Основные процессы, протекающие при производстве мармелада

 

Процессы желирования. Мармеладный студень представляет собой полутвердое тело, проявляющее одновременно свойства твердого и жидкого тела. При разрезании ножом образует гладкие несклеивающиеся поверхности. Мармеладный студень образуется в результате перехода золя пектина в гель.

Пектиновые вещества представляют собой сложные органические вещества - полимеры, относящиеся к группе углеводов. В состав пектина входят цепеобразно соединенные молекулы галактуроновой кислоты С₆Н₁₀О₇, которые частично этерифицированы метиловым спиртом СН₃ОН.

Особенностью пектиновых веществ является их способность образовывать при определенных условиях студни. Пектиновые вещества во фруктовом пюре, применяемом для изготовления мармелада, находятся в растворенном состоянии. Однако равновесие, существующее в таком растворе, зависит от энергии притяжения - сольватации - цепных молекул растворенного вещества, то есть пектина, к молекулам растворителя - воды и может быть нарушено в результате изменения состава растворителя и температуры.

Если средняя энергия сцепления между молекулами полимера больше средней энергии их притяжения к растворителю и энергии теплового движения, то статически возникающие и распадающиеся в растворе полимеры, ассоциенты цепных молекул, превращаются в стойкие агрегаты с низкой растворимостью. В зависимости от степени концентрации и других условий такая система представляет собой студень или плотный коагулянт. Студень имеет твердый каркас, состоящий из тонких нитей, представляющих собой частично ориентированные молекулы пектина. Объем каркаса может составлять незначительную часть от объема студня, но придавать ему значительную твердость. Внутри каркаса находится жидкая фаза, в мармеладе состоящая из воды и сахара, в которой ионы электролитов движутся свободно, так же, как и в растворе.

Условия образования пектинового студня зависят в основном от структуры пектина, от содержания влаги в растворе, рН среды и температуры. Вода, как правило, обеспечивает полную растворимость пектина, и для образования пектинового студня необходимо разбавить ее каким-либо "нерастворителем" или плохим растворителем. Таким нерастворителем в условиях мармеладного производства является сахар. По данным других исследователей, сахар является дегидратирующим веществом, способствующим созданию необходимой концентрации пектина для перевода его из золя в гель.

Студнеобразующая сила пектина зависит, прежде всего, от энергии взаимосвязи его молекул, а также от количества сахара, введенного для уменьшения энергии сольватации.

Характеристикой студнеобразующей способности пектина является количество сахара, необходимое для застудневания определенного количества 1%-ного раствора пектина при прочих равных условиях. Показателем студнеобразующей способности пектина является количество пектина, которое должно быть введено в сахарный сироп определенной концентрации для получения студня данной концентрации. Чем "сильнее" пектин, тем больше сахарного сиропа он может связать, поэтому концентрация сильного пектина в студне ниже, чем слабого. При хорошем фруктовом пюре, содержащем сильный пектин, каркас студня укрепляется, а от избытка сахара студень становится твердым.

Студнеобразующая способность пектина зависит от его молекулярной массы или степени полимеризации его молекул, а также от химических особенностей его молекул или от содержания в молекуле свободных карбоксильных групп и степени замещения их водородов теми или иными катионами.

Желирующая способность пектина проявляется в кислой среде, и присутствие кислоты имеет большое значение для процесса студнеобразования пектина. Как известно, кислота в определенных количествах ускоряет процесс студнеобразования, однако ее роль в этом процессе пока недостаточно изучена.

Пектиновые кислоты, находящиеся в пектиновом комплексе фруктово-ягодного пюре, содержат наряду с метоксилированными карбоксильными группами, определенное количество карбоксильных групп, в которых водород замещен ионами металлов из золя пюре. Эти соли пектиновых кислот не участвуют в процессе студнеобразования. Кислота, вводимая в студнеобразующий раствор, вытесняет пектиновые кислоты из их солей, в результате чего свободные пектиновые кислоты получают способность к образованию пектинового студня. Количество кислоты, необходимой для студнеобразования, зависит от природы кислоты, от количества и качества пектина и от содержания сахара в мармеладной массе. Следует отметить, что в условиях мармеладного производства количества кислоты, содержащегося в яблочном пюре из зимних сортов яблок, бывает, как правило, достаточно для образования прочного студня.

По новой схеме мармеладного производства в пюре до добавления сахара вводится лактат натрия NаC₃H₅O₃ или цитрат натрия Nа₃C₆H₅O₇. Указанные соли получаются нейтрализацией молочной или лимонной кислоты двууглекислой содой NaHCO₃ или кальцинированной содой Nа₂CO₃.

Применение лактата натрия или цитрата натрия дает возможность сдвинуть начало студнеобразования в сторону меньшей остаточной влажности, а также уменьшить нарастание инвертного сахара в процессе варки. Без применения лактата натрия массу приходилось уваривать до влажности 38-40%.