بستنی صنعتی

از نگاه صنعتی، بستنی فرآوردهٔ لبنی کف‌مانندی است که در آن حباب‌های کوچک گاز (هوا) به‌صورت پراکنده وجود دارند. بستنی از فاز پیوسته‌ای تشکیل شده که در آن چربی به‌صورت امولسیون و پایدارکننده و موادجامد بدون چربی (MSNF) به‌صورت کلوئید وجود دارند. باقیمانده قندها و نمک‌ها هستند که یک محلول حقیقی را در این فاز پدید می‌آورند.
● موادتشکیل دهنده بستنی
ترکیبات بستنی از تنوع زیادی برخوردارند. اما به‌طور کلی می‌توان گفت که بستنی از مواد زیر تشکیل می‌شود:
۱) چربی شیر: چربی شیر ممکن است به‌صورت خامهٔ شیرین، خامهٔ یخ‌زده، کرهٔ بدون نمک یا روغن کره باشد.
۲) مواد جامد بدون چربی شیر (MSNF): شیر تازهٔ بدون چربی، خامهٔ شیرین، دوغ کره، پودر شیر بدون شیر بدون چربی، شیر کندانسهٔ بدون چربی (شیرینشده یا ساده) و مواد جامد آب‌پنیر.
۳) شیرین‌کننده‌ها: شکر چغندر یا نیشکر، قند اینورت، شربت ذرت، دکستروز، عسل، شربت تصفیه شده، شربت افرا، لاکتوز و فروکتوز.
۴) پایدارکننده‌ها: سدیم یا پروپلین گلایکول، آلژینات، سدیم کربوکسی متیل سلولز، کاراجینان، ژلاتین، پکتین، آگار و صمغ‌هائی نظیر تراگاکانت، کارایا، عربی، گوار، دانهٔ خرنوب و دانهٔ اقاقیا.
۵) امولسیون‌کننده‌ها: منوودی گلیسیریدها، لستین، مشتقات پلی‌اکسن اتیلن، الکل‌های هگزاهیدریک، گلایکول و استرهای آن.
۶) نمک‌های معدنی: اکسیدهای کلسیم و منیزیم، سیترات سدیم، دی‌سدیم فسفات، سدیم تتراپیروفسفات و سدیم هگزامتافسفات.
● تولیدصنعتی بستنی
▪ مراحل مهم در تولید بستنی عبارتند از:
مخلوط کردن مواد اولیه، پاستوریزاسیون، هموژنیزاسیون، رسیدن مخلوط، انجماد، بسته‌بندی، سخت کردن. این مراحل را می‌توان در شکل زیر خلاصه کرد:
۱) مخلوط کردن
در این مرحله نخست مواداولیه براساس دستور تهیهٔ بستنی موردنظر انتخاب می‌شوند. سپس مواد براساس وزن خشک توزین می‌شوند تا پس از مخلوط شدن ترکیب مشخصی به‌دست بیاید. برای مخلوط کردن مواداولیه باید ظرف محتوی مخلوط به شدت تکان داده شود تا ترکیبات پودری به‌طور یکنواخت با موادمایع آمیخته شوند. به‌ همین دلیل، اغلب از مخلوط‌کن‌های با سرعت زیاد استفاده می‌شود.
۲) پاستوریزاسیون
در این مرحله مخلوط به‌دست آمده پاستوریزه می‌شود. فرآیند پاستوریزاسیون یک مرحلهٔ کنترل بیولوژیکی است که براساس تخریب کامل باکتری‌های بیماری‌زا طراحی شده است. علاوه بر این، فرآیند پاستوریزاسیون در کاهش تعداد میکروب‌های مولد فساد نظیر سایکروتروپ‌ها (Psychrotroph) مؤثر است و از سوی دیگر به هیدراته شدن بعضی از ترکیبات همچون پروتئین‌ها و پایدارکننده‌ها کمک بسیار زیادی می‌کند.
برای به‌وجود آمدن این ویژگی‌ها دمای ۶۹ درجهٔ سانتی‌گراد به مدت ۳۰ دقیقه یا ۸۰ درجهٔ سانتی‌گراد به مدت ۲۵ ثانیه لازم است.
در این فرآیند از هر دو روش غیرمداوم و مداوم (HTST) استفاده می‌شود.
در روش پاستوریزاسیون غیرمداوم، مخلوط کردن مواد اولیه در مخزن بزرگ سرپوشیده صورت می‌گیرد. این مخزن با یک سیستم حرارتی از نوع بخار یا آب داغ تجهیز شده است. مخلوط بستنی در این مخزن تا حداقل ۶۹ درجهٔ سانتی‌گراد حرارت داده می‌شود و سپس به مدت ۳۰ دقیقه در این حرارت باقی می‌ماند.
در این حالت باکتری‌های بیماری‌زا به‌طور کامل تخریب می‌شود و تعداد کل باکتری‌ها تا ماکزیمم صدهزار عدد در هر گرم کاهش می‌یابد. پس از پاستوریزاسیون، مخلوط هموژن می‌شود و سپس با عبور از چند نوع مبدل حرارتی خنک می‌شود وبه دمای ۴ درجهٔ سانتی‌گراد می‌رسد.
اما در سیستم پاستوریزاسیون مداوم از حرارت زیاد و زمان کوتاه استفاده می‌شود. در این سیستم، مواد پس از مخلوط شدن در یک مخزن بزرگ و جداگانه با بعضی از سیستم‌های پیش‌حرارتی تا حدود ۳۰ ـ ۴۰ درجهٔ سانتی‌گراد گرم می‌شوند. این حرارت برای ترکیب شدن مواد با یکدیگر لازم است. سیستم پاستوریزاسیون مداوم با یک بخش حرارتی، یک بخش خنک‌کننده و یک بخش احیاء تجهیز شده است. بخش خنک‌کننده‌های این سیستم برای بستنی معمولاً بزرگ‌تر از سیستم خنک‌کنندهٔ شیر است.
۳) هموژنیزاسیون
پس از پاستوریزه شدن، مخلوط هموژن می‌شود که در این حالت در نتیجهٔ شکسته شدن یا کاهش میزان گلبول‌های چربی موجود در شیر یا خامه به کمتر از ۱mm، امولسیون چربی تشکیل می‌شود. معمولاً برای مخلوط بستنی از سیستم‌های هموژنیزاسیون دو مرحله‌ای استفاده می‌شود. شواهد نشان داده است که استفاده از هموژنیزاتورهای یک‌مرحله‌ای باعث می‌شود گلبول‌های چربی هنگام سرد شدن خوشه‌ای شوند که این امر موجب افزایش ویسکوزیته، کندی زده شدن و کاهش میزان افزایش حجم می‌شود.
▪ اما این معایب در هموژنیزاسیون دو مرحله‌ای از بین می‌رود و در کنار آن فواید زیر حاصل می‌شود:
۱) کاهش میزان گلبول‌های چربی،
۲) افزایش سطح تماس،
۳) تشکیل غشاء،
۴) امکان استفاده از کره و خامهٔ منجمد،
۵) نرم و یکنواخت شدن بافت بستنی،
۶) پایداری بهتر هوا و
۷) افزایش مقاومت بستنی در برابر آب شدن.
فرآیند هموژنیزاسیون باید در همان درجهٔ حرارت پاستوریزاسیون صورت گیرد. زیرا حرارت زیاد، شکسته شدن گلبول‌های چربی را در هر فشاری امکان‌پذیر و از تجمع و خوشه‌ای شدن چربی جلوگیری می‌کند. فشار مطلوب برحسب ترکیب مخـلوط متغیــر است امـا بــه‌طـور کـلی در همـوژنیزاتورهای دو مرحـله‌ای یـک فشـار ۲۰۰۰ ـ ۲۵۰۰ psi در مرحلـهٔ اول و ۵۰۰ ـ ۱۰۰۰ psi در مرحلهٔ دوم ویژگی مطلوب را در اکثر موارد ایجاد می‌کند.۴) رسیدن
بعد از هموژن شدن، مخلوط حداقل به مدت ۴ ساعت و معمولاً در طول شب در دمای ۰ تا ۴ درجهٔ سانتی‌گراد باقی می‌ماند که به این مرحله اصطلاحاً رسیدن گفته می‌شود. این مدت زمان به مولکول‌های چربی اجازه می‌دهد تا خنک و کریستالیزه شوند و این امکان را برای پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدها فراهم می‌آورد تا به‌طور کامل هیدراته شوند.
▪ عمل رسیدن قابلیت زده‌شدن مخلوط و همچنین بافت و پیکرهٔ محصول نهائی را بهبود می‌بخشد و ویژگی‌های زیر را موجب می‌شود:
۱) زمان لازم را برای کریستالیزه شدن مولکول‌های چربی فراهم می‌آورد و در نتیجه از به‌هم پیوستن مولکول‌های چربی جلوگیری می‌کند.
۲) زمان لازم را برای هیدراته شدن کامل پروتئین‌ها و پایدارکننده‌ها ایجاد می‌کند و در نتیجه مانع از افزایش چسبندگی می‌شود.
۳) زمان لازم را برای بازسازی غشا و برهم کنش بین پروتئین و امولسیفایرها فراهم می‌آورد.
لازم به ذکر است که در درجهٔ حرارت لازم برای فرآیند رسیدن باید زیر ۵ درجهٔ سانتی‌گراد و به‌گونه‌ای باشد که در مخلوط یخ‌زدگی صورت نگیرد. به‌عبارت دیگر، مناسب‌ترین درجهٔ حرارت بین ۰ تا ۴ درجهٔ سانتی‌گراد است.
۵) انجماد
پس از رسیدن، مخلوط وارد تانک طعم‌دهنده می‌شود. یعنی جائی‌که در آن تمام طعم‌دهنده‌ها چه به‌صورت مایع و چه به‌صورت پورهٔ میوه‌ها و یا رنگ اضافه می‌شود. پس از این مرحله، مرحلهٔ انجماد است که طی آن هم بخشی از آب مخلوط منجمد می‌شود و هم هوا وارد مخلوط بستنی می‌شود.
معروف‌ترین سیستم انجماد، سیستم فریزر استوانه‌ای است که دارای مبدل‌های حرارتی لوله‌ای است و با سردکننده‌های جوشان همچون آمونیاک یا فرئون پوشیده شده است. وقتی مخلوط بستنی به داخل فریزر مزبور وارد می‌شود در مدت ۳۰ ثانیه منجمد و سپس از قسمت انتهائی دستگاه خارج می‌شود. لازم به ذکر است که در سیستم‌های غیرمداوم این زمان ۱۰ تا ۱۵ دقیقه است. در این مدت حدود ۵۰ درصد آب مخلوط منجمد می‌شود. انجماد هر چه سریع‌تر مخلوط موجب کوچک‌تر شدن هرچه بیشتر کریستال‌های یخ می‌شود که در این‌صورت بافت بهتری به‌دست می‌آید.
البته باید از عوامل مؤثر بر زمان انجماد مخلوط نیز یاد کرد که عبارتند از: ترکیب مخلوط، روش فرآیند مخلوط، مواد طعم‌دهندهٔ اضافه شده، نوع و شرایط فریزر، دمای سیستم خنک‌کننده و دمای بستنی هنگام خروج از فریزر.
در داخل فریزرهای استوانه‌ای تیغه‌های گردانی وجود دارد که مانع از خراشیدن شدن سطح داخلی فریزر به‌وسیلهٔ یخ می‌شود. همچنین وجود همزمان‌های داخل سیستم به زده‌شدن مخلوط و ترکیب هوا کمک زیادی می‌کند.
بستنی مقدار زیادی هوا دارد، یعنی بیش از نیمی از حجم آن را هوا تشکیل می‌دهد. وجود هوا باعث می‌شود بستنی نرم و سبک شود. بدون هوا بستنی شبیه آب‌میوهٔ یخی خواهد شد. مقدار هوائی‌که وارد بستنی می‌شود با درصد افزایش حجم مشخص می‌شود که با روابط ریاضی قابل محاسبه است. افزایش حجم بستنی به دو دلیل زیر حائز اهمیت بسیاری است: ۱ـ ارتباط آن با راندمان و بالطبع سوددهی و ۲ـ تأثیر بر بافت، پیکره و قابلیت پذیرش بستنی.
در صورت افزایش حجم بسیار کم، محصول دارای پیکره‌ای سرد و خیس خواهد بود و اگر افزایش حجم بسیار زیاد باشد بافت بستنی پف کرده می‌شود و هنگام ذوب به‌صورت کف در می‌آید.
دو فرمول مهم برای تعیین افزایش حجم وجود دارد:
فرمول۱. در مورد بستنی ساده
۱۰۰ ٭ وزن واحد حجم بستنی / وزن واحد حجم بستنی ـ وزن واحد حجم مخلوط = درصد افزایش حجم
فرمول ۲. در مورد بستنی آجیلی و میوه‌ای
۱۰۰ ٭ حجم میوه + حجم مخلوط / (حجم میوه + حجم مخلوط) ـ حجم بستنی = درصد افزایش حجم
۶) بسته‌بندی
در بسته‌بندی موادمختلفی استفاده می‌شود که جنس آنها را پلاستیک سخت یا ورق‌های کاغذی و مقوائی پوشیده شده با لایه‌های پلاستیکی یا فلزی یا ترکیبی از آنهاست. در کارخانه‌ها بستنی را به‌صورت فله یعنی در اندازه‌های ۱۰ لیتری یا بیشتر بسته‌بندی می‌کنند که از آنها در تهیه‌ٔ بستنی قیفی استفاده می‌شود. نوع دیگر بسته‌بندی استفاده از کارتن‌هائی با حجم ۵/۰، ۲ یا ۳ لیتری است. جنس این بسته‌ها معمولاً از پلاستیک سخت یا ورق‌های مقوائی با پوشش پلاستیکی است.
بستنی از طریق پرکن‌های مخصوص درون ظروف بسته‌بندی ریخته و به بخش سخت کردن انتقال داده می‌شود.
۷) سخت‌کردن
بعد از بسته‌بندی کردن، بستنی درون تونل‌های انجمادی موسوم به تونل‌های سخت‌کننده و در درجهٔ حرارت بین ۳۰ درجهٔ سانتی‌گراد و ۴۰ درجهٔ سانتی‌گراد قرار می‌گیرد تا باقیماندهٔ آب آن منجمد شود. قراردادن بستنی در دمای زیر ۲۵ درجهٔ سانتی‌گراد باعث می‌شود تا خطری از بابت رشد کریستال‌های یخ وجود نداشته باشد. حال آنکه در بالایا ین درجهٔ حرارت ممکن است کریستال‌های یخ رشد کنند و مدت زمان ماندگاری بستنی را کاهش دهند.
در گذشته برای فرآیند سخت‌کردن از اتاق‌های سخت‌کننده استفاده می‌کردند که در آن از هوای سرد ساکن روی صفحات سرد یا هوای متحرک (از طریق فن‌هائی با سرعت زیاد) استفاده می‌شد. اما امروزه تونل‌های سخت‌کننده جای اتاق‌ها را گرفته است. هر چند این تونل‌ها در یک فضای محدود به گردش در می‌آید بیشتر است و لذا سخت‌شدن محصول در زمان کوتاه‌تری صورت می‌پذیرد. هر چه زمان سخت‌شدن کوتاه‌تر باشد بافت محصول نهائی مطلوب‌تر خواهد شد. البته در بسیاری از موارد بستنی به‌دست آمده از مرحلهٔ انجماد به ماشین‌های پرکن و شکل‌دهنده انتقال می‌یابد و به اشکال مختلف بسته‌بندی می‌شود و سپس وارد مرحلهٔ سخت‌کردن می‌شود. به بیان دیگر، سخت‌کردن آخرین مرحله از چرخهٔ تولید بسته‌بندی است و بعد از آن بستنی انبار و سپس به بازار عرضه می‌شود.

منبع : مجله بهکام