Наступним етапом при фризеруванні сумішей, є перетворення в фазі розчину. Волога, яка є розчинником всіх розчинних складових суміші для морозива, при зниженні температури нижче кріоскопічної підлягає фазовому перетворенню - перетворюється на лід. Частка вологи, що підлягає вимерзанню під час фризерування і послідуючого загартовування різна для різних видів морозива і визначається їх складом - масовою часткою вільної вологи (залежить від ВУЗ стабілізатора та інших компонентів) та концентрацією розчинених в ній речовин.
Паралельно з процесом вимерзання вологи в морозиві на молочній основі відбувається один із важливих фізичних процесів - фазові зміни лактози, тобто формування її кристалів (від 10 до 70 мкм), яке залежить від концентрації останньої в розчині. Підвищення концентрації лактози призведе до прискорення утворення центрів кристалізації та інтенсифікації процесу в цілому. З цього випливає, що вимерзання води та лактози пов’язані між собою, тобто обидва залежать від якісного та кількісного вмісту вологоутримуючих речовин. А чим менші їх кристали та більш рівномірно вони розповсюджені у загальній масі морозива, тим краще його якість.
У виробництві загартованого морозива продукт після фризерування піддають подальшому заморожуванню (загартовуванню), намагаючись наблизити температуру морозива до температури камери схову (-18...-20°С) і нижче. Цей процес варто проводити в максимально короткий термін, щоб не припустити істотного збільшення розмірів кристалів льоду, які утворилися під час фризерування. Цей процес призводить до ще більшого концентрування лактози в розчині, зростання кількості великих кристалів, прискорення їх росту і появі вад борошнистість та пісчанистість.
Існують принципові відмінності при виробництві м’якого та загартованого морозива. У фризерах для м’якого морозива суміш та готове морозиво знаходяться значно довше і тому підлягає більш тривалій механічній дії, чим у фризерах для загартованого морозива. Тому при його приготуванні та зберіганні найбільш ймовірне виникнення пороків, обумовлене збільшенням жирових часточок. Дестабілізації та деемульгуванню жиру сприяють також тривалий вплив низьких температур та порівняно невелика збитість [5]. Незважаючи на рухливу стійкість структури м’якого морозива, вміст стабілізатора в ньому, передбачений рецептурою, набагато менший ніж у загартованому (табл.2.2).
| Найменування морозива | Вміст стабілізатора в морозиві, % | |
| загартованому | м’якому | |
| Молочне | 3 | 0,3 |
| Вершкове | 3 | 0,3 |
| Пломбір | 3 | 0,3 |
| Фруктово-ягідне | 4-5 | 0,6-1 |
| Ароматичне | 5-7 | 0,5-1 |
| Аматорські види | 3-5 | 0,5-1 |
Для отримання таких систем необхідне використання певної сировини, яку умовно можна розділити на основну та допоміжну (смако-ароматичні та функціональні добавки). З основної сировини частіше за все використовують молоко та молочні продукти, рідкіше - плодово-ягідні та овочеві пюре, соки, яйця, рослинні жири та ін.
Аналіз ринку показав, що не зважаючи на широкий асортимент морозива, представлений сучасним зарубіжним та вітчизняним виробником, його склад базується на класичних рецептурах традиційних видів морозива – молочного, вершкового, пломбіру, плодово-ягідного (табл. 2.3, 2.4).
Таблиця 2.3 - Рецептури молочного, вершкового морозива та пломбіру (в кг на 1т) [6]
| Найменування сировини | Найменування морозива | ||
| Молочне | Вершкове | Пломбір | |
| Молоко коров’яче незбиране (жир 3,2%, сомо 8%) | 684 | 25 | 480 |
| Масло коров’яче несолоне (жир 82,5%) | 15,9 | - | 131,5 |
| Молоко нежирне згущене з цукром (сомо 26%, цукор буряковий 44%) | 174,2 | 331,2 | - |
| Молоко незбиране згущене з цукром (жир 8,5%, сомо 20%, цукор буряковий 43,5%) | - | - | 308 |
| Вершки з коров’ячого молока (жир 40%, сомо 4,8%) | - | 248 | - |
| Цукор буряковий | 83,4 | 14,3 | 26,1 |
| Агар | 3 | 3 | 3 |
| Вода питна | 39,5 | 378,5 | 51,4 |
Таблиця 2.4 - Рецептури деяких видів плодово-ягідного морозива (в кг на 1т) [6]
| Найменування сировини | Морозиво | ||||
| із суниці , полуниці, малини | з винограду | з чорниці, голубиці | з журавлини | з лимону | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Пюре та сік із суниці, полу ниці, малини (сухі речовини 10%, кислотність 200оТ) | 300 | - | - | - | - |
| Пюре та сік з винограду (сухі речовини 16%, кислотність 100оТ) | - | 250 | - | - | - |
| Пюре та сік з чорниці, голубиці (сухі речовини 10-12%, кислотність 200оТ) | - | - | 200 | - | - |
| Пюре та сік із журавлини (сухі речовини 6%, кислотність 450°Т) | - | - | - | 150 | |
| Пюре та сок з лимонів (сухі речовини 10,5%, кислотність 900оТ) | - | - | - | - | 77 |
| Цукор буряковий | 240 | 240 | 240 | 240 | 240 |
| Те ж додатково для приготування інвертного сиропу | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Агар | 4 | 5 | 5 | 5 | 5,5 |
| Кислота лимонна харчова | 0,64 | 2,88 | 1,92 | 0,16 | - |
| Вода питна | 375,36 | 422,12 | 473,08 | 524,85 | 597,5 |
Аналізуючи рецептурний склад треба сказати, що за кількісним складом найважливішим компонентом в морозиві є молоко та молочні продукти, що пояснюється вмістом в них молочного білку, який відіграє у технологічному процесі певну роль. По-перше, під час гомогенізації він утворює емульсію жирових кульок та стабілізує її до повного охолодження. При витримці суміші білок десорбує з поверхні частинок жиру, після чого частинки білка стають більш гідратованими та разом зі стабілізатором підвищують в’язкість суміші. По-друге, під час фризерування молочний білок сприяє насиченню суміші повітрям та її стабілізації за рахунок реалізації його поверхнево-активних властивостей, обумовлених вмістом гідрофільних та гідрофобних груп [4].
Жири впливають на формування органолептичних показників морозива, таких як смак та консистенція, у першу чергу. Вони, також, стабілізують повітряні пухирці під час загартовування та зберігання морозива. Але надмірний вміст жиру у морозиві погіршує збитість. (Зі збільшенням дисперсності повітряних пухирців стінки повітряних чарунок стають тонкішими та лопаються. Присутність жиру послаблює стінки, тому що зчеплення між жиром та плазмою менше ніж між частинками плазми).
Цукор формує смак морозива, знижує його кріоскопічну температуру, впливає на консистенцію морозива – робить його більш еластичним.
Важливою складовою морозива є стабілізатор. Хоча вміст його в морозиві невеликий, він відіграє значну роль на всіх етапах технологічного процесу та в значній мірі сприяє як формуванню, так і стабілізації структури морозива протягом зберігання.
Встановлено, що стабілізатор у розчині утворює біополімерну плівку різноманітного характеру, а разом зі структурними елементами харчових продуктів (білками та полісахаридами) – комплекси біополімерів типу мембран, які і є основою для формування структури морозива [7].
З огляду на вищесказане, аналіз рецептур та технологій виробництва морозива для запропонування шляхів їх удосконалення доречно зробити за допомогою горизонтальної декомпозиції зі знаходженням у ній проблемного елементу (рис. 2.4) [8].
З рисунку можна побачити, що якість морозива обумовлюють властивості його складових речовин, які здатні утворювати структуру морозива за зберігати її протягом часу. Головна роль серед цих речовин належить стабілізаторам, тому що вони безпосередньо впливають на характер перебігу багатьох процесів під час виготовлення морозива та його зберігання, таких, як, наприклад, зв’язування та вимерзання вологи, кристалізація лактози, агломерація та коалесценція жиру, насичення суміші морозива повітрям й ін. Але стабілізатори, які використовують при виробництві морозива зараз, мають суттєві недоліки (висока собівартість, важкоємність отримання, хімічна природа, низька стабілізуюча дія), що дозволяє вважати їх проблемним елементом в системі “Морозиво”. Це обумовлює необхідність аналізу функціональних властивостей стабілізаторів, виявлення вад, пошук та дослідження нових речовин, які б могли використовуватись в якості альтернативи добре відомим. Крім того для кожного конкретного виду морозива роль стабілізатора може бути скорегована та серед його функціональних властивостей повинні бути відібрані лише необхідні. Тому незважаючи на те, що морозиво досить відомий продукт харчування, питання підбору та використання стабілізаторів є досить актуальним та потребує більш детального вивчення, що і пропонується зробити в наступному розділі.