивания молока. Однако тонкие струи пара будут лучше разбивать крупные пузыри, поэтому пена будет более качественная.
На какой температуре и давлении пара взбивать молоко, чтобы получить идеальную пену
Существует своеобразный стандарт давления пара — 1,3–1,4 атмосфер. Такое давление достигается примерно при 125°C. Не рекомендуем выходить за этот стандарт без необходимости. Практика подтверждает, что при таких показателях получается наиболее глянцевая пена.
Именно на глянцевой пене лучше всего получается латте-арт
Можно увеличить давление до 1,4–1,45 атмосфер, подняв температуру до 130°C, — если вы редко взбиваете молоко объёмом ниже 170 мл и постоянно работаете с питчером большого объема. За счет повышения давления большой объем молока будет прогреваться быстрее.
Также для получения идеальной пены нужно ориентироваться на напиток, который вы готовите, — капучино, латте или флэт уайт. Например, для флэт уайта необходима самая тонкая пена, поэтому в молоко нужно запустить меньше всего пузырей. Подробнее о различиях мы рассказали в этой статье.
Благодарим Максима Чувашева, бариста кофейни Tasty Coffee, за помощь в подготовке статьи