Вуглеводи в морозиві представлені, як правило, сахарозою та лактозою. В деяких видах морозива, наприклад "Хрещатик", також, є глюкоза. В морозиві, що містить плодово-ягідну сировину і морозиві "Антарктида" міститься крім сахарози ще й глюкоза та фруктоза. Вуглеводи, як відомо, є основними постачальниками енергії для організму людини.
Морозиво, також, містить важливі мікро- та макроелементи, такі як Na, K, Сa, Mg, Cu, Fe, S, P та ін., які дуже важливі для нормального розвитку організму.
Таким чином, харчова, біологічна і енергетична цінність морозива визначається видом використаної сировини та вмістом в ній основних харчових речовин, а також умовами проведення технологічного процесу його виробництва, тобто такими його параметрами які забезпечать максимальне збереження цих речовин.
2.1.2 Аналіз рецептурного складу і технологічного процесу виробництва загартованого морозива
Виробництво морозива - це складний технологічний процес, що поєднує в собі цілий ряд стадій обробки сировини і сумішей для морозива. До них можна віднести наступні:
- змішування і розчинення компонентів суміші для морозива;
- теплова обробка рідкої суміші (пастеризація), її фільтрування;
- гомогенізація;
- охолодження;
- збереження;
- піноутворення та заморожування суміші в процесі фризерування;
- загартовування та зберігання морозива.
Механічне змішування сухих компонентів - цукру-піску, сухого молока, стабілізатора, емульгатора, які призначені для приготування суміші для морозива, необхідне для полегшення процесу розчинення їх в рідкому компоненті суміші (молоко, вода). Необхідну по рецептурі сировину підготовлюють і вводять у змішувальну ванну в такому порядку:
- рідкі продукти - молоко, вершки, вода, сироватка, знежирене молоко, йогурт та ін.;
- згущені молочні продукти - молоко згущене цільне і знежирене з цукром, згущені вершки з цукром, згущена сироватка й ін.;
- сухі молочні продукти, цукор-пісок, какао-порошок, яєчний порошок, плодово-ягідні й овочеві порошки, стабілізатори й ін .
Із перелічених сухих компонентів найгірше розчиняються сухе молоко та деякі види стабілізаторів, особливо пшеничне борошно, крохмаль, желатин, пектин. Їх розчинення ускладнюється при вузькому рівні перемішування під час розчинення; при низькій або занадто високий температурі рідкого компоненту, в якому відбувається розчинення. Складнощі при цьому пояснюються тим, що сухе знежирене молоко, стабілізатори мають високодисперсну структуру та високу гідрофільність. Поєднання цих двох властивостей призводить при попаданні в рідину до утворення, на межі контакту сухого гідрофільного компоненту та рідини шару злиплих частинок сухого компоненту, який покриває велику його масу з утворенням грудочок сухого компоненту різного розміру. Особливо це явище небезпечне при високій температурі для крохмалю та пшеничного борошна, коли відбувається клейстеризація крохмальних зерен та утворення водонепроникного шару на поверхні грудочок. Тому часто застосовується взаємне, попереднє змішування сухого молока і стабілізатора з цукром-піском, яке значно полегшує та прискорює розчинення їх в рідкому компоненті. Крім того, одним з альтернативних рішень є використання нових видів стабілізаторів, в яких усунено недоліки, що перешкоджають розчиненню [1].
Із практичного досвіду відомо, що розчинення сухих компонентів найбільш легко відбувається при температурі 35…45 °С. Процес розчинення значно полегшується та прискорюється при збільшенні інтенсивності перемішування.
Теплова обробка (нагрівання) суміші здійснюється, по-перше, - для пастеризації суміші; по-друге, - для найбільш повного розчинення компонентів суміші; по-третє, - для можливості проведення процесу гомогенізації жировмісних сумішей; по-четверте - для переведення в активний стан стабілізатора.
Пастеризація суміші для морозива необхідна для знищення ферментів і патогенних мікроорганізмів, зменшення загальної кількості мікроорганізмів в суміші, а також для запобігання небажаним біохімічним процесам в готовій суміші. На підприємствах, що виробляють морозиво, суміш пастеризують в апаратах безупинної дії - автоматизованих пластинчастих пастеризаційно-охолоджувальних установках, трубчастих пастеризаторах і пастеризаторах із барабаном, виштовхує, а також в апаратах періодичної дії - ваннах із змієвиковою мішалкою, ваннах тривалої пастеризації, паро-варильних казанах і т. ін. Температурні режими пастеризації лежать в межах від 70 до 95°С в залежності від її тривалості. Такі різноманітності режимів теплової обробки сумішей пояснюється тим, що конструктивні особливості теплообмінних установок забезпечують різну інтенсивність обробки суміші; збільшення температури обробки або її тривалості прискорює та інтенсифікує знищення мікроорганізмів в ній.
Принагріванні вміст енергії в суміші для морозива підвищується. Тепловий рух частинок компонентів і атомів в їх молекулах посилюється. Внаслідок цього під час нагрівання всі складові частини суміші для морозива з незначною енергією зв’язку можуть змінюватися. Найбільшим змінам піддаються білки сироватки (денатурують), ферменти і частина вітамінів (руйнуються). Казеїн та істинно розчинні складові змінюються незначно.
Під дією нагрівання в сумішах на молочній основі відбуваються, по-перше, реакції меланоїноутворення, які сприяють формуванню таких органолептичних показників морозива як аромат і забарвлення, а, по-друге, подальша гідратація гідроколоїдів, формування адсорбційного шару молекул води на поверхні білків та стабілізатора, що супроводжується підвищенням в’язкості системи.
Для видалення із суміші грудочок сировини, що не розчинилися (сухого молока, стабілізаторів й ін.), і можливих різноманітних механічних домішок її фільтрують після розчинення компонентів і після пастеризації.
Так як суміш сировини представляє собою грубу жирову емульсію на наступному етапі теплової обробки її піддають гомогенізації. При цьому відбувається подрібнення жирових кульок під дією зміни гідравлічних швидкостей руху потоку суміші в тонкому каналі гомогенізуючого пристрою гомогенізатора. Під час подрібнення жирових кульок значно зростає їх кількість і на новоутворених жирових кульках формується стабілізуючий шар із білків плазми суміші або емульгаторів та відбувається його стабілізація.
Суміші гомогенізують при температурі, близькій до температури пастеризації, не допускаючи охолодження сумішей. Чим більше масова частка жиру в суміші, тим менше повинний бути тиск гомогенізації. Застосовують такі тиски гомогенізації: при одноступінчастій гомогенізації для молочної суміші - від 125 до 150 кгс/см2, вершкової суміші - від 100 до 125 кгс/см2, пломбіру - від 70 до 90 кгс/см2. При використанні двохступінчастого гомогенізатора тиск на першому щаблі відповідає тиску по кожному виді суміші на одноступінчастому гомогенізаторі, а на другій - для усіх видів суміші - від 45 до 50 кгс/см2.
Після пастеризації і гомогенізації суміш охолоджується до температури не вище 6°С. При цьому відбувається два важливих процеси підготовки суміші до фризерування. По-перше, відбувається кристалізація частини молочного жиру - близько 40 %. По-друге, відбувається гідратація гідроколоїдів, в тому числі молочних білків і стабілізаторів, які були використані для приготування суміші, наслідком чого є підвищення в’язкості сумішей. Кількість утриманої вологи при цьому залежить від виду та властивостей стабілізатора, а точніше від його вологоутримуючої здатності (ВУЗ).
Фризерування - основний процес виробництва морозива, при здійсненні якого відбувається часткове заморожування і насичення сумішей повітрям, що у продукті розподіляються у вигляді дрібних пухирців. У процесі фризерування суміші утворюється структура морозива, що остаточно формується при наступній холодильній обробці продукту.
Для фризерування використовують фризери періодичної та безупинної дії. Повітря в суміш вробляється в циліндрі фризера шляхом її збивання збивально-перемішуючою частиною фризера. Суміш для морозива і повітря одночасно подаються насосом в циліндр фризера, який має робочий вал, що виконує збивальну та зрізаюче-перемішувальну функції.
Механізм утворення кульки піни полягає у формуванні адсорбційного шару на міжфазній поверхні газоподібного включення (повітря) в рідкому середовищі, що містить поверхнево-активні речовини. Швидкість формування такого шару визначається швидкістю дифузії молекул поверхнево-активних речовин із глибини фази розчину до поверхні включення. Піноутворююча здатність сумішей для морозива залежить як від вмісту, так і від складу сухих речовин, виду використаного стабілізатора, температури, в’язкості, поверхневого натягу, кислотності (рН) та інших факторів. Здатність сумішей для морозива утворювати пінну структуру обумовлена наявністю в їх складі поверхнево-активних речовин. В ролі поверхнево-активних речовин в сумішах для морозива виступають молочні білки, стабілізатори та емульгатори, які мають неполярні (олеофільні) групи, що розташовані асиметрично відносно полярних гідрофільних груп. Поверхнево-активні речовини переходять з фази розчину суміші на межу розділу фаз повітря/суміш. Жирові кульки, при цьому, орієнтуються частково навколо повітряних кульок у вигляді ланцюжків в незамерзлій частині морозива. В процесі фризерування жировмісних сумішей для морозива відбувається дестабілізація (руйнування оболонок) молочного жиру під дією інтенсивного перемішування суміші мішалкою і часткової кристалізації жиру в кульках. Частина жиру може бути видавленою із жирової кульки. Рідкий жир прикріплюється до зовнішньої поверхні оболонок, і коли до такої жирової кульки наближаються інші жирові кульки, всі ці жирові кульки з’єднуються (агломеруються) між собою. Вільний рідкий жир, який може утворюватися при послідуючому деемульгуванні, сорбується на поверхні повітряних кульок, при послідуючому охолодженні твердіє і утворює міцний каркас навколо повітряної кульки [1,3, 4].