Улучшение растворимости сухих пищевых ингредиентов
Одним из важных требований к сухому пищевому ингредиенту является быстрота и легкость его восстановления в воде, в том числе отсутствие комкования при контакте порошка с водой. Процесс восстановления любого порошка включает в себя определенную последовательность стадий: смачивание, оседание, диспергирование и суспендирование (флотацию) (рисунок).
Основные стадии восстановления порошкообразного ингредиента:
а - смачивание; б - оседание; в - диспергирование; г - суспендирование [126]
Первым этапом процесса восстановления любого ингредиента, выпускаемого в форме порошка, является его смачивание. Смачиваемость порошков обычно характеризуется временем смачивания, измеряемым в секундах [66]. Плохой смачиваемостью отличаются поверхности, содержащие слишком много гидрофобных или гидрофильных частиц [125]. Когда гидрофильный порошок попадает в воду, частицы, непосредственно контактирующие с водой, мгновенно вступают с ней во взаимодействие, блокируя доступ воды к частицам, оказавшимся «во втором эшелоне». В результате образуются долго не растворяющиеся комки. Если частицы порошка содержат много поверхностного жира, то он формирует влагозащитный барьер, при соприкосновении с водой препятствующий ее проникновению вглубь частиц [125, 126].
Характеристикой второго этапа процесса восстановления является время оседания. Смоченный порошок должен исчезнуть с поверхности жидкости в течение определенного времени, например молочный белок - максимально за 20 с, какао-порошок - примерно за 10 с [89].
После оседания порошок должен диспергировать - распасться на более мелкие составляющие. От этой его способности будет зависеть то, насколько гомогенным получится конечный продукт. Еще несколько лет тому назад основным критерием, характеризующим качество инстантизированных продуктов, было время оседания. Качественными считались продукты со средним временем оседания, равным 5-10 с, но дисперсия была исключительно плохой и, следовательно, продукт имел высокую степень седиментации. Изготовители сухих пищевых ингредиентов подвергли эти критерии пересмотру, и в настоящее время производятся продукты с немного большим временем оседания, чем было упомянуто выше, но со степенью дисперсии материала в диапазоне 95-98%. Следствием этого является очень низкий процент седиментации [89].
Конечным результатом процесса восстановления инстантных порошков является получение устойчивой, без признаков седиментации, суспензии как результата последовательного протекания процессов хорошего смачивания, оседания, диспергирования и суспендирования частиц порошка в жидкой среде. Существенно улучшить способность порошка восстанавливаться в воде (инстантизировать его) можно тремя путями: 1) гранулированием; 2) обработкой порошков поверхностно-активными веществами; 3) комбинацией обоих способов (таблица).
Размер частиц сухих пищевых ингредиентов как и сухих пищевых продуктов, значительно влияет на их свойства. Помимо различий в насыпной плотности, микрогранулы по сравнению с мелкодисперсным порошком характеризуются улучшенной сыпучестью, сниженным пылеобразованием и повышенной скоростью растворения. В процессе гранулирования, или агломерирования, механически получают более крупные частицы, или агломераты. При этом площадь поверхности частиц уменьшается, а внутреннее пространство между ними увеличивается. Это позволяет воде легче проникать в пространство между частицами, улучшая диспергируемость и растворение агломерата по сравнению с порошком. Например, за счет агломерации можно снизить время диспергирования сывороточного белкового концентрата с 10 мин до 15 с [155].
В качестве поверхностно-активных веществ для инстантизации порошков часто используют лецитины. Обычно эмульгатор выполняет в пищевом продукте только одну функцию: диспергирующего, суспендирующего или смачивающего агента. Лецитины же выполняют все эти функции одновременно и могут рассматриваться как полифункциональная пищевая добавка. Они достаточно эффективны для инстантизации даже таких сложных систем с высоким содержанием сывороточных белков, как быстрорастворимые сывороточные напитки с пониженным содержанием лактозы.