Растворимость, насыщенные и перенасыщенные растворы

На сайте используются многочисленные термины, связанные с технологией кондитерского производства. По рекомендациям постараемся разъяснить все термины в одной главе, не ограничиваясь имевшимися ссылка­ми к другим источникам.

По этой причине мы расширили часть, в которой рассматриваются вопросы порчи продукции, включив в нее разъяснения специали­зированной терминологии, часто используемой в этой отрасли. Мы надеемся, что в результате вы сможете лучше понять термины, используемые при описании различных технологических процессов.

Растворимость, насыщенные и перенасыщенные растворы

Большинство твердых веществ в определенной степени растворяются в воде. Предельное количество вещества, которое можно растворить, определяет его рас­творимость. Поскольку при повышении температуры большинство твердых ве­ществ растворяются в большей степени, при определении растворимости необходи­мо также учитывать температуру.

Пример. Растворимость сахара при 20 °С составляет 67 ,1%масс. После раство­рения такого количества при данной температуре раствор считается насыщенным, то есть при температуре 20 °С больше сахара растворится не сможет.

Некоторые вещества способны давать перенасыщенные растворы, в том числе и сахар.

Если взять насыщенный раствор сахара, имеющий температуру 20 °С и нагреть его, то в нем можно будет растворить еще некоторое количество сахара, после чего раствор станет насыщенным уже при более высокой температуре.

Если дать такому раствору остыть, не перемешивая его, то сахар останется в рас­творенном состоянии, и такой раствор будет считаться перенасыщенным. Перена­сыщенные растворы неустойчивы, и при перемешивании такого раствора излишек сахара быстро выпадает в осадок. На этом основана технология производства по­мадных конфет и фаджа. Разные виды сахара, обладают разной растворимостью; смесь разных Сахаров растворяется лучше, чем один отдельно взя­тый вид сахара.

Концентрация жидкой фазы сиропа

Во многих видах кондитерских изделий присутствуют различные «фазы». Твердая фаза обычно представлена кристаллами сахара, но может также включать сухой молочный остаток, какао-порошок и тому подобные вещества. Эти твердые вещества диспергированы в жидкой фазе, представляющей собой насыщенный раствор различных Сахаров. В ней также могут, в небольшом количестве, присут­ствовать другие растворимые ингредиенты, например, вещества, полученные из фруктов. Важным фактором является концентрация жидкой фазы; в настоящее время повсеместно признается, что она должна представлять собой раствор Саха­ров с незначительным добавлением других веществ, концентрация которых со­ставляет не менее 75 %, что определяется по показаниям рефрактометра при тем­пературе 20 °С. В этом случае создается среда, препятствующая большинству видов микробиологической порчи продуктов, и обеспечивается высокая сохран­ность продукта. Однако некоторые ферменты способны вступать в реакцию даже в таких условиях. В качестве примера можно привести липазу (фермент, расщеп­ляющий жиры), а также некоторые ингредиенты, такие как какао-порошок, орехи и ореховая масса, яичный альбумин, в которых могут содержаться активные фер­менты. При покупке ингредиентов необходимо убедиться, что липаза в них не со­держится либо в том, что она полностью разложилась. При этом следует помнить, что для разрушения присутствующей в сухих порошках липазы требуется высо­кая (до 110 °С) температура. В кондитерских изделиях могут присутствовать жир и воздух. Некоторые виды жиров очень склонны к прогорклости, а воздух, содер­жащийся в продукте в виде мелких пузырьков, может ускорить процесс образова­ния прогорклости, кроме того, в результате окисления появляется нежелательный привкус.

Относительная влажность, температура точки росы, давление насыщенного пара, активность воды, равновесная относительная влажность

Все эти факторы оказывают значительное влияние на то, насколько успешным будет производство и хранение шоколада и кондитерских изделий.

Относительная влажность, температура точки росы

Говоря об относительной влажности, подразумевают сравнение количества водных паров, присутствующих в воздухе, и количества водных паров, необходи­мых для того, чтобы насытить воздух парами при той же температуре. Относитель­ная влажность воздуха, насыщенного водными парами, равна 100%. Если воздух на­сыщен на 60%, то и относительная влажность составляет 60%.

В кондитерском производстве относительная влажность относится к числу важнейших факторов. Необходимо представлять, сколько составляет относитель­ная влажность в помещениях, где осуществляется упаковка и хранение продукции, в горячих цехах и особенно в охлаждающих шкафах для шоколада, и регулировать этот уровень.

При повышении температуры воздуха относительная влажность будет сни­жаться, но воздух при более высокой температуре будет содержать больше влаги.

Следовательно, если сравнить воздух при температуре 20 и 50 °С, относи­тельная влажность которого в каждом случае составляет 70%, то окажется, что количество влаги, которое содержится в воздухе при 50 °С, окажется значитель­но больше.

Теперь рассмотрим обратный процесс: по мере охлаждения воздуха относитель­ная влажность повышается, и в определенный момент достигается температура, при которой она составляет 100%, и тогда влага осаждается. Температура, при которой это происходит, называется точкой росы.

С практической точки зрения это особенно важно учитывать в охлаждающих шкафах для шоколада, поскольку в случае, если шоколад, поступающий из шка­фа, будет охлажден слишком сильно, то его температура окажется ниже темпера­туры точки росы для воздуха в помещении, где шоколад упаковывается. В ре­зультате на шоколаде будет осаждаться влага, а позднее возникнет «сахарное по­седение ».

Давление насыщенного пара, равновесная относительная влажность, активность воды

Всем водным растворам, а также самой воде свойственно определенное давле­ние насыщенного пара. Давление насыщенного пара того или иного раствора зави­сит от того, какое вещество в нем растворено и в каком количестве.

Насыщенные растворы различных солей обладают различным давлением насы­щенного пара, то есть в закрытом контейнере относительная влажность над поверх­ностью этих растворов для каждой отдельной соли при определенной температуре будет постоянной.

В кондитерском деле давление насыщенного пара зависит от того, какое количе­ство различных Сахаров содержится в растворе; в определенной степени оно связа­но с концентрацией жидкой фазы сиропа и с содержанием влаги.

Равновесная относительная влажность, активность воды

Эти два термина обозначают одно и то же явление, но активность воды выража­ется в долях от единицы (1,0), а равновесная относительная влажность (РОВ) — в процентах (100%).

Как уже было отмечено выше, растворы сахара обладают определенным давле­нием насыщенного пара, при этом к числу «растворов» мы будем относить и про­дукцию с низким вла госодержанием, например, леденцовую карамель. Если конди­терские изделия поместить в закрытый контейнер, то они, как и растворы солей, создадут в окружающем воздухе некоторый уровень относительной влажности. Че­рез какое-то время будет достигнуто равновесие, при котором кондитерское изде­лие будет находиться в равновесном состоянии по влажности с окружающим возду­хом, и в этом случае относительная влажность и будет равновесной относительной влажностью (РОВ).

Существует и другой способ: в большом количестве небольших закрытых кон­тейнеров с помощью растворов специальных солей создается разная относительная влажность. В контейнер помещают небольшие пробы кондитерских изделий, и вскоре можно определить, какие из них в условиях разной влажности теряют свою массу или увеличивают ее. Построив график, отражающий изменение массы, мож­но рассчитать РОВ.

РОВ кондитерского изделия представляет собой такую относительную влаж­ность, при которой масса продукта не увеличивается и не уменьшается.

Знать эту характеристику необходимо для того, чтобы выбрать наиболее подхо­дящий вид упаковки и определить условия хранения.

РОВ различных продуктов определяет то, насколько приемлемо использовать их в непосредственном контакте друг с другом.

Во­просы производства кондитерских батончиков с разными наполнителями рассмат­риваются в разделе «Кондитерские изделия». Способы определения РОВ приво­дятся в Приложении.

рН, концентрация водородных ионов

Определение рН многим кажется непонятным. Возможно, наиболее удачным термином для кондитерского производства будет «истинная кислотность»; понима­ние рН очень важно при производстве такой продукции, как пектиновое желе.

Диапазон значений рН охватывает показатели как кислотных, так и щелочных свойств, хотя в кондитерском производстве с щелочными свойствами сталкиваться приходится редко. Исключением является обработанное щелочами какао, а также пористые продукты, в состав которых входит двууглекислая сода, — они обладают слегка щелочными свойствами.

С научной точки зрения значение рН представляет собой отрицательный лога­рифм концентрации водородных ионов. В присутствии кислот вода Н 2 0 диссоции­рует на положительные, водородные, и отрицательные, гидроксильные ионы, а про­изведение концентрации ионов Н + и O F T всегда составляет 10 «‘».

На этом и основана хорошо известная шкала рН из 14 единиц, где от 0 до 7 пред­ставлены вещества с кислотными свойствами, а от 7 до 14 — с щелочными. рН 7 со­ответствует нейтральным свойствам.

Кислоты существуют сильные и слабые. В кондитерском производстве для аро­матизации продукции используются слабые кислоты, такие как лимонная и винная. Сильные кислоты (например соляная) используются только в особых случаях, на­пример, для инвертирования сахара.