Как работает мороженое? Химик объясняет, почему нельзя просто заморозить крем и ожидать результатов

Мороженое кажется простой концепцией. Возьмите немного молочных продуктов, добавьте немного сахара и ароматизаторов и заморозьте.

Но чтобы получить замороженное лакомство с идеально кремовой текстурой и гладкой текстурой, нам нужно нечто большее, чем просто низкая температура — необходимо тщательное взаимодействие химии и трех состояний вещества: твердого, жидкого и газообразного.

Коммерческое мороженое включает в себя множество ингредиентов: воздух, воду, молочный жир, так называемые сухие вещества молока (в основном молочные белки и лактоза), подсластители, стабилизаторы, эмульгаторы и ароматизаторы. Ингредиенты смешиваются и пастеризуются для обеспечения безопасности пищевых продуктов.

В домашнем мороженом обычно используются молоко, жирные сливки, сахар и ароматизаторы, такие как фрукты, ягоды или шоколад. Точные количества варьируются в зависимости от рецепта, но этапы обработки аналогичны.

Молоко состоит из всего, что необходимо молодой корове для роста и развития: воды, жиров, углеводов, белков, минералов и витаминов. Эти компоненты по-разному реагируют при замораживании.

Когда смесь ингредиентов мороженого охлаждается, небольшие группы молекул воды собираются в крошечные кристаллы льда. Размер кристаллов льда определяет вкус мороженого: чем меньше кристаллы, тем нежнее ощущение.

Если кристаллизация не контролируется должным образом, эти кристаллы могут стать очень большими. В мороженицах (коммерческих или для домашнего использования) образуются мелкие кристаллы льда путем перемешивания или взбивания жидкости во время ее замерзания. Это заставляет молекулы воды двигаться и предотвращает рост кристаллов.

В процессе смешивания также используется воздух, который является секретным ингредиентом, придающим мороженому более легкую текстуру.

Жир в молоке существует в виде шариков, окруженных белками. Эти белки связывают жир и воду, помогая удерживать жиры во взвешенном состоянии. (Молоко выглядит белым, потому что свет рассеивается от этих жировых шариков.)

Эти молекулы молочного жира имеют разные свойства при разных температурах. При комнатной температуре они полутвердые (например, сливочное масло), а при температуре 0 ℃ они примерно на две трети твердые.

Жировые шарики могут слипаться — поэтому поверх необработанного молока получается слой сливок. Процесс, называемый гомогенизацией, пропускает молоко через небольшое отверстие под очень высоким давлением, разбивая большие жировые шарики на более мелкие. В результате этого процесса образуется множество маленьких жировых шариков — целых триллион на литр. Гомогенизированное молоко гарантирует равномерное замораживание смеси, а отделенные жиры не прилипнут к смесительному оборудованию.

Замораживание жировых шариков приводит к их слипанию, а окружающие белки действуют как мосты к другим молекулам жира и кристаллам льда. Эти жиры тают во рту, придавая сливочный оттенок и вкус.

Сахар и другие растворенные в молоке ингредиенты также необходимы для окончательной текстуры мороженого. Присутствие сахаров в воде снижает температуру замерзания смеси ниже 0 ℃.

Вот почему это важно. Когда начинают формироваться кристаллы льда, концентрация сахаров и других растворенных веществ в незамерзшей жидкости увеличивается, что еще больше снижает ее температуру замерзания. К тому времени, когда образуется большая часть кристаллов льда, полученная жидкость очень сконцентрирована в сахаре.

Эта концентрированная жидкость, известная как «сыворотка», связывает кристаллы льда, твердые жировые шарики и пузырьки воздуха. Сыворотка остается жидкой при температуре значительно ниже 0 ℃ и придает смеси достаточную гибкость, поэтому мороженое можно по-прежнему брать в руки или формовать.

Таким образом, уникальные химические свойства воды, жиров, белков и сахаров объединяются с воздухом, образуя смесь твердых, жидких и газовых веществ, которую мы знаем и любим.

То, что называется «мороженым», на самом деле регулируется кодексом пищевых стандартов. Вот почему не все замороженные десерты можно по закону называть мороженым, ведь они не содержат достаточного количества молочного жира.

Существует множество вариаций стандартного рецепта мороженого. В джелато используется больше сахара, меньше воздуха и обычно меньше жиров и других твердых веществ. В сорбетах нет молочных продуктов, и они обычно содержат больше сахара, но исторически в качестве источника белка использовались яйца или желатин.