خامه قنادی و پایدارسازی آن
محتوای جدول
کاربرد صمغهای مختلف در پایدار سازی خامه قنادی
خامه قنادی فرآوردههای است که در اثر هوادهی و زدن خامه معمولی ایجاد میشود. خامه زده شده، یک نوع امولسیون کفی بوده و کیفیت آن، به پایداری کف ایجاد شده بستگی دارد. خامه قنادی به عنوان ماده موثر در ساخت محصولات قنادي، دسرها و کیکها نقش مهمی در کیفیت نهایی این محصولات دارد. به دلیل درصد چربی بالای خامه قنادي، این ماده بیشترین تاثیر را بر روي مقدار چربی نهایی محصولات مذکور دارد. لذا در چند سال اخیر، با افزایش سطح آگاهی مردم نسبت به مضرات محصولات پر چرب، تقاضا براي تولید محصولات کم چرب افزایش چشم گیري داشته است.
خامه قنادی باید ساختار مناسبی داشته و طی مراحل مختلف تولید و مصرف، پایداري خود را حفظ کند. در همین راستا، تحقیقات فراوانی بر روي امکان استفاده از پایدار کنندهها و صمغهای مختلف، در تولید خامه قنادی با درصد چربی کمتر انجام گرفت.
به دنبال افزایش تقاضا براي مصرف محصولات کم چرب، تحقیقات فراوانی جهت کاهش مقدار چربی محصولات مختلف انجام گرفته است. یکی از موارد مورد تحقیق، محصولات لبنی هستند. خامه قنادی به عنوان ماده اصلی محصولات قنادي، دسر ها و کیک ها، نقش مهمی در مقدار چربی نهایی این محصولات دارد. خامه قنادی محصولی است که در اثر عمل هوادهی بر روي خامه معمولی تولید میشود.
خامه، چربی غلیظ شده شیر بوده و نوعی امولسیون چربی در آب میباشد. در اثر عمل هوادهی، ساختار امولسیون روغن در آب به دلیل انعقاد جزئی گلبولهای چربی، تخریب میشود. در نتیجه یک کف از نوع سیستم کلوئیدی ایجاد میشود که فاز گسسته آن هوا و فاز پیوسته آن آب است. حبابهای هوا در سطح مشترک تماس با فاز پراکنده، به وسیله گلبولهای چربی پایدار شدهاند.
عمل هوادهی خامه
عمل هوادهی را میتوان به سه مرحله تقسیم کرد:
- در مرحله اول مقدار کمی از هوا به داخل خامه وارد شده و کف نیمه پایداري تشکیل شده است.
- در مرحله دوم با ادامه هوادهی، حبابهای هوای موجود در آن، به طور کامل با لایهای از گلبولهای چربی پوشیده شده اند. در نتیجه انعقاد جزئی و پراکنده شدن حبابهای هوا به طور همزمان انجام میگیرد. طی انعقاد جزئی در سطح حباب های هوا، گلبولهای چربی به همدیگر فشرده شده و به صورت تودهای در سطح حبابها قرار میگیرند.
- در مرحله سوم با ادامه عمل هوادهی، توده گلبولهای چربی بزرگ شده و از سطح حبابهای هوا جدا می شوند. سپس به داخل فاز پراکنده، منتقل میشوند که نتیجه آن، ناپایداري حبابهای هوا میباشد. در ادامه حبابهای هوا به سرعت تخریب شده و در حقیقت، عمل کره گیری انجام میشود.
سنجش کیفیت خامه قنادی
کیفیت خامه قنادی را با استفاده از ملاکهایی نظیر مقدار افزایش حجم، زمان هوادهی، بافت خامه قنادي و پایداري فیزیکی، شیمیایی و میکروبی مورد ارزیابی قرار میدهند. در ادامه به طور خلاصه هر کدام از این موارد توضیح داده میشوند:
افزایش حجم
مقدار افزایش حجم خامه قنادی در اثر ورود هوا با استفاده از فرمول زیر محاسبه میگردد:
مقدار افزایش حجم به کارایی عملیات هوادهی بستگی دارد. خامه قنادياي مناسب است، که افزایش حجمی در حدود 50 الی 60 درصد داشته باشد. مقادیر امولسیفایر و پایدار کننده، میتوانند بر روي مقدار افزایش حجم تاثیر بگذارند. ژائو و همکاران بیشترین مقدار افزایش حجم را با 0/7% کازئینات سدیم بدست آوردند و با افزایش مقدار آن به 0/9، ساختار خامه سست شده و مقدار افزایش حجم آن کاهش پیدا کرد.
زمان هوادهی
تعاریف مختلفی براي زمان هوادهی وجود دارد. از این جمله میتوان به مدت زمان لازم براي رسیدن به سفتی خاصی در خامه و یا به مدت زمان مورد نیاز براي رسیدن به بیشترین مقدار افزایش، اشاره کرد. این زمان به سرعت تشکیل شبکه گلبولهاي چربی جزئی منعقد شده و همچنین سرعت هوادهی، بستگی دارد.
بافت خامه قنادی
در اثر عمل هوادهی، یک امولسیون ویسکوز به یک کف ویسکوالاستیک جامد تبدیل میشود. رفتار ویسکوالاستیک را میتوان با اندازه گیري مدول نگهداري (G’) و مدول افت (G”)، ویسکوزیته، قوام و چسبندگی خامه ارزیابی کرد.
پایداری فیزیکی
پایداري خامه را با بررسی مقدار دانهاي شدن و مقدار آب اندازي خامه قنادی مورد بررسی قرار میدهند. دانهاي شدن در اثر انتشار مولکول هاي هوای محبوس در حباب هاي کوچکتر به سمت حبابهاي بزرگتر رخ میدهد. این پدیده در اثر اختلاف فشار موجود در بین حبابهای هوا رخ میدهد. این پدیده را میتوان با یکسان سازی اندازه حبابهاي هوا، کاهش داد. همچنین میتوان با استفاده از پایدار کنندهها و صمغهای مختلف، ویسکوزیته فاز مایع را که همان فاز پیوسته میباشد، افزایش داد. بدین صورت سرعت انتشار هوا کاهش مییابد.
دانهای شدن را میتوان با اندازه گیری مقدار افزایش شدت انتقال در پراکندگی نور لیزر مورد بررسی قرار داد. همچنین با استفاده از آنالیز تصاویر میکروسکوپی در دماي پایین و تصاویر میکروسکوپی الکترونی نیز میتوان این مورد را بررسی نمود.
به دلیل وجود اختلاف فشار داخل حبابها با مایع موجود در بین حبابها، پدیده آب اندازی رخ می دهد. فشار مایع بین حبابها به صورت بارزي، از فشار هواي داخل حبابها کمتر است. این اختلاف فشار، باعث کشیده شدن مایع به فضای بین حبابها ” مرزها مسطح” میشود. فضاهای موجود در بین حبابها مانند یک کانال عمل کرده و وقتی مایع به داخل این فضاها وارد میشود؛ نیروي جاذبه بیشترین تاثیر را در جریان یافتن آن ایفا میکند. جهت جلوگیری از این پدیده، میتوان گرانروی مایع پیوسته را با استفاده از صمغهای مناسب افزایش و یا با دماي خامه کاهش داد.
عوامل موثر بر کیفیت خامه قنادی
دما
باید در زمان هوادهی، نسبت مشخصی از چربیهای شیر، به صورت جامد باشند. چربی شیر ترکیب متفاوتی از تري گلیسریدها بوده و هر کدام نقطه انجماد متفاوتی دارند. به طور کلی در دماي 5 درجه سانتیگراد، مقدار مناسبی (%40) از چربیهای شیر، به صورت منجمد هستند.
شرطی کردن
در این حالت، خامه هوادهی شده را سریعا پس از هوادهی، به مدت 5 دقیقه در دماي 25 الی 30 درجه سانتیگراد نگهداری میکنند. سپس آن را به دماي 4 درجه سانتیگراد میرسانند. با اعمال این تیمار بر روی خامه قنادی، خامه را براي چندین هفته، بدون مشاهده هیچگونه تغییری در ظاهر آن میتوان نگهداري کرد.
به صورت دقیقتر میتوان گفت که، افزایش دما دقیقا پس از انجام عمل هوادهی، در حدي نیست که تمام کریستالهای چربی موجود را ذوب نماید؛ بلکه بخشی از کریستالهای چربی به صورت جامد باقی میمانند. در ادامه با سرد کردن خامه، این کریستالها به عنوان هستههای کریستال عمل کرده و باعث ایجاد کریستالیزاسیون منظم و یک دستی میشوند. در نتیجه، کریستالهاي بزرگ و یکنواختی تولید میشوند.
فرآیند حرارتی
پاستوریزه کردن در دماي بالا، احتمالا باعث انعقاد پروتئینهاي شیر و واکنش آنها با کاپا-کازئین موجود در شیر میشود. این اتفاق باعث میشود که کاپا-کازئین دیگر نتواند در ساختار گلبول هاي چربی حضور داشته و باعث ناپایداری این گلبولها میشود.
درصد چربی
خامه قنادی براي اینکه بتواند بافت مناسبی داشته باشد، باید %30 چربی داشته باشد. با افزایش مقدار چربی تا 38 درصد، زمان هوادهی و مقدار آب اندازي کاهش پیدا کرده و خامه بافت سفتتري پیدا میکند. خامههای با چربی کمتر از 30 درصد، زمان هوادهی طولانی و مقدار آب اندازي بیشتري دارند.
مروری بر برخی از تحقیقات انجام شده بر روی خامه قنادی
(ساجدي و همکاران، 2014) تاثیر کنسانتره پروتئین اصلاح شده را، بر روي خواص فیزیکی و پایداری خامه قنادی مورد بررسی قرار دادند. آنها در این تحقیق، WPC را با استفاده از تیمارهای حرارتی مختلف و در pHهای متفاوت اصلاح کردند.
بررسی نتایج نشان داد که، تیمار دمایی در pH پایینتر و مدت زمان بیشتر بر روي WPC، باعث موارد زیر شد:
- افزایش گرانروي و سفتی
- کاهش آب اندازي
- مقدار افزایش حجم خامه قنادیای که WPC در آن به کار رفته
- در نهایت به پایداري بهتر خامه نهایی
نتایج نشان داد که خامه قنادی حاوي WPC اصلاح شده در تیمار دمایی طولانی تر و pH پایین تر، خواص بافتی مطلوبتری دارد.
(ایهارا و همکاران، 2010) تاثیر دمای مرحله هوادهی را بر روي خواص رئولوژیکی خامه قنادی، بررسی کردند. براي بررسی مکانیزم هوادهی، مقدار تجمع گویهای چربی و ویژگیهای حبابهای هوا (مقدار هوادهی، قطر حبابها و سطح مقطع) را اندازه گیري کردند. با افزایش دما، مقادیر افزایش حجم، زمان هوادهی و قطر حبابها کاهش و مقدار تجمع ذرات چربی افزایش یافت.
تغییرات در سفتی و اندازه حبابها در طول نگهداری، در محدوده دمایی 12/5 الی 15 درجه سانتیگراد بود. همچنین تغییرات مقدار افزایش حجم، در محدوده دمایی 7/5 الی 12/5 نیز نسبتا کم بوده است. در نهایت محدوده 7/5 الی 12/5 را به عنوان محدوده مناسب، جهت تهیه خامه هوادهی شده با ساختار خوب گزارش کردند. آنها دریافتند که دماي مرحله هوادهی، بر روی تجمع گویهای چربی و خواص حبابهای هوا تاثیر گذاشته و در نتیجه بر روي خواص رئولوژیکی خامه قنادي نیز تاثیر میگذارد.
نتیجه گیري کلی
خامه قنادی به عنوان یک محصول پر کاربرد و پر مصرف در نقاط مختلف جهان، داراي خواص فیزیکی حساس و ناپایداری میباشد. این مسئله باعث شده است که تحقیقات گستردهای بر روي این محصول انجام شود. در سال هاي اخیر توجهات به سمت تولید خامههای کم چرب و بررسی کاربرد پروتئین هاي اصلاح شده و تاثیر متقابل آنها بر روي پایداری خامه قنادي، منعطف شده است.
در این راستا تاثیر انواع پروتئین هاي شیر و انواع اصلاح شده آن مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج نشان دهنده نقش بهبود دهندگی، در باف خامه می باشد. همچنین تاثیر انواع هیدروکلوئید ها و صمغ هاي مختلف بر روي بافت خامه مورد بررسی قرار گرفته است. در کنار بررسی تاثیر مواد افزودنی مختلف، تاثیر شرایط تولید و فرآوري خامه نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
با توجه به موارد ذکر شده می توان گفت که، خامه قنادی زمینه تحقیقاتی فراوانی را دارد و می توان تاثیر انواع صمغ هاي بومی بر روي پایداری و خواص فیزیکی خامه، روش هاي مختلف فرآوري و فرآیند خامه، امکان استفاده از جایگزین هاي چربی و تولید خامه قنادي کم چرب و تولید محصولات فرا سودمند را مورد بررسی قرار داد.
