Виды замораживания хлебобулочных полуфабрикатов

В настоящее время технология быстрого замораживания полуфабрикатов получает все большее распространение и используется при производстве различных видов теста: для слоеного теста, для специальных и элитных сортов хлеба, для пиццы, кондитерской сдобы и т. д.

Быстрое замораживание полуфабрикатов относится к технологиям отложенной во времени выпечки, суть которых заключается в том, чтобы: значительно замедлить или полностью приостановить брожение; сохранить замороженные полуфабрикаты длительное время; предусмотреть возможность последующей выпечки в пунктах продажи [1, с. 20, 2, с. 253].

Существует несколько разных приемов отложенной выпечки: замедленная расстойка в охлажденной среде (до нескольких часов); контролируемая расстойка в охлажденной среде с целью достижения заданных параметров изделия; двухступенчатая выпечка (с замораживанием или без) с целью окончательной выпечки поблизости места реализации; быстрое (шоковое) замораживание с целью длительного (до 6 месяцев) хранения полуфабрикатов, готовых к немедленной выпечке.

Если предполагаемый срок хранения составляет 8–12 недель (типичный срок для большинства коммерческих операций), после формования тестовые заготовки должны сразу замораживаться. Наиболее целесообразное и эффективное решение в этом случае — использовать систему, состоящую из установки (камеры) быстрого замораживания и низкотемпературной камеры для окончательного или стабильного хранения изделий. Замораживание должно производиться в камере быстрого замораживания до достижения температуры и центре заготовки около -7 °С, а затем для окончательного замораживания и хранения тестовые заготовки хранятся при -18 °С [3, с. 68, 4, с. 92].

При замораживание происходит образование кристаллов льда. Кристаллы льда возникают в виде ядер (зародышей), некоторого критического размера и затем увеличиваются. Критический размер — это такой размер, при котором рост ядра, вследствие увеличения объема, приводит к уменьшению поверхностной энергии σ и увеличению свободной энергии Гиббса у (для сферического кристалла льда радиуса r это происходит, когда σr2>γr3).

Нуклеация может быть гомогенной или гетерогенной. Гомогенная нуклеация происходит только в гомогенных, свободных от взвешенных частиц жидкостях, вследствие случайных колебаний молекул. В твердых пищевых продуктах нуклеация имеет гетерогенный характер, при этом центром зародышеобразования, является поверхность клеток. Вероятность нуклеации в том или ином месте возрастает, если молекулярная структура поверхности имеет сходство со структурой льда, то есть соответствует размеру кристаллической решетки льда и действует как своего рода шаблон. Особенно это относится к так называемым льдообразующим белкам, обнаруженным у некоторых бактерий и растений [5, с. 50].

Пренебрегая явлением переохлаждения, можно утверждать, что чистая вода замерзает при 0 °С, однако водные растворы (в пищевых продуктах — растворы хлорида натрия или других солей) имеют более низкую точку замерзания. Это понижение приближенно можно описать законом Рауля [5, с. 63, 6, с. 1256]. При понижении температуры ниже Tf, лед сначала образуется во внеклеточной области, а затем начинает изменяться фазовое состояние внутриклеточного пространства. Это объясняется тем, что клеточная мембрана (типичный диаметр клетки составляет 50 мкм) препятствует проникновению льда из межклеточного пространства внутрь клетки, способствуя переохлаждению внутриклеточной области до температуры около (-8) °С.

На рисунке 1 показана диаграмма состояний бинарного (двухкомпонентного) раствора.

Рис. 1. Диаграмма состояний, схематически показывающая поведение двухкомпонентного раствора с эвтектической точкой Е и эвтектической температурой ТЕ

Для достижения равновесного состояния между льдом, образующимся при температурах ниже Tf, и остаточным раствором, требуется одинаковый химический потенциал двух фракций [7, с. 68]. Это обусловливает зависимость между активностью воды aw раствора, молекулярными массами компонентов и их фракциями.

В ряде исследований по выживанию микроорганизмов при замораживании показано, что скорости замораживания и размораживания влияют на жизнеспособность дрожжей. Считается, что медленное замораживание даст возможность дрожжам приспособиться к низкотемпературным условиям за счет преобразования внутриклеточной воды во внеклеточный лед. С другой стороны, быстрое замораживание приводит к внутриклеточному замораживанию, поскольку изменения температуры происходят быстрее, чем вода проходит сквозь клеточные мембраны [8, с. 92]. Можно предположить, что небольшие кристаллы льда, образующиеся в процессе внутриклеточного замораживания, трансформируются в большие кристаллы вследствие вторичной кристаллизации в течение размораживания и повреждают дрожжевые клетки.

Замораживание до внутренней температуры тестовой заготовки -7 °С оставляет центральную часть заготовки влажной. Рекомендуется не замораживать полуфабрикаты до твердого состояния, поскольку это сокращает срок низкотемпературного хранения и впоследствии увеличивает продолжительность расстойки размороженных тестовых полуфабрикатов. Остаточное замораживание происходит в течение так называемого периода равновесия. Таким образом, тесто полностью замораживается в точке наименьшей активности дрожжей. Этот процесс происходит в процессе упаковки и низкотемпературного хранения изделия. Для обеспечения правильного замораживания изделий необходимо отслеживать их внутреннюю температуру и соответственно корректировать длительность пребывания в камере быстрого замораживания. Очень важно правильно разместить полуфабрикаты перед помещением в камеру быстрого замораживания так, чтобы между ними оставались промежутки, иначе соприкасающиеся изделия не будут замораживаться должным образом [9, с. 187]. Двухэтапная операция замораживания позволяет снизить продолжительность пребывания в основной камере, повышая производительность всей системы и качество изделий. Изделия хранятся на складе при температуре от-18 °С до-23 °С (при этом колебания температуры должны быть по возможности минимальными). Изменения температуры изделия в течение низкотемпературного хранения или в процессе доставки существенно снижают свойства теста и сокращают срок низкотемпературного хранения из-за образования и смещения кристаллов льда. Даже при этих температурах не все дрожжевые клетки находятся в состоянии покоя, и большие колебания температуры негативно влияют неэффективность хранения полуфабрикатов и на конечное качество изделии. Разница между температурой замораживания и хранения существенно влияет на жизнеспособность дрожжей. Температура храпения ниже температуры замораживания оказывает большее повреждающее воздействие, чем замораживание и хранение при одинаковой температуре. Например, если рассматривать длительность расстойки, активность дрожжей была значительно ниже и пробах теста, замороженного при -18 °С и хранившегося при -34 °С, чем в пробах теста, замороженного и хранившегося при -18 °С [10, с. 150, 11, с. 150]. Повреждение от замораживания при температуре -18 °С и хранения при -34 °С было еще более выраженным, чем от замораживания и хранения при -34 °С. По-видимому, повреждение дрожжей было результатом перемещения замороженных полуфабрикатов на хранение при более низкой температуре. Повреждение дрожжей, вызнанное медленным замораживанием до -34 °С, было аналогичным тому, которое было вызвано замораживанием при -18 °С и хранением при -34 °С [12, с. 1175]. Повышение температуры хранения не привело к значительному дополнительному повреждению дрожжей (табл. 1).

Таблица 1

Влияние соотношения температур замораживания и хранения на свойства замороженного теста и качество изделий.

Для получения замороженных тестовых заготовок высокого качества необходимо использовать криопротекторы. Они способствуют выживаемости дрожжевых клеток за счет связывания части свободной влаги.

Литература:

1.         Кенийз, Н. В. Разработка технологии хлебобулочных полуфабрикатов с применением криопротектора / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Новые технологии. — 2013. — № 1. — С. 19–24.

2.         Kenijz, N. V. Pectic substances and their functional role in bread-making from frozen semi-finished products / N. V. Kenijz, N. V. Sokol // European Online Journal of Natural and Social Sciences. — 2013. — Т. 2. № 2. — С. 253- 261.

3.         Кенийз, Н. В. Процесс замораживания хлебобулочных полуфабрикатов с добавлением криопротекторов и его влияние на структуру замороженных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Молодой ученый. — 2014. — № 5. — С. 67–70.

4.         Кенийз, Н. В. Технология производства хлеба из замороженных полуфабрикатов с использованием пектина в качестве криопротектора / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. — 2011. — № 2–2. — С. 92–94.

5.         Кенийз Н. В. Технология замороженных полуфабрикатов с применением криопротекторов / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол. — Саарбрюккен: Palmarium Academic Pudlishing, 2014. — 129 с.

6.         Кенийз, Н. В. Изучение состояния влаги в тесте с криопротекторами, методом ядерно-магнитного резонанса / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 04(098). С. 1254–1260. — IDA [article ID]: 0981404090. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/04/pdf/90.pdf, 0,438 у.п.л.

7.         Кенийз, Н. В. Влияние пектина как криопротектора на водопоглотительную способность теста и дрожжевые клетки / Н. В. Кенийз // Вестник Казанского государственного аграрного университета. — 2013. — Т. 3. № 29. — С. 67–69.

8.         Кенийз, Н. В. Влияние дефростации в технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов на качество готового продукта / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Вестник НГИЭИ. — 2011. — Т. 2. № 2 (3). — С. 92–101.

9.         Кенийз, Н. В. Определение содержание свободной и связанной влаги в тесте с добавлением криопротекторов [Текст] / Н. В. Кенийз // Молодой ученый. — 2014. — № 4. — С. 187–189.

10.     Кенийз Н. В. Влияние технологических параметров на производство хлебобулочных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз // Молодой ученый. — 2014. — № 10. — С. 150–153.

11.     Кенийз Н. В. Влияние различных криопротекторов на реологию теста для полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Молодой ученый. — 2014. — № 10. — С. 147–150.

12.     Кенийз Н. В. Влияние криопротекторов на активность дрожжевых клеток при замораживании хлебобулочных полуфабрикатов / Н. В. Кенийз, А. А. Пархоменко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2014. — № 07(101). С. 1172–1179. — IDA [article ID]: 1011407076. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/76.pdf, 0,5 у.п.л.