Лабораторна робота №3

ВПЛИВ РІЗНИХ ФАКТОРІВ
НА ЯКІСТЬ КАРАМЕЛІ ПРИ ЗБЕРІГАННІ

Мета роботи: вивчити вплив патоки, інвертного сиропу, співвідношення цукру і патоки в рецептурі карамелі та фізичного стану карамельної маси на її гігроскопічність, фізико-хімічні показники при зберіганні.

У результаті проведення лабораторної роботи студенти повинні:

Знати як впливають рецептурні компоненти на гігроскопічність карамелі в процесі зберігання.

Вміти практично визначати кількість поглинутої вологи в процесі зберігання карамелі, в залежності від зміни рецептурних компонентів.

Загальні положення

Якість карамелі і її стійкість при зберіганні характеризується величиною гігроскопічності, тобто здатністю поглинати вологу з повітря.

Надмірна гігроскопічність карамелі обумовлена переходом сахарози в процесі виготовлення карамелі з кристалічного в аморфний стан, вмістом в карамелі редукуючих цукрів, а також речовин більш глибокого їх розпаду, які мають високу гігроскопічність.

Кожна розчинна у воді тверда речовина, яка містить певну кількість вологи, звичайно має на поверхні шар насиченого водного розчину. Карамельна маса містить 2...3 % вологи, тому важко припустити, що частина цієї вологи у вигляді суцільного тонкого шару покриває поверхню карамельної маси. Точніше припустити, що на поверхні маси в перший момент зберігання існують вільні силові поля. Внаслідок цього молекули водяної пари навколишнього повітря зв’язуються з молекулами твердого тіла, які знаходяться на поверхні; частина з них закріплюється на деякий час, утворюючи адсорбційний шар.

Карамельна маса розчинна у воді, тому за адсорбцією настає часткове розчинення її поверхневого шару у поглинутій волозі, внаслідок цього на поверхні маси утворюється тонкий шар насиченого розчину певної пружності пари. Тиск пари цього розчину завжди менший, ніж тиск пари води, яка насичує середовище. У зв’язку з відмінністю парціальних тисків пари води в атмосфері і над поверхньою розчину відбувається подальше поглинання вологи до моменту наставання рівноваги між пружністю пари розчину і повітря.

Здатність карамелі поглинати вологу з повітря, кількість адсорбованої вологи і швидкість адсорбції залежать від ряду факторів. Найбільш важливими з них є наступні:

– відносна вологість і температура навколишнього повітря;

– стан покою чи руху навколишнього повітря в приміщенні, де зберігається карамель;

– хімічний склад і вологість карамелі;

– фізичний стан карамелі.

При високій відносній вологості повітря утворений на поверхні карамелі розчин може перейти межу насищення, при цьому карамель почне розчинятися та злипатися. З підвищенням температури при тій самій відносній вологості повітря швидкість адсорбції водяної пари буде зростати. Це пояснюється наступними факторами: з підвищенням температури звичайно зменшується пружність пари над розчином та підвищується пружність пари, яка насичує навколишнє повітря; зростає швидкість дифузії газів; зростає швидкість розчинення речовини у поглинутій волозі і швидкість дифузії розчинених речовин.

Таблиця 3.1 – Вплив відносної вологості повітря на гігроскопічність карамельної маси, %

Відносна вологість повітря^1	Приріст вологи через кількість днів	Зовнішній вигляд
62,7	2,45	3,73	3,91	3,25	2,87	2,77	2,64	Поверхня зацукрилась
75,0	2,02	3,39	4,77	5,33	6,59	7,81	8,84	Почала розчиняться і повністю деформувалась

¹При температурі 20 °С

З табл. 3.1 виходить, що при відносній вологості повітря 62,7 % карамельна маса спочатку поглинає вологу в невеликій кількості, а потім в результаті зацукровування витискає надлишок вологи. Товарна якість карамельної маси при цьому зберігається.

Із зростанням відносної вологості повітря з 62,7 % до 75 % різко змінюється гігроскопічність і кінетика поглинання вологи. В перші 5 днів поглинання проходить так само, як і в попередньому прикладі, потім кількість поглинутої вологи різко зростає, карамель починає розчинятися і деформуватися.

Встановлено, що при інших однакових умовах (відносній вологі повітря, температурі) гігроскопічність карамелі підвищується при її зберіганні в замкнутому просторі, і, навпаки, при рухові повітря навіть із змінною вологою карамель краще зберігає свою якість.

На гігроскопічність карамелі впливає також і її хімічний склад. Карамельна маса може виготовлятися з різним співвідношенням цукру, патоки та інвертного сиропу, тому її хімічний склад непостійний, що свідчить про неоднакову гігроскопічність. Карамельна маса, яка виготовлена на патоці, менш гігроскопічна, ніж маса, яка виготовлена на інвертному сиропі.

На гігроскопічність карамелі впливає вуглеводний склад патоки. Зменшення вмісту глюкози в патоці робить карамель більш стійкою до намокання. Зростання гігроскопічності карамелі на патоці, яка містить велику кількість глюкози, пояснюється тим, що в патоці, як і у інших водних розчинах, глюкоза знаходиться в a- і b-формі; остання на відміну від α-форми глюкози має підвищену гігроскопічність. Тому для виробництва карамелі краще використовувати низькооцукрену патоку чи високомальтозну. Карамель, яка виготовлена на високомальтозній патоці, на відміну від карамелі, яка виготовлена із звичайної патоки, менш гігроскопічна, більш прозора, краще піддається механічній обробці. Гігроскопічність карамелі, яка виготовлена із високомальтозної патоки, приблизно на 50 % нижча гігроскопічності карамелі, яка виготовлена із звичайної патоки.

На гігроскопічність карамелі впливає також рН патоки, її мінеральний склад. З підвищенням активної кислотності патоки різко зростає кількість поглинутої вологи в процесі зберігання карамелі. Це можливо пояснити додатковим утворюванням у карамельній масі при її виготовлені редукуючих цукрів, а також речовин більш глибокого їх розкладу.

На стійкість карамелі від намокання впливає її вологість. Чим менша вологість карамелі, тим повільніше вона поглинає вологу з навколишнього повітря, тобто є більш стійкою при зберіганні.

Вплив фізичного стану карамелі. Значна кількість карамельної маси підлягає обробці на тягнульній машині, внаслідок чого маса набуває капілярно-пористу структуру.

Таблиця 3.2 – Вплив умов обробки карамельної маси на її гігроскопічність (відносна вологість повітря від 75 до 92 %, температура від 13 до 23 °С), %

Умови обробки	Початкова вологість	Кількість вологи, поглинутої через кількість днів	Кінцева вологість
Нетягнута	0,65	0,73	0,75	1,42	1,67	2,23	2,45	2,60	2,61	3,16	3,81
Тягнута	0,65	0,80	1,29	2,78	2,91	4,12	4,54	4,56	4,91	5,44	6,03
Нетягнута	1,20	0,32	0,72	1,54	1,79	2,29	2,63	2,73	2,97	3,26	4,46
Тягнута	1,20	0,32	0,71	1,56	1,76	2,31	2,76	2,88	3,12	3,42	4,62
Тягнута	2,12	0,18	0,54	1,13	1,27	1,76	1,94	2,03	2,22	2,45	4,57
Тягнута	2,12	0,16	0,49	1,33	1,45	2,21	2,42	2,48	2,75	3,09	5,21

Дані таблиці свідчать,що гігроскопічність карамельної маси, яка піддавалась обробці на тягнульній машині, вища ніж у нетягнутій масі. Загальна кількість вологи у тягнутій карамельній масі в кінці зберігання вищв, ніж у нетягнутій.

Різна швидкість дифузії поглинутої вологи в тягнутій і нетягнутій карамельній масі впливає на швидкість кристалізації сахарози і на характер кристалів, які утворюються. В тягнутій масі швидше відбувається кристалізація і по всьому об’єму. Тому, незважаючи на підвищену гігроскопічність, ця маса краще зберігає свої товарні якості при зберіганні. В нетягнутій карамельній масі кристалізація спочатку відбувається на поверхні і тільки після переходу частини поглинутої вологи вглиб відбувається і у внутрішніх шарах. Цей процес відбувається повільно, тому поверхня нетягнутої карамелі тривалий час лишається вологою і липкою.

Устаткування, прилади, матеріали

Електрична плитка, електричні технічні ваги, термометр, цукор, патока, молочна чи лимонна кислота, розчин гідрокарбонату натрію, децинормальний розчин гідроксиду натрію, фенолфталеїн, рефрактометр, лабораторний посуд, лужний розчин фериціаніду, метиленовий синій, стандартний розчин інвертного цукру (стандартний розчин глюкози), дистильована вода.

Опис методики досліджень

З метою вивчення впливу патоки і інвертного сиропу, співвідношення цукру і патоки в рецептурі карамельної маси та з метою визначення впливу фізичного стану на гігроскопічність карамелі при зберіганні необхідно виконати наступну роботу:

– приготувати зразки карамельної маси:

а) на патоці;

б) на інвертному сиропі;

в) з різним додаванням патоки;

г) тягнутий зразок карамельної маси;

– визначити відносну зміну вологості карамелі в процесі зберігання (протягом 7, 14, 21 діб);

– визначити зміну масової частки сухих, редукуючих речовин, активної і титрованої кислотності в процесі зберігання (протягом 7, 14, 21 діб);

Приготування карамельної маси ведуть у такий спосіб.

1. 100 г цукру розчиняють в 25 см³ води і нагрівають у скляній каструлі до повного розчинення кристалів цукру. При температурі цукрового сиропу 108 °С в розчин додають попередньо нагріту до 60 °С патоку (30, 40, 50, 60 г) і варять, поки вміст сухих речовин не досягне 80…82 масових часток (%), контроль здійснюють рефрактометричним методом. Потім уварюють сироп до карамельної маси, контроль за уварюванням здійснюють за температурою. Кінцева температура 135…150 °С. Після уварювання зразки карамельної маси охолоджують до 108 °С та відливають на плиту, змазану рослиною олією (по 3...5 г).

2. Готують два зразки карамелі: один на патоці (50 г патоки на 100 г цукру), інший на інвертному сиропі. Кількість інвертного сиропу обирають шляхом заміни патоки за редукуючими речовинами.

Кількість інвертного сиропу М_іс замість патоки розраховується за формулою

, (3.1)

де а – масова частка редукуючих речовин, яка допустима в карамельному сиропі (15…16 %);

S – маса цукру за рецептурою (100 г);

в – масова частка вологи в карамельному сиропі (14…16 %);

А – масова частка редукуючих речовин в інвертному сиропі (визначається аналізом), %.

Розрахувавши наважку інвертного сиропу, приступають до виготовлення карамельної маси. Зважують 100 г цукру і розчиняють його в 25 см³ води при нагріванні. Після розчинення цукру вносять відважену кількість інвертного сиропу, розчин перемішують. Сироп уварюють до карамельної маси, готовність контролюють за температурою. Кінцева температура уварювання 140 °С. Карамельну масу охолоджують до 108 °С та відливають на плиту, змазану рослиною олією (по 3...5 г).

3. Готують два зразки карамельної маси, різних за фізичним станом. Частину карамельної маси, яку отримають згідно п. 1, перетягують, а іншу залишають нетягнутою.

Визначення якісних показників

1) Масову частку сухих речовин (СР) визначають рефрактометричним методом.

Оскільки проба має тверду або дуже густу консистенцію, то на технічних вагах зважують тару (бюксу або склянку зі скляною паличкою й кришкою) і поміщають добре подрібнену наважку 5…10 г, після чого додають дистильовану воду в об’ємі (см³), що відповідає приблизно взятій масі наважки (г). Розчиняють наважку у відкритій бюксі при підігріванні на водяній бані при температурі не вище 70 °С, після охолодження бюксу закривають кришкою, зважують і відразу ж визначають масову частку СР у розчині за допомогою рефрактометра.

Вміст сухих речовин Х, % у досліджуваному виробі розраховують за формулою

, (3.2)

де а – показник рефрактометра;

m ₁ – маса розчину наважки, г;

m – маса наважки виробу, г.

Якщо при наважці 5 г масу розчину доводять до 10 г, значення показника рефрактометра множать на 2. Потім коректують вміст сухих речовин з урахуванням поправок на температуру.

Таблиця 3.3 – Температурні поправки до показань рефрактометра

Температура визначення, °С	Поправка	Температура визначення, °С	Поправка	Температура визначення, °С	Поправка
	–0,38		+0,08		+0,46
	–0,30		+0,16		+0,56
	–0,24		+0,24		+0,64
	–0,16		+0,32		+0,73
	–0,09		+0,40		+0,81

2) Вміст редукуючих речовин визначають фериціанідним методом, методика якого наведена у лабораторній роботі № 2.

Титровану кислотність визначають шляхом титрування водної витяжки наважки розчином лугу певної нормальності.

Наважку 5 г зважують з точністю до ±0,01 г, поміщають в склянку та розчиняють дистильованою водою об’ємом 100 см³ при 60...70 °С. Розчин охолоджують, додають 3-4 краплі розчину фенолфталеїну та титрують 0,1 н розчином NaOH до появи рожевого кольору, який не зникає протягом 1-єї хв. Кислотність обчислюють за формулою

,

де X – кислотність, град.;

V – кількість 0,1 н розчину гідроксиду калію чи натрію, витрачена на титрування, см³;

К – поправочний коефіцієнт розчину гідроксиду натрію чи калію, що використовують для титрування.

3) Визначення відносної зміни вологості карамелі (приріст вологи) визначають за формулою

, % (3.3)

де G – вага зразка підчас зберігання, г;

G_о – початкова вага зразка, г.

Дата добавления: 2015-10-16