Научно обоснованные критерии производства шоколадных полуфабрикатов с использованием фруктово-овощных порошков

В последние годы в России динамично развивается производство шоколадных глазурей [1-3, 8, 9].

В состав шоколадной глазури по унифицированной рецептуре входит порядка 50% сахара и 35% жира [4, 5]. Вследствие этого шоколадные глазури – высококалорийные полуфабрикаты с большим содержанием простых углеводов.

ГОСТ Р 53897–2010 «Глазурь. ОТУ» предоставляет возможность производства шоколадной глазури с фруктовыми и овощными компонентами. При этом в зависимости от наименования – фруктово-овощесодержащая или фруктово-овощная шоколадная глазурь должна содержать не менее 3–10% данного сырья в сухом эквиваленте.

Материалы и методы

Исследования выполнены на базе ВНИИКП – филиал ФГБНУ "ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН в лаборатории «Технологии производства шоколадных и сахарных кондитерских изделий» и отделе «Современных методов оценки качества».

Объектами исследования являлись фруктово-овощные порошки, шоколадные глазури с фруктово-овощными компонентами, выработанные в лабораторных условиях.

Гранулометрический состав сырьевых компонентов определяли по ГОСТ 54052–2010 «Изделия кондитерские. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури» на лазерном анализаторе размера частиц с универсальным жидкостным модулем серии LS 13 320 MW фирмы Beckman Coulter (США).

Определение предела текучести шоколадного полуфабриката проводили на ротационном вискозиметре RоtоVisсо1фирмы Haake (Германия) по методу Кассона.

Изучение кристаллизационных свойств шоколадного полуфабриката проводили методом экзотермической калориметрии на приборе MultiTherm фирмы Buhler (Швейцария).

Результаты и обсуждение

Изучение химического состава фруктовоовощных порошков, полученных методом холодной распылительной сушки, показало, что доля витаминов и минеральных веществ в них в 1,6–6,5 раза выше, чем в какао-продуктах. Отличительной особенностью фруктово-овощных порошков также является высокое содержание клетчатки, что позволяет отнести данное нетрадиционное для шоколадных глазурей растительное сырьё к источнику пищевых волокон.

Сравнительный анализ гранулометрического состава сырьевых компонентов показал, что по сравнению с какао тертым, в котором доля частиц размером менее 30 мкм составляет более 90%, сахарная пудра, какао-порошок и фруктово-овощной порошок являются поли-дисперсными системами (рисунок 1).

При этом содержание различных фракций в группе образцов сахарной пудры и какао-порошка неравномерно, процент частиц размером от 30 до 75 мкм составляет 34,2–74,8. Фруктовоовощные порошки отличаются более однородным распределением частиц по размерам – доля частиц в диапазоне 30÷75 мкм составляет 55,6–72,2%. Следует отметить, что образцы плодовоовощных порошков близки по гранулометрическому составу с образцами какао-порошков.

Рисунок 1. Распределение частиц сырьевых компонентов по размерам

Figure 1. Particle size distribution of raw components

Шоколадные полуфабрикаты в процессе производства кондитерских изделий поступают на формование или глазирование, успешное проведение которых зависит от реологических и кристаллизационных свойств.

С точки зрения физической химии шоколадные глазури с фруктово-овощными компонентами – структурированные высокодисперсные системы (суспензии), дисперсионная среда которых представлена жирами: маслом какао, эквивалентами масла какао или их смесью, а дисперсная фаза – измельченными частицами какао, сахара и фруктово-овощного порошка [6,10].

По своим структурно-механическим свойствам расплавленные шоколадные глазури относятся к пластичным телам, которые не начинают течение до периода времени, когда приложенное напряжение сдвига не достигнет определенного значения, равного пределу текучести вещества – предельное напряжение сдвига [11].

Реологические свойства шоколадных полуфабрикатов зависят от ряда факторов: температуры, гранулометрического состава, соотношения жира и высокодисперсной твердой фазы, их природы, процессов химического взаимодействия между твердыми частицами, маслом какао, эквивалентами и поверхностноактивными веществами (лецитин и др.).

Известно, что оптимальным значением предела текучести шоколадного полуфабриката является величина 3÷7 Па, обеспечивающая процесс покрытия изделия равномерным тонким слоем глазури без технологических трудностей [12].

С целью определения динамики изменения реологических показателей высокодисперсных систем от их состава выработали шоколадные полуфабрикаты по унифицированной рецептуре (контроль) и с добавлением фруктово-овощного компонента (таблица 1).

Таблица 1.

Рецептуры шоколадных глазурей с различным содержанием фруктово-овощного компонента

Table 1.

Recipes of chocolate glazes with different content of fruit and vegetable component

Наименование ингредиента | Ingredient name	Расход сырья на 1 т полуфабриката, кг Raw material consumption per 1 ton of semi-finished product, kg
	Контроль Control	1	2	3	4	5	6
Сахарная пудра | Sugar powder	465	435	415	395	375	355	335
Какао тертое | Cocoa liquor	191,5	191,5	191,5	191,5	191,5	191,5	191,5
Какао-порошок | Cocoa-powder	104	104	104	104	104	104	104
Жир-эквивалент масла какао Fat equivalent of cocoa butter	234	234	234	234	234	234	234
Плодово-овощной порошок: малина, яблоко, тыква Fruit and vegetable powder: raspberries, apple, pumpkin	-	30	50	70	90	110	130
Лецитин | Lecithin	4	4	4	4	4	4	4
Ванилин | Vanillin	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Итого | Total		1000
Массовая доля фруктово-овощного сырья, % Mass fraction of fruit and vegetable raw materials, %	0	3	5	7	9	11	13
Массовая доля заменяемого добавленного сахара, % Mass fraction of replaced added sugar, %	0	6,4	10,7	15,0	19,3	23,6	27,9

Выработка глазурей осуществлялась по следующей схеме. Какао тертое, эквивалент масла какао (ЭМК), сухие сыпучие компоненты и ½ рецептурного количества лецитина (в композиции с ЭМК 1:1) загружали в лабораторную шариковую мельницу и измельчали в течение 60 мин. Затем гомогенизировали массы в одновальной конш-машине в течение 8 ч, при этом за 1 час до конца процесса конширования вводили оставшееся количество лецитина и определяли предел текучести глазури (по Кассону) на ротационном вискозиметре.

Установили, что введение фруктово-овощного порошка взамен части сахара приводит к значительному изменению характера реологического поведения шоколадного полуфабриката. Предел текучести возрастает с 3,4 до 12,6 Па по мере увеличения доли нетрадиционного растительного сырья в рецептуре (рисунок 2).

Увеличение предельного напряжения сдвига шоколадной глазури при добавлении в неё фруктово-овощного порошка взамен части сахара связано с процессом активного жиропоглощения из-за наличия большого количества микрокапилляров в нетрадиционном для глазури растительном сырье, вследствие чего затрудняется скольжение твердых частиц относительно друг друга в процессе измельчения и гомогенизации.

Рисунок 2. Предел текучести шоколадной глазури в зависимости от содержания фруктово-овощного порошка, %: 1 – контроль; 2 – 3; 3 – 5; 4 – 7; 5 – 9;

6 – 11; 7 – 13

Figure 2.. Yield strength of chocolate glaze depending on the content of fruit and vegetable powder, %: 1 – control; 2 – 3; 3 – 5; 4 – 7; 5 – 9; 6 – 11; 7 – 13

Управлять реологическими свойствами глазурей можно посредством изменения технологических параметров их производства: температурные режимы и время обработки, дополнительное введение ПАВ различной природы и др., а также посредством гранулометрического состава исходных компонентов.

С целью определения влияния способа производства на изменения предела текучести фруктово-овощной шоколадной глазури провели серию опытов. Содержание нетрадиционного растительного компонента оставалось постоянным и составляло 11%.

В первом эксперименте в шариковую мельницу вносили все компоненты рецептуры в следующей последовательности: какао тертое, эквивалент масла какао, какао-порошок, фруктово-овощная сухая смесь и ½ рецептурного количества лецитина в соотношении с ЭМК 1:1 и осуществляли измельчение массы в течение 1 ч. Далее массу загружали в лабораторную конш-машину, в которую за 1 ч до конца процесса вводили оставшееся количество лецитина и эмульгатор PGPR (эфиры полиглицерина и взаимоэтерифицированных рициноловых кислот) (рисунок 3, а).

Вследствие того что различные сырьевые компоненты глазури отличаются друг от друга по гранулометрическому составу, во втором опыте сырьё в шариковую мельницу загружали поэтапно. Вначале вносили ЭМК, сахарную пудру, какао-порошок, фруктово-овощной порошок и ½ рецептурного количества лецитина (в соотношении с ЭМК 1:1) и осуществляли измельчение массы в течение 40 мин, затем вводили какао тертое и измельчали массу в течение 20 мин. Далее гомогенизировали полуфабрикат в конш-машине с оставшимся рецептурным количеством лецитина (рисунок 3, b).

Третий эксперимент осуществляли по схеме второго опыта с дополнительным введением PGPR на стадии конширования.

При этом во всей серии опытов температура воды в рубашке шариковой мельницы составляла 50 °С, а температура и продолжительность конширования – 55 °С и 8 ч соответственно.

( a )

( b )

Рисунок 3. Технологическая схема производства фруктово-овощной шоколадной глазури

Figure 3. Technological scheme for the production of fruit and vegetable chocolate glaze

Установили, что при постоянной температуре, времени обработки и машинном обеспечении полученные шоколадные глазури отличались по своим реологическим характеристикам (рисунок 4).

Выявлено, что наибольшего снижения предела текучести фруктово-овощных шоколадных глазурей в процессе их производства можно достичь посредством поэтапного измельчения рецептурных компонентов в шариковой мельнице и дополнительного введения эмульгатора PGPR на стадии конширования полуфабриката.

Рисунок 4. Предел текучести фруктово-овощной шоколадной глазури в зависимости от номера эксперимента

Figure 4. Yield strength of fruit and vegetable chocolate glaze depending on experiment number

Качество шоколадных полуфабрикатов зависит не только от их реологических показателей, но и от кристаллизационных свойств, определяемых на специальных приборах – тем-перметрах. В процессе специальной температурной обработки (темперирование) шоколадных глазурей измеряется темпериндекс (Т и ) – показатель, характеризующий качество процесса, т. е. образования достаточного количества жировых кристаллов в стабильной устойчивой β-форме. При Т и = 5 шоколадный полуфабрикат считается идеально оттемперированным, при Т и < 4,5 недотемперированным (недостаточное количество жировых кристаллов в стабильной β-форме), а при Т и > 5,5 – перетемперированным (избыточное количество жировых кристаллов в стабильной β-форме) [7].

Выработанные шоколадные глазури с различным содержанием фруктово-овощного компонента подвергали обработке при температуре порядка 30 °С (исходя из практики шоколадного производства) в лабораторной темперирующей машине с целью образования и стабилизации кристаллов жира в β-форме. Затем определяли темпериндекс (по Бюлер)

на автоматизированном приборе «Мультитерм» (таблица 2).

По результатам анализа можно сделать вывод, что при соблюдении одинаковых условий темперирования с возрастанием доли нетрадиционного растительного компонента темпериндекс глазурей увеличивается. Глазури с массовой долей фруктово-овощного порошка более 7% отличались свойствами перетемпери-рованных полуфабрикатов – наличием крупных жировых кристаллов, грубой структурой и отсутствием блеска поверхности.

С целью получения оптимального темпе-риндекса глазурей с содержанием фруктовоовощного сырья более 7% отработали режимы их темперирования (таблица 3).

Установили, что наилучшие результаты по темпериндексу достигаются при обработке глазури с массовой долей фруктово-овощного компонента:

• • 7% при 30,3 – 30,6 °С;

• • 9% при 30,9 – 31,2 °С;

• •   11% – 31,2 – 31,5 °С;

• •   13% – 31,5 °С.

Таблица 2.

Технологические показатели шоколадных глазурей, с различным содержанием фруктово-овощного компонента

Table 2.

Technological indicators of chocolate glazes, with different content of fruit and vegetable component

Показатель | Indicator	Массовая доля фруктово-овощного компонента, % Mass fraction of fruit and vegetable component, %
	Контроль | Control	3	5	7	9	11	13
Темпериндекс (по Бюлер) Temper index (by Buehler)	5,1	4,8	5,0	5,7	6,1	6,9	7,2
Оценка качества процесса темперирования Quality assessment of the tempering process	Идеальное темперирование Perfect tempering			Незначительное перетемперирование Minor re-tempering		Значительное перетемперирование Significant re-tempering

Таблица 3.

Параметры темперирования шоколадных глазурей с содержанием фруктово-овощного компонента 7–13%

Table 3.

The parameters for tempering chocolate glazes with the content of the fruit and vegetable component 7–13%

Массовая доля фруктово-овощного сырья, % Mass fraction of fruit and vegetable raw materials, %	Темпериндекс глазури при температуре обработки, °С Temperature index of the glaze at the temperature of processing, °С
	30,3	30,6	30,9	31,2	31,5
7	5,3	5,0	4,8	4,5	4,0
9	5,9	5,4	5,1	4,9	4,6
11	6,5	6,0	5,7	5,2	4,7
13	7,0	6,5	6,1	5,6	5,2

Динамика изменения температурной      нетрадиционного растительного компонента обработки шоколадной глазури от содержания       в ней приведена на рисунке 5.

Рисунок 5. Кривая зависимости температуры обработки глазури в темперирующей машине от содержания фруктово-овощного сырья в ней

Figure 5. The curve of dependence of temperature of processing of glaze in the tempering machine on the content of fruit and vegetable raw materials in it

Представленная зависимость аппроксимируется формулой:

y = 0,1426 x + 29,622

где y – температура обработки шоколадной глазури в темперирующей машине, ºС; x – массовая доля фруктово-овощного компонента, %.

Полученное уравнение позволяет устанавливать параметры темперирования фруктово-овощесодержащих и фруктово-овощных шоколадных глазурей.

Введение фруктово-овощного порошка взамен части сахара в шоколадную глазурь повышает предел текучести полуфабриката. В контрольном образце глазури без фруктовоовощного сырья предел текучести составлял 3,4 Па, а по мере увеличения доли нетрадиционного растительного компонента он увеличился в 3,7 раза. Исследования подтвердили необходимость изменения технологических параметров производства шоколадных глазурей при условии замещения части сахара в них фруктово-овощным сырьем. Установлено, что оптимальные реологические свойства фруктово-овощных шоколадных глазурей в процессе их производства достигаются посредством поэтапного измельчения рецептурных компонентов и дополнительным введением эмульгатора PGPR на стадии гомогенизации полуфабриката.

Так как с увеличением в рецептуре шоколадной глазури фруктово-овощного компонента изменяются и её кристаллизационные свойства (темпериндекс), требуется оптимизация режимов темперирования для обеспечения стабильных структурных свойств полуфабриката как высокодисперсной системы.