Vzduch a overrun

Definice overrun, jeho měření, optimální hodnoty pro různé typy zmrzlin, mechanismus stabilizace pěny a vliv na vnímání chuti, sladkosti a krémovosti.

Definice overrun, jeho měření, optimální hodnoty pro různé typy zmrzlin, mechanismus stabilizace pěny a vliv na vnímání chuti, sladkosti a krémovosti.

1. Co je overrun

Overrun = nárůst objemu produktu díky zatažení vzduchu během šlehání ve zmrzlinovém výrobníku, vyjádřený v procentech objemu mixu.

$$\text{Overrun %} = \frac{V_{\text{zmrzlina}} - V_{\text{mix}}}{V_{\text{mix}}} \times 100$$

V praxi se snadněji měří přes hmotnost (při stejném objemu kelímku):

$$\text{Overrun %} = \frac{m_{\text{mix}} - m_{\text{zmrzlina}}}{m_{\text{zmrzlina}}} \times 100$$

Příklady:

• 100 g mixu → 150 g zmrzliny v 200 ml kelímku → overrun 33 % (kelímek nabobtnal o 33 %)
• 100 g mixu → 200 g zmrzliny v 300 ml kelímku → overrun 50 %
• 100 g mixu → 100 g zmrzliny v 200 ml kelímku → overrun 100 %

Zdroj: Goff, H. D. & Hartel, R. W. (2013). Ice Cream, 7th Ed. Springer, kap. 6.

2. Optimální overrun podle typu

Pravidlo regulatoriky (USA, FDA 21 CFR 135.110): zmrzlina musí mít minimálně 0,5 kg pevných látek na galon — implicitně limituje overrun (cca max 100 %, jinak je produkt „příliš nadýchaný”).

V EU obecné nařízení nestanovuje overrun limit, ale označení „zmrzlina” vs. „krémová zmrzlina” vs. „mléčná zmrzlina” je definováno složením, ne overrunem.

3. Mechanismus zatažení a stabilizace vzduchu

3.1 Vznik bublin ve výrobníku

Ve zmrzlinovém výrobníku (kontinuální freezer nebo batch freezer) probíhají současně tři procesy:

1. Chlazení a tvorba ledových krystalů na stěně válce
2. Mechanické zatažení vzduchu rotujícím šnekem („dasher”)
3. Drcení vzduchu na malé bublinky 20–50 μm

3.2 Stabilizace bublinek

Bublinka vzduchu v mixu je termodynamicky nestabilní (Laplaceův tlak ji chce zhroutit). Stabilizují ji 3 mechanismy:

1. Adsorpce proteinů na rozhraní vzduch/voda — kasein a syrovátkový protein vytvářejí elastickou skořápku
2. Adsorpce tukových globulí na povrchu bublinky — částečně koalescovaný tuk (viz tuky-ve-zmrzline.md a emulgatory-ve-zmrzline.md) tvoří „brnění” kolem bublinky
3. Vysoká viskozita séra (díky stabilizátorům, vlákninám) — zpomaluje drainage a Ostwaldovo zrání bublinek

3.3 Co zhoršuje stabilitu pěny

• Příliš vysoký tuk (> 18 %) — emulze se stává příliš stabilní, méně tuku adsorbuje na bublinky
• Nedostatek proteinu (< 3 %) — slabá proteinová skořápka
• Příliš nízká viskozita — bublinky se rychle spojují
• Nedostatek emulgátoru — slabá částečná koalescence → tuk neadsorbuje na bublinky
• Vysoká teplota při šlehání (> −4 °C) — tuk je příliš tekutý

Zdroj: Goff, H. D., Verespej, E. & Smith, A. K. (1999). A study of fat and air structures in ice cream. International Dairy Journal, 9(11), 817–829.

4. Měření overrun v praxi

4.1 Hmotnostní metoda (nejjednodušší)

1. Zvážit prázdný kelímek o definovaném objemu (např. 100 ml)
2. Naplnit kelímek mixem, zarovnat, zvážit → m_mix
3. Naplnit identický kelímek hotovou zmrzlinou (rovnou ze strojku, bez bublin), zarovnat, zvážit → m_zmrzlina
4. Spočítat: $\text{Overrun} = (m_{\text{mix}} - m_{\text{zmrzlina}}) / m_{\text{zmrzlina}} \times 100 %$

4.2 Hustota

Zmrzlinový mix má hustotu cca 1,06–1,10 g/ml. Při 100 % overrun má hotová zmrzlina cca 0,53–0,55 g/ml.

5. Vliv overrun na produkt

5.1 Senzorické důsledky

Důsledek: zmrzlina se stejnou recepturou ale jiným overrun chutná úplně jinak. Vyšší overrun obvykle vyžaduje více aromatické látky a více cukru v receptuře pro stejnou intenzitu chuti.

Zdroj: Roland, A. M., Phillips, L. G. & Boor, K. J. (1999). Effects of fat content on the sensory properties, melting, color, and hardness of ice cream. Journal of Dairy Science, 82(1), 32–38.

5.2 Ekonomický důsledek

Vzduch je „zdarma”. Vyšší overrun = více objemu z jednoho kg mixu = nižší cena za litr. Proto „economy” americké zmrzliny mají overrun až 120 %.

5.3 Texturní důsledek

• Příliš nízký overrun (< 20 %) — zmrzlina je tvrdá, „cementová”, nelze ji nabrat lžičkou bez vyhřátí
• Optimální — vzdušná struktura zlepšuje serviceability
• Příliš vysoký overrun (> 130 %) — zmrzlina je „pěnová”, chutná „vzdušně” / prázdně, rychle taje

6. Praktická doporučení

6.1 Pro řemeslnou výrobu (gelaterie, kavárna)

• Cíl 25–40 % overrun — typické pro italské gelato a artisan zmrzliny
• Batch freezer je obvykle nastaven na nižší overrun než kontinuální freezer
• Při nedostatečném overrun zkontrolovat: viskozitu mixu (málo stabilizátoru?), teplotu šlehání, množství proteinu

6.2 Pro průmyslovou výrobu

• Cíl 80–100 % — kontinuální freezer s aerátorem (přesně dávkovaný vzduch)
• Klíčový je konstantní overrun pro hmotnostní bilanci kelímku

6.3 Specialitní typy

• Soft-serve — nižší overrun (30–60 %) kvůli stabilitě po extruzi při vyšší teplotě (−5 °C)
• Mražený jogurt — overrun zde balancuje hmotnost vůči levnější surovině

7. Souvislost s ostatními složkami

• Tuk: příliš vysoký tuk omezuje overrun (viz tuky-ve-zmrzline.md)
• Proteiny: zdroj pěnotvorné aktivity (viz proteiny-ve-zmrzline.md)
• Emulgátory: zlepšují stabilitu pěny přes částečnou koalescenci (viz emulgatory-ve-zmrzline.md)
• Stabilizátory: zvyšují viskozitu séra → stabilnější pěna (viz stabilizatory-ve-zmrzline.md)
• Cukry / sušina: příliš vysoká TS brání zatažení vzduchu

8. Reference

• Goff, H. D. & Hartel, R. W. (2013). Ice Cream, 7th Ed. Springer.
• Goff et al. (1999). International Dairy Journal 9(11).
• Roland et al. (1999). Journal of Dairy Science 82(1).
• FDA 21 CFR 135.110 — Frozen Desserts standard