Разновидности разрыхлителей, особенности действия каждого из них

Для разрыхления теста используют четыре вида газов: углекислый газ, пары воды и/ или этанола, аммиак и воздух. Разумеется воздух представляет собой смесь различных газов и присутствует (используется) во всех выпеченных изделиях. Вода также присутствует во всех выпеченных изделиях, но ее разрыхляющая способность в большинстве случаев сильно ограничена, поскольку она имеет относительно высокую температуру кипения.

Пары воды оказываются эффективным разрыхлителем только в том случае, если продукт быстро нагревают (как, например, при изготовлении соленых крекеров). Углекислый газ можно получить в результате химической реакции бикарбоната или карбоната с кислотами, и разрыхление продуктов из мягкой пшеничной муки чаще всего осуществляется за счет такой химической реакции.

Источниками углекислого газа служат химические разрыхлители. Химические разрыхлители можно разделить на три группы: щелочные, щелочно-солевые и щелочно-кислотные.

Часто в качестве разрыхлителя используют только щелочные разрыхлители.

При нагревании гидрокарбонат аммония распадается, образуя три газа:

NH4HCO3→NH3+CO2+H2O,                             (1)

Гидрокарбонат аммония (соли углеаммонийные) можно использовать только в тех продуктах, в которых при выпечке содержание влаги понижается примерно до 5 %. Если в продукте останется больше влаги, то в нем будет содержаться и аммиак, даже незначительное количество которого сделает продукт несъедобным, в связи с чем бикарбонат аммония используется ограничено (но довольно широко применяется в рецептурах сухого печенья и в некоторых продуктах типа закусочных крекеров). Преимущество этого вещества заключается в том, что после реакции не остается солей (последние влияют на вкусовые качества и/ или реологические свойства теста).

Аммоний углекислый (NH4)2CO3 (иначе – аммоний углекислый кислый, карбонат аммония пищевой) представляет собой белое кристаллическое вещество. Он характеризуется острым запахом аммиака, который возникает из-за неустойчивости аммония углекислого на воздухе и медленного разложения при плюсовой температуре. При выпечке изделий с повышением температуры этот процесс усиливается, в результате образуются газообразные продукты – диоксид углерода и аммиак. Реакция разложения идет по уравнению:

(NH4)2CO3=2NH3+CO2+H2O,                             (2)

Особенность этого вещества как химического разрыхлителя состоит в том, что при нагревании он разлагается целиком с образованием около 82% газообразных веществ (CO2 и NH3) и примерно 18% паров воды, то есть это вещество является более эффективным разрыхлителем, чем двууглекислый натрий. Аммоний углекислый содержит 28…35% аммиака. Одна часть его должна полностью растворяться в пяти частях воды.

Бикарбонат калия тоже является потенциальным источником углекислого газа для разрыхления, однако он обладает гигроскопичностью, а также придает изделиямгорьковатый привкус.

Разрыхляющее действие гидрокарбоната натрия (пищевой соды, бикарбоната натрия, двууглекислый натрий) проявляется при нагревании, когда идет его разложение с выделением диоксида углерода по уравнению:

2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O,                             (3)

Двууглекислый натрий как разрыхлитель имеет ряд недостатков: реакция его разложения идет не до конца, поэтому выделяется только 50% содержащегося CO2, идущего на разрыхления мучного полуфабриката. Остальная часть CO2 образует Na2CO3– щелочное соединение, которое окрашивает продукт в желтоватый цвет, придает мучным изделиям специфический (мыльный) щелочной вкус и способствуетразрушению в них витаминов группы В.

Широкое применение пищевой соды объясняется многочисленными ее достоинствами, а именно: 1) она относительно дешева; 2) не токсична; 3) проста в использовании; 4) практически не придает привкуса конечному продукту; 5) сода промышленного производства почти не содержит посторонних примесей.

В качестве источника углекислого газа можно было бы использовать карбонат натрия, но это вещество не применяется из-за его высокой щелочности, в связи с которой возникает риск значительного повышения уровня pH, а это может сделать готовый продукт непригодным в пищу.

К щелочно-солевым разрыхлителям относится смесь двууглекислого натрия и нейтральных солей. Используют смесь из двууглекислого натрия и хлористого аммония. Реакция протекает по уравнению:

NaHCO3+NH4Cl→NaCl+CO2+NH3+H2O,                                (4)

В результате реакции наряду с газообразными продуктами образуется поваренная соль, которая часто является компонентом рецептуры.

Чтобы понять принцип действия углекислого газа в качестве разрыхляющего вещества, следует ознакомиться с его химическими свойствами. Углекислый газ реагирует с водой, образуя углекислоту:

CO2+H2O→H2CO3,                                              (5)

Углекислый газ может существовать как в виде свободного CO2, так и в виде ионов двух типов: HCO3 или CO32-. Относительное количество каждого из них определяется уровнем pHраствора и его температурой. При pH выше 8,0 разрыхляющий газ CO2 в системе отсутствует. Значение pH многих продуктов из муки мягких сортов пшеницы составляет около 7,0, а при таком значении только часть CO2 находится в газообразном состоянии.

Чтобы увеличить выход углекислого газа и регулировать интенсивность его образования, в тесто добавляются кислоты. При замесе плотного или жидкого теста гидрокарбонат натрия быстро растворяется в воде. При этом pH теста поднимается до таких значений, при которых углекислый газ не выделяется, и для образованиядостаточно большого количества газа тесто должно содержать кислоту. Источником кислоты могут служить разные ингредиенты. Наглядным примером являются кислые фрукты или пахта. Для сдобных хлебобулочных изделий хороший результат дает применение двууглекислого натрия; в рецептуру входят молочная сыворотка, сметана и другие кисломолочные продукты.

Если в рецепте нет естественного источника кислоты, то ее необходимо добавить. Нагревание NaHCO3 (соды) в водной системе приводит к перераспределению: около половины CO2 выделяется в виде газа, а оставшаяся часть участвует в образовании карбоната натрия.

К щелочно-кислотным разрыхлителям относится смесь двууглекислого натрия и кристаллических пищевых кислот или кислых солей их (иначе – кислых разрыхлителей). На практике используют пекарские порошки – смесь двууглекислого натрия и кислоты.

Двууглекислый  натрий выделяет углекислый газ в результате термического разложения при 90 °С, но это слишком поздно, поскольку при этой температуреструктура продукта уже стабилизируется и больше не способна расширяться. Имеется несколько подходящих пищевых кислот, которые реагируют с двууглекислым натрием с различной скоростью и образуют разные соли, остающиеся в готовом продукте.

Такой разрыхлитель состоит из смеси пищевой соды, одной или нескольких кислых солей и наполнителя. В соответствии с нормативами выход свободного углекислого газа при использовании разрыхлителя должен составлять не менее 12%; это требование фактически устанавливает обязательный уровень содержания соды.

Считается правильным такое соотношение кислоты и двууглекислого натрия, при котором реакция проходит полностью. Оно называется величиной нейтрализации. Доля кислоты (или кислот) зависит от ее (их) числа нейтрализации. В качестве инертного наполнителя обычно используется сухой крахмал. Наполнитель обеспечивает физическое разделение частиц соды и кислоты, необходимое для того, чтобы не допустить их поврежденной реакции друг с другом.

Существуют пекарские порошки однократного или двойного действия. Разрыхлитель двойного действия содержит две кислоты, одна из которых вступает в реакцию (становится растворимой) при комнатной температуре, а другая – при нагревании. Количество кислоты, включаемое в рецептуру, зависит от количества соды и числа нейтрализации кислот. Поскольку кислоты используются в виде кислых солей, был разработан следующий способ определения числа нейтрализации.

Число нейтрализации = масса NaHCO3x100/100 г соли кислоты,             (6)

Обычно реакция, обеспечивающая разрыхление, не влияет на значение pHпродукта, но несоблюдение требуемого количества кислоты приводит к изменению его свойств и вкуса.

Например, избыток соды обычно придает продукту мыльный привкус. Цвет многих продуктов также в значительной степени зависит от значения pH.

В хлебопекарной промышленности в качестве разрыхляющих веществ используется несколько видов кислот. Кислоты по скорости реагирования при разных температурах отличаются друг от друга. Свойства кислот, наиболее широко используемых для разрыхления, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Свойства кислых солей, наиболее часто используемых в качестве разрыхлителей

Кислота Формула Число нетрализа-ции Относительная скорость реакции
Винный камень (монокалийтартрат) KHC4H4O6 45 1
Моногидрат монокальцийфосфата CaH4(PO4)·H2O 80 1
Безводный монокальцийфосфат CaH(PO4) 83,5 2
Кислый пирофосфат натрия Na2H2P2O7 72 3
Натрийалюминийфосфат NaH14A13(PO4)8·4H2O 100 4
Натрийалюминийсульфат Al2(SO4)3·Na2SO4 100 4
Дигидрат дикальцийфосфата CaHPO4·2H2O 33 5[2]
Глюконо-δ-лактон C6H10O6 50 …[3]


[1] 1 – реакционная способность при комнатной температуре, 5 – для проведения реакции требуется нагревание в печи.

[2]  Обычно реагирует слишком медленно, чтобы использоваться в качестве разрыхлителя; используется для регулирования конечного значения pH.

[3]  Помимо температуры, скорость реакции зависит и от многих других факторов.

Первой солью, которую начали использовать в качестве разрыхлителя, стал винный камень (монокалиевая соль винной кислоты); это вещество является побочным продуктом винодельческого производства. Винный камень легко вступает в реакцию при комнатной температуре.

При использовании битартрата калия (винного камня):

NaHCO3+KHC4H4O6→CO2+KNaC4H4O6+H2O,              (7)

Поскольку стоимость этого вещества довольно высока, в настоящее время вместо него широко применяется монокальцийфосфат.

Монокальцийфосфат так же легко вступает в реакцию при комнатной температуре и широко используется в качестве быстродействующего компонента в составе разрыхлителей двойного действия.

На рынках представлено множество видов кислых пирофосфатов натрия (SAPP). Они отличаются друг от друга по скорости реакции, которая зависит от способа их получения. Кислые пирофосфаты натрия широко используются для производства консервированных «бисквитов», а также пончиков. При изготовлении этих изделий к разрыхлению предъявляются особые требования, которым соответствуют только кислые пирофасфаты натрия. Основной проблемой, возникающей при их использовании, является послевкусие. Достаточно заметный «пирофосфатный» привкус бисквитов и пончиков возникает вследствие обменной реакции кальция, содержащегося в эмали зубов, и натрия, присутствующего в динатрийфосфате. Последний образуется в результате реакции разрыхления, то есть является результатом активности фермента, расщипляющего пирофосфат. Для ограничения влияния динатрийфосфата в состав пробовали добавлять кальций в различных формах, но эти попытки позволили решить поставленную задачу лишь в некоторой степени.

Реакция бикарбоната натрия и пирофосфорнокислого натрия (кислый пирофосфат натрия) выглядит следующим образом:

2NaHCO3+Na2H2P2O7→Na4P2O7+2CO2+2H2O,                (8)

Натрийалюминийфосфат (SALP) широкое используется в качество второй (реагирующей при повышенной температуре) кислоты в разрыхлителях двойного действия, а также в готовых полуфабрикатах для изготовления выпеченных изделий. Натрийалюминийфосфат не только является хорошим разрыхлителем, но и придает прочность готовой продукции (усиливается текстура мякиша).

Натрийалюминийсульфат (SAS) до появления на рынке SALP широко применялся в разрыхлителях в качестве второй кислоты, и в некоторых рецептурах он используется до сих пор. Основными проблемами при использовании SAS является то, что онослабляет текстуру крошки и придает продукту слегка вяжущий привкус.

Дикальцийфосфат не является кислой солью, но все же и он может вступать в реакции, необходимые для разрыхления. При повышенных температурах он перераспределяется и дает кислую реакцию. Обычно это происходит при такой высокой температуре, что применение данной соли в качестве разрыхлителя не имеет смысла, но она позволяет регулировать pHконечного продукта.

Глюконо-δ-лактон является лактоном, который при гидролизе вырабатываеткислоту. Возможности его применения в хлебобулочных изделиях в некоторой степени ограничены, так как гидролиз происходит в ходе довольно широкого температурного диапазона. Это вещество также может придавать продуктам слегка горький привкус. Главным достоинством глюконо-δ-лактона является то, что он, в отличие от других разрыхлителей, не образует нейтральных солей; основной его недостаток – довольно высокая стоимость.

Соли, образующиеся в результате реакции разрыхления, не только оказывают заметное влияние на интенсивность газообразования и количество выделяемого газа (а в некоторых случаях и на вкус продукта), но могут изменять и реологические свойства продукта.

Двух- и трехвалентные ионы увеличивают его упругость, тогда каксульфатные ионы ее уменьшают. Вероятно, эти ионы во взбитом жидком тесте обеспечивают «сшивку» с белками.

Может возникать проблема, например, когда нижняя корка бисквитных изделий отделяется после выпечки, мякиш – малопористый. В этом случае, используемая кислота действует слишком быстро, рекомендуется ее заменить на более медленную.

Скорость реакции разрыхлителя можно также регулировать, используя кислоту или двууглекислый натрий с более крупными частицами; однако при этом необходимо обеспечить, чтобы непрореагировавшие компоненты не остались в выпеченном изделии, так как это может ухудшить вкус продукта. Это может произойти даже при использовании явно «медленно» действующей кислоты, например, кислого пирофосфата натрия.

Следовательно, с помощью использования различных разрыхлителей можно регулировать качество готовых изделий. Использование многокомпонентных разрыхлителей позволяет добиваться наилучшего результата готовых изделий.