Реологические свойства крема

 Способность крема сохранять форму рисунка обусловлена реологическими свойствами, которые зависят от качества используемого масла и в первую очередь от его структуры и консистенции. Как уже указывалось, консистенция масла обусловливается соотношением низкоплавких и высокоплавких фракций молочного жира, их агрегатным состоянием и наличием тех или иных полиморфных модификаций: Чем больше в жире тугоплавких фракций, чем выше степень отвердевания жира и чем больше в нем стабильных форм, тем тверже масло и выше его термоустойчивость. 

 Пластичная консистенция масла обусловлена коагуляционно-кристаллизационной структурой его, с преобладанием свойств коагуляционной структуры. Характер структуры сливочного масла также зависит от режима охлаждения молочного жира, т. е. от способа получения масла. При получении сливочного масла периодическим способом сбивания медленное охлаждение сливок в процессе их физического созревания способствует образованию высокоплавкой группы глицеридов молочного жира в основном в виде β'-формы. 

 При физическом созревании сливок отвердевание жира происходит в жировом шарике и предшествует агрегации жировых шариков, протекающей при сбивании сливок в масло. Выкристаллизовывание молочного жира происходит в виде очень мелких кристалликов, не ощутимых при вкусовой пробе масла. Соединение жировых шариков в агрегаты во время сбивания сливок и распределение неотвердевшей части жира во всей массе при обработке практически не меняют кристаллической структуры масла, сохраняя в нем основную массу очень мелких кристалликов жира. При последующем охлаждении масла в камерах хранения может происходить дополнительная кристаллизация неотвердевшего жира, но этот процесс протекает в ограниченных рамках и только за счет легкоплавкой части жира, которая при дефростации масла снова переходит в жидкое состояние и восстанавливает его первоначальную структуру. Кроме того, дополнительная кристаллизация жира в камерах хранения происходит с образованием наиболее легкоплавких модификаций, преимущественно у-формы, которая при дефростации масла плавится и остается в расплавленном состоянии или превращается в α-форму. 

 Структура масла, полученного способом сбивания, образуется путем механического разрушения отдельных жировых шариков при сбивании и создания пространственной сетки из отдельных твердых осколков жировых шариков, окруженных тонкими прослойками жидкого жира. Таким образом, в данном масле формируется коагуляционный тип структуры. Кристаллизационный тип структуры, связанный с наличием относительно больших по размеру осколков жировых шариков, выражен в этом масле в значительно меньшей степени. Следовательно, структура масла, полученного способом сбивания, формируется в процессе его изготовления и далее не перестраивается, так как полиморфных превращений молочного жира в нем не наблюдается. 

 При существующем поточном способе производства масла высокожирные сливки при поступлении в маслообразователь имеют температуру около 60 С, а в аппарате подвергаются быстрому охлаждению. Причем, по данным П. В. Никуличева и А. П. Белоусова, имеет место чередующееся охлаждение и нагревание отдельных порций продукта при поступлении в маслообразователь. На первых стадиях отвердевания происходит дестабилизация эмульсии и основной процесс отвердевания жира происходит не в жировых шариках, как это имеет место при получении масла способом сбивания, а в дестабилизованном жире. 

 Такие условия охлаждения способствуют, с одной стороны, образованию неустойчивых метастабильных у- и α-форм молочного жира, а с другой стороны, не обеспечивают состояния равновесия между твердыми и жидкими фазами жира, и часть жира кристаллизуется . после выхода из маслообразователя. Исследованиями А. Белоусова, В. Вергелесова установлено, что этот процесс сопровождается выделением тепла и проходит в течение 1,5 - 2 ч после изготовления масла. В это время происходит дополнительная кристаллизация тугоплавких триглицеридов (не успевших выкристаллизоваться в маслообразователе), полиморфные превращения триглицеридов из у- и α-модификаций в β'-модификацию и медленная кристаллизация легкоплавких глицеридов, зародыши кристаллов которых самопроизвольно возникают на поверхности уже имеющихся кристаллов, увеличивая их размеры и способствуя тем самым сращиванию. Это вторичное кристаллообразование придает маслу кристаллизационную структуру, которая сильно выражена в масле поточной выработки. 

 Таким образом, масло, полученное на поточных линиях, имеет кристаллизационно-коагуляционную структуру с преобладанием признаков кристаллизационной структуры в отличие от более выраженной. коагуляционной структуры в масле, полученном способом сбивания. Условия образования масла при поточном способе производства приводят к ряду пороков его консистенции. Образование вторичной кристаллизационной структуры вызывает порок «мучнистости», когда при пробе масла на вкус ощущаются кристаллы жира. Вторичная кристаллизация является причиной крошливости. Неравномерное распределение в масле жидкой фракции жира проявляется в «слоистости» масла. 

 Масло поточной выработки обладает пониженной способностью удерживать жидкую фракцию жира по сравнению с маслом, полученным способом сбивания. Это объясняется различным характером кристаллической структуры отвердевшего жира в непрерывной фазе и степенью прерывности капиллярной сетки жидкого жира. Масло, полученное поточным методом, отличается от масла, получаемого способом сбивания, еще повышенной дисперсностью капелек влаги. Наличие мелких капелек влаги, диспергированных внутри жировой среды, свидетельствует о более развитой капиллярной сетке, заполненной жиром. В масле, полученном способом сбивания, имеется больше капилляров жира, изолированных друг от друга и лишенных свободного доступа к наружной поверхности монолита, что затрудняет вытекание жира. 

 Применение в производстве крема сливочного масла, полученного способом сбивания, характеризующегося более выраженной коагуляционной структурой и высокой термоустойчивостью, благодаря наличию высокоплавких модификаций молочного жира позволяет получать крем, хорошо сохраняющий придаваемую ему форму в широком интервале температур, длительное время не изменяющий своих характеристик. 

 По данным Ю. П. Андрианова и Н. Г. Красули масло поточной выработки, хрупкое и ломкое при пониженных температурах вследствие преобладания в нем признаков кристаллизационной структуры, имеет крайне низкие термоустойчивость и прочность при повышенных температурах. Полученные нами зависимости предельного напряжения сдвига в сливочном масле от температуры, представленные на рис. 21, показывают, что температура размягчения масла, полученного способом сбивания, и масла поточного производства различна и составляет 22'С для масла, полученного способом сбивания, и 17'С для масла поточного способа производства. При использовании масла поточной выработки для приготовления крема получается продукт, который не сохраняет форму, придаваемую ему при отделке тортов. 

 В табл. 15 приведены результаты исследования влияния качества масла на реологические свойства крема. На рис. 22 представлены кривые течения для крема, полученного из различного масла. 

Как видно из приведенных данных, масло, полученное способом сбивания, образует крем с содержанием воздуха 106 - 168%, хорошо сохраняющий форму. Хорошему удержанию формы способствуют высокие значения предельного напряжения сдвига (Р=281 - 356 Па) и вязкости системы. Вязкость крема при рабочих градиентах скорости, т. е. близких к тем, которые возникают при истечении крема из насадок (D = 50 с^-1), составляет 4,47 - 5,13 Па х с; упруго-эластичные -свойства крема выражаются модулями упругости Еу = 4,5 х 10⁴ ÷ 7,75 х 10⁴ Па и упругости-эластичности Еуэ = 4,0 х 10³ ÷ 4,24 х 10³ Па.

 Более высокими значениями реологических характеристик обладает крем, полученный из масла, имеющего высокую термоустойчивость (Кт = 0,93 - 0,96). Снижение термоустойчивости масла до Кт=0,87 приводит к уменьшению значений упруго-эластичных, вязкостных и прочностных характеристик крема. При температуре 19'С рисунок из такого крема сохраняется, но начинается размягчение молочного жира, что придает рисунку несколько оплавленный вид. 

 Крем, приготовленный из масла поточного производства, имеет вязкость и прочность в 1,5 - 2 раза ниже по сравнению с кремом, полученным из масла, выработанного способом сбивания. Обращает на себя внимание небольшой разрыв между началом течения системы и полным ее разрушением (см. рис. 22), составляющий всего лишь 13 Па, тогда как для крема, приготовленного из масла, полученного способом сбивания, эта величина составляет 51 - 57 Па. 

 Несмотря на достаточно высокие значения упруго-эластичных характеристик, рисунок, выполненный из крема, не сохраняется вследствие низкой вязкости и прочности. Следовательно, на сохранение кремом рисунка существенное влияние оказывают прочностные и вязкостные свойства его структуры, зависящие в свою очередь от способа изготовления масла и состояния молочного жира в нем. Высокая плотность крема, получаемого из масла поточной выработки, придает ему маслянистый вкус с недостаточно выраженным ощущением сбитого продукта. 

 Исследования структурно-механических свойств крема, проведенные М. Я. Антокольской с сотр. на приборе Вейлера-Ребиндера, также показали, что крем, приготовленный из масла, полученного способом сбивания, имеет предельное напряжение сдвига 2,7 г/см² (265 Па), а при использовании масла поточной выработки получен крем с предельным напряжением сдвига 1,13 г/см² (110 Па). 

 На качество крема большое влияние оказывают тиксотропные свойства сливочного масла, которые также зависят от способа его выработки. Большее или меньшее проявление тиксотропных свойств масла обусловлено характером структуры последнего. Коагуляционная структура, более выраженная у масла, полученного способом сбивания, позволяет системе быстро и в значительной степени восстанавливать первоначальные свойства после механического разрушения. Масло поточной выработки, в котором процесс вторичного структурообразования способствует преобладанию кристаллизационной структуры, характеризуется незначительными тиксотропными свойствами. 

 Исследованиями В. М. Вергелесова, Д. В. Качераускиса и П. П. Мотекайтиса установлено, что восстановление разрушенной структуры для масла, полученного способом сбивания, происходит через 24 ч на 80 - 88%, а для масла поточной выработки лишь на 30 - 40%. 

 Способность крема восстанавливать структуру после механического разрушения имеет большое значение в производстве. Приготовление крема (сбивание) происходит в процессе разрушения структуры масла, и качество получаемого продукта, в первую очередь его прочностные свойства, определяются тиксотропной способностью масла. При использовании крема в производстве он подвергается перемешиванию, механическому воздействию при нанесении рисунка. Поведение крема в процессе работы с ним, а также сохранение рисунка в значительной степени зависят от его тиксотропных свойств. 

 Для определения тиксотропных свойств крема из масла, полученного способом сбивания, и масла поточной выработки производилось механическое разрушение структуры путем перемешивания и измерение физико-механических характеристик в процессе последующего выстаивания крема. Качественные показатели крема приведены в табл. 16. 

 Плотность крема в результате механического воздействия на него повышается, достигая высоких значений (963 - 1058 кг/м³) при использовании масла поточной выработки. Крем становится еще более маслянистым на вкус, поверхность его делается крупнопористой. Плотность крема из масла, полученного способом сбивания, также увеличивается, но менее интенсивно (847 кг/м³). После разрушения структуры крема органолептические качества его изменяются незначительно. 

 Структура крема, исследованная сразу после ее разрушения, обладает более выраженными упруго-эластичными свойствами. Повышение модуля упругости-эластичности наблюдается как для крема из масла, полученного способом сбивания, так и для крема из масла поточной выработки. Упругие свойства крема практически не изменяются после разрушения структуры.

 В процессе выстаивания крема наблюдается изменение его упруго-эластичных свойств. Для крема из масла, полученного способом сбивания, с высокой термоустойчивостью, отмечено возрастание упруго-эластичных свойств. При использовании в рецептуре крема такого масла, обладающего пониженной термоустойчивостью, наблюдается некоторое снижение значений модуля упругости-эластичности от 3,70 х 10³ Па до 3,04 х 10³ Па через 120 мин выстаивания. Для крема, приготовленного из масла поточной выработки, наблюдается уменьшение модуля упругости-эластичности в процессе выстаивания. Механическое воздействие оказывает особенно ощутимое влияние на прочностные характеристики системы. В процессе выстаивания наблюдается увеличение значений прочностных характеристик для крема из масла, полученного способом сбивания, что свидетельствует о проявлении им тиксотропных свойств. 

 Крем, приготовленный из масла поточной выработки, проявляет чрезвычайно слабые тиксотропные свойства. Наблюдаемое упрочнение структуры сразу после механического воздействия происходит в основном за счет значительного повышения плотности крема. В процессе дальнейшего выстаивания также наблюдается интенсивное удаление воздуха из системы, плотность продукта увеличивается, но наряду с этим происходит снижение прочностных характеристик крема в результате слабых его тиксотропных свойств и превалирования процессов плавления триглицеридов. В процессе выстаивания крема после механического воздействия на него вязкость неизменно снижается вследствие размягчения молочного жира. Органолептические свойства крема, приготовленного из масла поточной выработки, ухудшаются. По истечении 30 мин выстаивания крема после его перемешивания выделяется жидкая фаза на поверхности крема, что объясняется низкой восстанавливаемостью структуры и малой ее прочностью. Наблюдается отделение жидкой фракции жира, несмотря на термостатирование крема при температурах 18'С и 19'С. Крем становится жидкотекучим, непригодным не только для выполнения из него рисунка, но и для прослаивания выпеченных заготовок. 

 Таким образом, использование масла, полученного способом сбивания, позволяет получать крем, обладающий высокими значениями реологических характеристик, с выраженными тиксотропными свойствами. На рис. 23 представлены фотографии рисунков из крема, для приготовления которого использовалось масло, полученное способом сбивания. Рисунки выполнены при температуре крема от 18 до 24'С, существенной разницы между ними не обнаруживается, рисунки четкие, с глянцем, хорошо сохраняются края лепестков. 

 Крем, полученный из масла поточного производства, не сохраняет придаваемую ему форму и не обнаруживает тиксотропного упрочнения структуры. На рис. 24 представлены фотографии рисунков, выполненных из такого крема. При температуре 18'С края цветков из крема сохраняются очень плохо. Повышение температуры крема до 20'С приводит к получению деформированного рисунка. В процессе выполнения рисунка при работе со шприцевальным мешком температура крема повышается, наблюдается интенсивное выделение свободного жира.

 Первостепенное влияние на сохранение кремом рисунка оказывают вязкостные и прочностные свойства получаемой структуры. При достаточно высоких значениях характеристик упруго-эластичных свойств крема, но при низких значениях вязкости и прочности системы форма рисунка не сохраняется. 

 Таким образом, характер фазовых превращений молочного жира в сливочном масле и креме и реологические свойства сливочного крема, в зависимости от качества масла позволяют определить требования, которым должно соответствовать сливочное масло для получения высококачественного крема. Консистенция сливочного масла должна удовлетворять следующим требованиям: 

 масло не должно быть слишком мягким, оно не должно деформироваться даже при температуре 20 - 25'С; 

 масло не должно быть слишком твердым; ломким, колющимся и крошливым, оно должно обладать достаточной пластичностью даже при температуре 10 - 15'С; 

 масло должно быть макрогомогенным: оно не должно оставлять на языке ощущения песчанистости или мучнистости, монолит масла не должен распадаться на отдельные слои.

 Термоустойчивость сливочного масла должна быть высокой, оно должно иметь коэффициент термоустойчивости не ниже 0,9. При использовании такого масла крем сохраняет четкость рисунка при температурах до 24'С. Применение сливочного масла, характеризующегося коэффициентом термоустойчивости 0,9 - 0,85, требует тщательного соблюдения температурного режима приготовления крема и использования его в производстве. Крем из такого масла должен иметь температуру не выше 21'С.