Регистрация Войти
Вопрос

Влияние различных видов сахара (и его заменителей) на мороженое

Меня очень интересуют теоретические основы приготовления мороженого. Каждый, кто хоть немного разбирается в домашнем мороженом, знает, что для приготовления хорошего мороженого нужно соблюдать определённые пропорции ингредиентов.



На самом деле понимание теории приготовления мороженого и умение рассчитывать пропорции ингредиентов помогали мне каждый раз получать идеальное мороженое.



Большое влияние на текстуру и срок хранения (с точки зрения твердости при хранении мороженого в морозильной камере) оказывает сахар.



Сахароза — наиболее распространённый вид сахара, но также используются лактоза (из молочных продуктов), сухой глюкозный сироп, декстроза и инвертный сахарный сироп



Все они влияют на температуру замерзания смеси. Чем ниже температура замерзания массы для мороженого, тем мягче оно будет, когда его достанут из морозилки. Сахара также различаются по сладости, которая измеряется относительно сахарозы (1,0). Лактоза (0,3), сухой глюкозный сироп (0,5), декстроза (0,75), инвертный сахарный сироп (1,25)



По этой причине часть сахарозы часто заменяют декстрозой, так как её можно использовать в большем количестве (для получения той же сладости), что позволяет увеличить сухую массу и снизить температуру замерзания.



Мои познания в химии практически нулевые, поэтому мой вопрос звучит так: как я могу количественно оценить влияние различных видов сахара на температуру замерзания моей смеси? Я хочу определить, сколько ксилита мне нужно использовать, чтобы получить те же результаты (в плане температуры замерзания), что и при использовании сахарозы. Если говорить о метауровне: как можно рассчитать эти показатели (думаю, здесь нужно учитывать молярную массу, о боже!)



Мы будем признательны за некоторые данные о перечисленных выше сахарах, а также о ксилите и эритрите.



Критерии правильного ответа:




  • Необходимо определить степень влияния сахара на температуру замерзания смеси

  • Необходимо указать количество всех упомянутых видов сахара (алкоголя).

  • Удобно иметь под рукой: способ подсчёта цифр

  • Может использовать основы математики и химии



ИЛИ: Объясните, почему это невозможно (для тех, кто не является экспертом в области химии)


Еда и напитки

Перевод вопроса с Cooking Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://cooking.stackexchange.com/questions/82151/impact-of-different-sugar-types-and-substitutes-on-ice-cream
1
+ Читать

14 Комментариев

  1. У людей, которые профессионально занимаются приготовлением мороженого, есть относительно простой способ решения математических задач. Он систематизирует более сложные математические расчёты, описанные в отличном посте пользователя 110084.



    По сути, каждому ингредиенту присваивается показатель сладости (называемый POD) и показатель снижения температуры замерзания (называемый PAC). Эти показатели соотносятся с сахарозой. Грамм сахарозы в 1000-граммовой порции мороженого имеет показатели POD и PAC, равные 1. 100 граммов сахарозы имеют показатель 100. И так далее.



    У каждого водорастворимого ингредиента есть показатель PAC, основанный на его молекулярной массе. У каждого ингредиента, придающего продукту сладость, есть показатель POD. Зависимости линейные, поэтому вы можете просто создать таблицу с базовыми арифметическими операциями.



    Система несовершенна, но вполне хороша. Она не учитывает повышенную твёрдость, которую придают ингредиентам вещества, увеличивающие соотношение воды и твёрдых веществ. И она не учитывает дополнительную твёрдость, которую придают некоторые ингредиенты, не содержащие воду. Например, какао-масло и ореховые масла, которые при низких температурах становятся твёрдыми как камень. Я компенсировал это, присвоив этим ингредиентам (приблизительно) отрицательные значения PAC. Но это не совсем точно.



    Тем не менее наша цель не в том, чтобы проводить аналитические химические исследования или делать мороженое, которое идеально подходит для лабораторных приборов. Нам просто нужен простой и предсказуемый метод, позволяющий добиться желаемого качества мороженого. Эта система эффективна для достижения этой цели.



    Я опубликовал здесь кое-какую сопутствующую информацию:
    https://underbelly-nyc.blogspot.com/2016/05/sugars-in-ice-cream.html и здесь:
    https://underbelly-nyc.blogspot.com/2017/03/ice-cream-solids-water-ice.html



    Вскоре я планирую опубликовать обновлённую информацию, в том числе, возможно, выложить в открытый доступ таблицу.

  1. Как уже упоминалось в комментариях выше, это довольно сложная смесь с не менее сложным набором свойств, которые необходимо сбалансировать. Однако если рассматривать её как простую бинарную систему, в которой вода является растворителем, а различные сахара — растворёнными веществами, то ответ будет очень простым (хотя и не обязательно полезным сам по себе).



    В разбавленных растворах понижение температуры замерзания в основном зависит от растворителя, а не от растворенного вещества, и эта зависимость линейна. Для сахаров



    Понижение температуры замерзания (°C) = 1,86 * M



    M — это масса/молекулярная масса любого сахара, который вы используете, в 1000 мл воды. В вашем примере с 10 г сахарозы в 100 мл воды M равно 0,29, а температура замерзания составляет минус 0,5 °C.



    Молекулярная масса дисахаридов, таких как сахароза и лактоза, одинакова и составляет 342. Молекулярная масса простых сахаров, таких как глюкоза и фруктоза (декстроза — это просто d-глюкоза), составляет 180. Инвертный сироп — это смесь. Молекулярную массу многоатомных спиртов можно легко найти.



    Я бы всё же не советовал использовать только этот инструмент для приготовления мороженого.



    Если говорить отдельно, то сладость зависит не только от сухой массы, но и от молярной концентрации, поэтому инвертированный сироп слаще сахарозы. 1 единица сахарозы в том же количестве воды менее сладкая, чем если бы она была расщеплена на составляющие её моносахариды — глюкозу и фруктозу. Вместо 1 единицы сахарозы вы получаете 1 единицу глюкозы и 1 единицу фруктозы, то есть концентрацию, увеличенную вдвое.
  1. Молярную концентрацию можно использовать для прогнозирования понижения температуры замерзания (по крайней мере, приблизительно, в случае сахаров), но её нельзя использовать для прогнозирования сладости. Ваши примеры с глюкозой и фруктозой, каждая из которых имеет молярную массу 180, иллюстрируют это. Глюкоза примерно на 70 % слаще сахарозы, а фруктоза — примерно на 190 %. Разница в 270 %.
  1. «Вместо 1 единицы сахарозы у вас есть 1 единица глюкозы и 1 единица фруктозы, то есть концентрация удваивается». Кроме того, фруктоза примерно в два раза слаще сахарозы, если сравнивать молярную массу.
  1. Я хочу предупредить вас о том, о чём вы, возможно, не знаете. Сахарные спирты, к которым относится ксилит, могут вызвать осмотическую диарею, если съесть их слишком много. Люди по-разному реагируют на них. Если вы раньше ели десерты, подслащённые ксилитом, и у вас не было проблем, вам не о чем беспокоиться. Если вы никогда их не ели, я бы посоветовал купить небольшую упаковку мороженого, подслащённого ксилитом, и сначала попробовать его.
  1. Тем не менее, спасибо, что объяснили, почему это сложно, и предложили решение. Думаю, мне просто нужно попробовать :D
  1. Ух ты, я и не знал, что люди до сих пор так делают. Браво вам за то, что вы это делаете. Но проблема в том, что это сложно для понимания. Фреймворки часто предлагают модульный подход, который упрощает понимание фрагментов кода. Но это выходит за рамки данного обсуждения.
  1. @Strernd Большое спасибо за подсказку. На самом деле это просто написанный от руки html/js. То есть здесь нет других исходных файлов, фреймворка, внешних зависимостей, процесса сборки, wasm или чего-то ещё, что требует компиляции. Если у вас есть сомнения по поводу содержимого, вы можете ознакомиться с кодом и сообщить мне обо всём, что вы считаете рискованным или потенциально проблемным.
  1. @J.Mueller Спасибо. Совет: не публикуйте скомпилированный HTML-файл на GitHub. Публикуйте исходный код. Особенно при чтении и сохранении файлов. Это может быть вредоносное ПО.
  1. В настоящее время я работаю над небольшим инструментом, который поможет вам разобраться с математикой и подобрать правильные пропорции ингредиентов для приготовления мороженого: github.com/JoernMueller/Ice-Ed
  1. Помимо перечисленных видов сахара, на днях я видел в магазине мороженого «диетическое» мороженое на основе фруктозы.
  1. Бинарные водные системы просты, и по ним есть много данных в открытом доступе. Поищите по запросу «понижение температуры замерзания» и интересующему вас сахару, а также по запросу «коллигативные свойства», если хотите копнуть глубже. Для сахарозы в воде зависимость линейная. На каждые 342 г (1 моль) сахарозы, растворённой в 1000 мл воды (образуется 1 М раствор), приходится понижение температуры замерзания на 1,86 °C.
  1. Даже если мы просто рассмотрим влияние сахара на воду? Я не могу представить, что это настолько сложно — составить таблицу «10 г сахара x в 100 мл воды снижают температуру замерзания на y °C».
  1. То, с чем вы имеете дело, очень сложно, на мой взгляд, слишком сложно для теоретических ответов. Я уверен, что точные ответы уже существуют в виде закрытой информации у производителей или в исследовательских лабораториях, и почти наверняка это эмпирические результаты. В интернете можно найти множество бинарных или третичных фазовых диаграмм для всех упомянутых вами сахаров, но мороженое устроено сложнее. Кроме того, существует важный вопрос о контроле кристаллов льда в циклах замораживания и оттаивания при многократном использовании. Только для снижения температуры замерзания используются камеди/гели/полисахариды.
Вы уже ответили на этот вопрос