А.В.Борисенко, Ю.И.Алексеева, С.А.Климова
ООО "Скорпио-аромат"
Безалкогольные напитки - это тот вид пищевой продукции, который, с одной стороны, наиболее ярко отражает изменения вкусов населения, а, с другой, является наиболее чувствительным к внесению различных вкусоароматических компонентов.
По сравнению с другими продуктами (кондитерские, молочные, масложировые изделия) в напитках ароматическая составляющая имеет ключевое значение. В водной среде сразу же проявляются и четко прослеживаются все возможные негативные и позитивные свойства ароматизаторов, которые могут зависеть и от состава, и от взаимодействий, происходящих в системе с консервантами и стабилизаторами. Среди разработчиков и производителей ароматизаторов хорошо известен способ тестирования готовой продукции методом сравнения водных растворов (в том случае, если ароматизатор хорошо растворим в воде), за счет которого можно органолептически определить все оттенки полученного ароматизатора по отношению к эталонному образцу. Поэтому разработка ароматизаторов, предназначенных для производства напитков, - сложный трудоемкий процесс, предполагающий использование многообразия методов оценки качественных показателей готового продукта.
Рассматривая основные тенденции развития отрасли безалкогольных напитков и слабоалкогольных коктейлей в Западной Европе, становится видно четыре приоритета: полезность, функциональность, традиции, возрастные предпочтения. Но есть у напитков (равно как и у других продуктов питания) одна характерная особенность, даже не особенность, а обязательное качество - они должны быть вкусными и привлекательными для потребителя.
Попытки наших производителей совместить в одной пищевой добавке комплекс органолептических и функциональных свойств далеко не всегда приводят к положительным результатам. На деле одним из решений поставленной задачи является совместное использование двух или более компонентов, придающих напитку вкус и аромат, необходимые качественные показатели (вязкость, натуральность, цвет) и некоторые функциональные свойства. В этом отношении наиболее оптимальной будет композиция, состоящая из жидких ароматизаторов и нейтральной эмульсии (замутнителя).
Тема эмульсионных форм ароматизаторов представляет для специалистов ООО «Скорпио-Аромат» особый интерес. Применение эмульсионных ароматизаторов (или просто эмульсий) открывает производителю продуктов питания широкие перспективы направленного влияния на свойства готовых изделий и совершенствования их качественных показателей. Изучение процессов, протекающих на границе раздела фаз (масло - вода, вода - масло), положено в основу большинства существующих и перспективных технологий пищевых производств. В серии статей 2002 г. в журнале «Пищевые ингредиенты: сырье и добавки» мы уделили внимание освещению общих вопросов, связанных с физико-химическими основами производства и методиками получения вкусоароматических эмульсий, а также особенностям их поведения в различных продуктах питания.
Сегодня хотелось бы более подробно остановиться на нейтральных эмульсиях (масло - вода), которые не обладают ни вкусом, ни запахом, но придают продукту (в частности, напитку) плотность, вязкость, характерные органолептические свойства (замутненность) и дополняют состав напитка рядом незаменимых для организма человека аминокислот и микроэлементов. С технологической точки зрения нейтральные эмульсии удобно использовать и в тех случаях, когда в продукте уже подобрана вкусоароматическая составляющая и ему необходимо придать целый ряд потребительских свойств.
В лаборатории прикладных исследований нами была проведена серия экспериментов по изучению и оптимизации состава и технологии производства нейтральной эмульсии «Замутнитель Э 8124», предназначенной для безалкогольных и слабоалкогольных напитков.
Целью нашей работы было осуществить рациональный выбор компонентов эмульсии (состав масляной фазы, эмульгатор, регулятор плотности, стабилизаторы) для создания гомогенной тонко дисперсной высоко-концентрированной системы, обладающей оптимальными технологическими и органолептическими характеристиками.
Объектами исследований были выбраны.
• В качестве масляной фазы - нейтральное синтетическое масло (каприк/каприлик триглицерид) и цитрусовые терпены (лимонный и апельсиновый), взятые в различных соотношениях.
• В качестве эмульгаторов и регуляторов плотности - гидроколлоиды, главным образом производные акациягам.
• Стабилизаторами служили лимонная кислота и бензоат натрия.
Коллоидно-химические характеристики компонентов определяли с помощью стандартных методов исследования: поверхностное натяжение на границе раздела фаз - методом отрыва кольца (Дю Ную), размер части и степень дисперсности - методом светорассеивания на приборе «Malvern», седиментационную устойчивость - по скорости расслоения эмульсий в статических условиях.
Первым этапом работы был подбор вида и концентрации эмульгаторов, которые обеспечивают стабильность эмульсионной системы. Из литературных данных известно, что гидроколлоиды представляют собой гидрофильные полимеры, имеющие натуральное происхождение. Они характеризуются высокой молекулярной массой, содержат большое количество гидроксильных групп и в некоторых случаях проявляют свойства полиэлектролитов. Гидроколлоиды могут использоваться как самостоятельно, так и в композиции друг с другом. В нашем случае были выбраны такие вещества, как Emulgum производства компании CNI (Франция), Purity gum 2000 производства компании National Starch & Chemicals (США) и Quick Gum производства компании Alfred Wolf (Германия).
Анализ полученных данных показал, что все вышеперечисленные соединения обладают незначительной поверхностной активностью по отношению к воде и стабилизируют масляную фазу в водной среде за счет структурно-механического фактора, а также увеличения вязкости системы. Такое поведение объясняется взаимодействиями макромолекул с молекулами воды, возникновением водородных связей, а также образованием так называемых водных кластеров. Следует отметить, что возможное протекание процессов образования внутри- и межмолекулярных связях будет зависеть от таких параметров, как концентрация, давление и температура.
Было установлено, что из выбранных нами эмульгаторов наиболее эффективными параметрами характеризуются Purity gum 2000 и Quick Gum». Они легко растворяются в воде при комнатной температуре, проявляют поверхностно-активные свойства в широком диапазоне концентраций - от 0,1 до 10 мае. %. Наиболее оптимальной оказалась концентрация 8 мас.%. В этой точке для выбранных нами веществ проявляется наибольшая эмульгирующая способность. Следует отметить, что при применении всех гидроколлоидов очень важным этапом является стадия подготовки эмульгатора, т.е. приготовление водного раствора и выдерживание последнего в течение нескольких часов. Данная операция необходима для полной гидратации макромолекул, перехода их в соответствующее состояние и протекания необходимых конформационных превращений. Стадия подготовки в особенности важна для Emulgum, что делает технологический процесс более затруднительным, поскольку предусматривает введение дополнительной стадии.
Что касается масляной фазы, то при разработке нейтральной эмульсии «Замутнителя» необходимо учитывать, что последующее ее использование предполагает наличие в готовом продукте того или иного ароматизатора. Именно поэтому первоначально в качестве главной составляющей масляной фазы было выбрано соединение, которое представляет собой продукт взаимодействия производных насыщенных растительных жирных кислот и триглицеридов и классифицируется как масло растительное синтетического происхождения (торговая марка Myglyol 812 S производства Германии). Данный продукт не обладает ни вкусом, ни запахом и имеет низкую вязкость. В качестве регулятора плотности использовали также производное акация-гам вещество, торговое наименование которого Rezinogum DD производства Франции.
В ходе проведения эксперимента было выявлено, что выбранные нами концентрации масляной фазы (до 5 мас. %) не обеспечивают при распределении в водной фазе необходимого светорассения и не придают готовому продукту соответствующих органолептических свойств (степени замутнения). Увеличение содержания масляной фазы свыше 5 мае. % приведет к образованию седиментационно неустойчивой системы. Для повышения стабильности потребуется увеличивать концентрацию эмульгатора до 10 мас. % и более, что, в свою очередь, повлечет за собой значительное повышение вязкости системы и в критической точке к гелеобразованию, что также не соответствует требованиям, предъявляемым к данному виду продукции. Следует отметить также, что растворимость регулятора плотности в масляной фазе недостаточно высока и для обеспечения высокой степени растворимости компонентов необходимо нагревание до 50, а иногда и до 70 °С.
С целью повышения степени замутнения в готовом напитке при заданной дозировке (0,5 кг на 1000 кг готового продукта), снижения вязкости и создания более устойчивой с седиментационной точки зрения системы нами были разработаны композиции масляной фазы с цитрусовыми терпенами. Соотношения компонентов варьировали в широком интервале концентраций - от 1 до 50 мас. %. В результате было выбрано оптимальное соотношение Myglyol 812 и апельсинового терпена, при котором не требуется дополнительного нагревания при растворении регулятора плотности и количество эмульгатора не превышает 8 мас. %, что позволяет поддерживать в готовой эмульсии значение вязкости не более 0,0035-0,004 Па. с.
Проведенные испытания «Замутнителя» при изготовлении напитка показали, что при дозировке эмульсии 0,5 кг на 1000 кг готового продукта вкус и аромат апельсинового терпена практически не ощущаются и заметным образом не сказываются на органолептических свойствах напитка.
Одним из самых сложных является процесс изготовления эмульсии, который осуществляется в соответствии с классическими принципами. Как известно, это процесс многостадийный и на каждом этапе существуют свои технологические особенности, которые необходимо учитывать для достижения желаемого результата. Одной из важнейших характеристик стабильности эмульсий, равно как и других коллоидных систем, является размер частиц дисперсной фазы и степень их дисперсности. Правильно выбранное соотношение компонентов - это всего лишь половина успеха. В условиях экспериментального производственного цикла ООО «Скорпио-Аромат» были разработана последовательность и условия проведения технологического процесса, при котором обеспечивается формирование стабильных тонкодисперсных эмульсий (масло в воде). На рисунке представлены образцы готовых напитков, полученных с использованием «Замутнителей» на различном оборудовании. Наиболее удачный результат был достигнут при совмещении двух способов гомогенизации - кавитационного и инжекторного (образец 4).
Количественный анализ степени дисперсности и размеров частиц в полученных образцах подтвердил необходимость ведения процесса гомогенизации в две ступени с использованием двух видов оборудования. Как следует из представленных на рисунке данных, оптимальными параметрами обладает эмульсия, полученная именно таким способом.
Таким образом, в результате проведенного эксперимента нами были выбраны оптимальные условия производства нейтральных эмульсий, предназначенных для изготовления безалкогольных и слабоалкогольных напитков. Основными критериями оптимизации были: стабильность эмульсии, размер частиц дисперсной фазы, степень распределения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде, вязкость, светорассеяние, органолептические параметры и, что очень важно, безопасность и натуральность нового компонента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисенко А.В., Алексеева Ю.И., Климова С.А. II Пищевые ингредиенты: сырье и добавки. 2002. № 2. С. 16-20.
2. Wud. Краткий обзор всемирных тенденций развития сферы напитков // Пиво и напитки. 2002. № 5. С.56-58.
3. Hydrocolloids. www.sbu.ac.uk