Chất ổn định trong kem

Chất ổn định là chất phụ gia không thể thiếu trong kem sản xuất theo qui trình công nghiệp. Tỷ lệ trong kem của chất ổn định là khoảng 0.15% – 0.35%. Trong nguyên liệu làm kem, chất ổn định thường được trộn chung với chất nhũ hóa và bán dưới dạng hỗn hợp ổn định – nhũ hóa. Chất ổn định là phụ gia an toàn và trong nhiều món ăn, nó được xem là thực phẩm ( ví dụ như rau câu hay còn gọi là agar là chất ổn định đấy 😉 . Trong kem homemade, chất ổn định cũng được khuyến khích sử dụng để cấu trúc của kem được mềm mượt, dẻo và lâu tan chảy. 

1. Chất ổn định là gì

Hiểu một cách đơn giản thì chất ổn định là chất làm cho nước từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái đặc. Trong khoa học thì người ta gọi đó là độ nhớt (viscosity). Độ nhớt càng lớn thì nước càng đặc.  Mỗi chất ổn định đều có độ nhớt khác nhau và nhiệt độ để tạo ra độ nhớt cũng khác nhau.

 

Rau câu giòn – từ agar là chất ổn định chiết xuất từ tảo vàng 

 

Hầu hết các chất ổn định đều có cấu tạo là chuỗi polysaccharides có nguồn gốc từ thực vật. Ví dụ như alginates và carrageenans (từ tảo), locust bean gum và guar gum (từ hạt cây), pectin (từ trái cây) và sodium carboxymethyl cellulose (từ bông vải). Ngoài ra thì xanthan gum có được từ vi khuẩn Xanthomonas campestris và gelatin thì có nguồn gốc từ da hoặc xương động vật. 

Mặc dù có nguồn gốc tự nhiên nhưng theo luật thì các chất ổn định được coi như phụ gia thực phẩm nên liều lượng và loại thực phẩm để cho vào được qui định cụ thể theo từng quốc gia. Về mặt dinh dưỡng thì chất ổn định là nguồn cung chất xơ hòa tan có tác dụng tốt với hệ tiêu hóa. 

2. Công dụng của chất ổn định 

Chất ổn định cải thiện đánh kể cho cấu trúc của kem: 

  • Giảm kích thước các tinh thể băng nên kem sẽ mềm mượt hơn
  • Góp phần giữ các bọt khí nên làm kem luôn bông xốp.
  • Làm kem lâu tan chảy
  • Giữ cho thể tích của khối kem luôn không đổi và làm chậm quá trình mất nước trong suốt quá trình lưu trữ.

Công dụng đầu tiên của chất ổn định là làm giảm kích thước của các tinh thể băng trong kem. Tinh thể băng càng lớn thì cấu trúc kem càng thô ráp. Tinh thể băng bắt đầu xuất hiện khi bạn cho hỗn hợp nguyên liệu vào máy làm kem. Khi kem được chuyển vào ngăn đông của tủ lạnh, kích thước của các tinh thể băng ngày càng phát triển lớn hơn. Đấy là do nhiệt độ của máy làm kem và trong tủ đông không đồng nhất ở các vị trí. Khi nhiệt độ bị biến động, các tinh thể băng sẽ tan chảy và sau đó đóng băng lại. Trong quá trình tan chảy, các phân tử nước di chuyển và kết hợp với nhau, nên sẽ làm xuất hiện các tinh thể băng có kích thước lớn hơn. Nhiệm vụ của chất ổn định là hạn chế sự di chuyển tự do của các phân tử nước, nên khi nhiệt độ bị biến động, chất ổn định ngăn chặn các tinh thể băng tan chảy tìm và nối các tinh thể băng hiện có.

(a) : tinh thể băng có kích thước nhỏ; (b) và (c): tinh thể băng kết hợp với nhau và lớn dần lên trong quá trình lưu trữ kem

 

Nếu kem có kích thước bong bóng khí lớn (air bubbles) thì cấu trúc của nó cũng kém mịn. Cũng giống như tinh thể băng, các bong bóng khí có thể tăng thể tích và giảm về số lượng trong quá trình lưu trữ. Khi các bong bóng khí di chuyển, chúng sẽ chạm vào nhau và sẽ kết hợp tạo thành bong bóng khí lớn hơn.  Độ nhớt có được từ chất ổn định sẽ làm dày lớp màng quanh các bong bóng khí, làm cho chúng ít có cơ hội tiếp cận gần nhau  😉 . 

Bạn sẽ chẳng thể nào nhởn nhơ thưởng thức ly kem mát lạnh mà vừa mới múc ra chỉ chưa đến 30 giây kem đã tan chảy thành nước 😆 . Với chất ổn định, kem sẽ tan chảy chậm hơn do chúng tạo mạng lưới liên kết các phân tử nước lại với nhau. Tốc độ tan chảy của kem cũng bị ảnh hưởng bởi các bọt khí có trong kem. Kem có bọt khí nhỏ tan chảy chậm hơn đáng kể và giữ được hình dạng tốt hơn là kem có ít bọt hơn và bong bong khí lớn hơn. Và chất ổn định làm cho kem có nhiều bọt khí nhỏ hơn trong quá trình quay kem.

 

Ice cream meltdown test. From Goff & Hartel (2013).
Thí nghiệm chứng minh tốc độ tan chảy của kem khi không có chất ổn định ( hình a) và khi có chất ổn định (hình b) ( trích từ sách Ice cream – tác giả Goff & Hartel )

 

Do chất ổn định làm giảm kích thước của tinh thể băng và bong bóng khí, nên làm cấu trúc kem mịn hơn. Khi cho kem vào miệng, bạn sẽ cảm giác kem tan chầm chậm mượt mà trong từng thớ lưỡi, đấy là do độ nhớt mà chất ổn định mang lại đấy  😉 . Chất ổn định cũng như lớp mặt nạ bao quanh các tinh thể đá làm bạn sẽ bớt phát hiện sự hiện diện của chúng trong kem.

3. Các chất ổn định sử dụng trong kem 

Không phải chất ổn định nào cũng bán phổ biến trên thị trường để bạn có thể mua được. Một số chất ổn định mà các bạn làm kem homemade dễ mua được ở siêu thị như carragenan (là rau câu dẻo), gelatin (tại các cửa hàng chuyên bán đồ làm bánh)  hoặc xanthan gum, guar gum ( tại các website như Lazada, Shopee hay Sendo). 

  • Tinh bột (starch) 

Ngày xưa, khi những chất ổn định như gum chưa phổ biến, người ta thường sử dụng tinh bột ngô ( corn starch) hoặt tinh bột khoai mì (tapioca starch) để tạo sánh cho hỗn hợp nguyên liệu kem. Ngày nay,  loại tinh bột này không còn được ưu chuộng nữa vì đã có những chất ổn định khác có tính năng tốt hơn và không gây cảm giác ‘bột’ khi bạn thưởng thức kem  😆 

tinh bột từ ngô

Các loại tinh bột (starch) để tạo đặc trong làm bánh

  • Các loại gum được sản xuất từ cây cỏ

Gum là chất ổn định được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp làm kem. Gum ngăn chặn sự phát triển của tinh thể băng tốt hơn bất kỳ thành phần nào khác. Ngoài ra gum được sử dụng để thay đổi kết cấu của kem theo theo ý muốn mà không ảnh hưởng đến hương vị của kem vì chúng gần như không mùi và không màu. 

Xanthan gum

Xanthan gum là một sản phẩm của quá trình lên men từ vi khuẩn Xanthomonas campestris khi cho chúng ăn đường  😉 . Đây là chất ổn định rất tốt khi nó hòa tan được cả ở nước nóng hoặc lạnh. Độ nhớt mà nó tạo ra không thay đổi theo nhiệt độ và khả năng chống đóng băng rất cao. Xanthan gum kết hợp tốt với các chất tạo gum khác và môi trường acid là nơi mà nó hoạt động tốt nhất. 

Guar gum

Guar gum được chiết xuất từ hạt đậu guar. Đây là loại đậu phổ biến trong các món ăn của Ấn Độ. Guar gum được sử dụng làm chất ổn định từ năm 1950. Guar gum không làm giảm kích thước tinh thể đá tốt như Locust bean gum nhưng dù sao thì nó cũng tạo độ nhớt cho kem 😉 và nó tan trong nước ở nhiệt độ thấp. Guar gum và Locust bean gum là cặp đôi hoàn hảo bổ trợ cho nhau trong việc tạo kết cấu cho kem. 

Đậu guar và guar gum

Locust bean gum (INS 410) 

Locust bean gum (LBG – carob gum) được chiết từ hạt của cây Ceratoniasiliqua ở vùng Địa Trung Hải. LBG chỉ hòa tan một phần trong nước lạnh và bạn phải gia nhiệt đến nhiệt độ ≥ 85oC thì nó mới tan hoàn toàn. 

Hạt cây Ceratoniasiliqua

 

Carrageenans (INS 407)

Carrageenans được chiết xuất từ tảo đỏ. Đây là chất ổn định mà bạn có thể dễ dàng mua ở các siêu thị vì tên gọi khác của nó là rau câu dẻo 😉 . Carrageenans tác dụng vừa phải trong việc giảm kích thước của các tinh thể băng nhưng chúng có tác động mạnh mẽ đến kết cấu, tạo ra cảm giác tan chảy trong miệng khi bạn ăn kem 😎 . 

tảo đỏ – dùng để chiết xuất Carrageenan

 

Carrageenan có 3 loại cấu trúc phân tử khác nhau là Lambda, Lota và Kappa.  Lota và Kappa Carrageenans tạo thành gel với sữa vì vậy thường được sử dụng nhiều hơn trong sherbet và kem ít béo. Trong khi Lambada được sử dụng trong các loại kem có đủ chất béo để ổn định mà không cần gelling.

Sodium Alginate (INS 412)

Sodium Alginate  cũng được chiết xuất từ rong biển, đó là loại tảo bẹ nâu được tìm thấy ở những vùng nước lạnh. Nó hòa tan trong nước lạnh nhưng lại hydrat tốt nhất ở niệt độ từ 68 đến 71oC. Chất này làm nhiệm vụ rất tốt trong việc tạo cho kem cấu trúc mượt mà do nó giữ cho các tinh thể băng luôn ở kích thước nhỏ.  Sodium Alginate tạo thành gel với sữa, vì thế nó phổ biến trong các loại kem ít béo.

 

tảo bẹ nâu (Brown Kelp Seaweed) – dùng để sản xuất Sodium Alginate

Carboxymethyl cellulose (INS 466)

Carboxymethyl cellulose (CMC) hay còn gọi là  cellulose gum ađược sản xuất từ   cellulose của cây bông. Đây là chất ngăn chặn rất tốt sự phát triển của tinh thể băng so với Locust Bean GUm (LBG) và tạo độdai cho kem tương tự như Guar Gum. 

Carboxymethyl cellulose (CMC)
  • Các chất ổn định khác

Pectin (INS 440)

Pectin là chất chiết từ vỏ cam quýt (citrus) hoặc từ bã táo ( apple pomace). Pectin sử dụng phổ biến trong mứt (jam). Hầu hết các loại trái cây đều chứa pectin nhưng hàm lượng khác nhau. Một số hoa quả như táo và quả lý chua (gooseberrie) chứa lượng pectin đủ để tạo gel trong khi dâu và cherry thì người ta phải thêm pectin để tạo gel. 

Kết quả hình ảnh cho pectin

 

Gelatin (INS 441)

Gelatin có nguồn gốc từ collagen động vật ( chiết từ da trâu, bò, heo…). Gelatin ngăn chặn rất tốt sự phát triển của tinh thể băng và mang lại cho kem cấu trúc mịn đẹp, . Gelatin sử dụng phổ biến trong làm bánh (panna costa, mousse), tuy nhiên nó không được ưu chuộng trong làm kem do có nguồn gốc từ động vật. Trên thị trường thì gelatin được bán theo dạng lá hoặc bột.

gelatin dạng bột

Gelatin – tìm hiểu về Bloom

4. Sử dụng chất ổn định như thế nào 

Chất ổn định phải sử dụng với liều lượng thích hợp chứ không phải bạn muốn cho bao nhiêu tùy ý  Hàm lượng chất ổn định trong kem tỉ lệ nghịch với hàm lượng chất béo có trong kem, nghĩa là chất béo trong kem càng cao thì chất ổn định càng thấp. Sử dụng quá tay chất ổn định thì kem sẽ lâu tan chảy, làm giảm lượng khí có trong kem nhưng cũng sẽ làm kem cứng hơn.  Sử dụng một cân chuẩn có độ đo đến 0.1g là cách tốt nhất để bạn kiểm soát lượng chất ổn định. 

Bảng tham khảo liều lượng chất ổn định – trích từ sách của Goff & Hartel (2013) – ice cream

 

Để tránh bị đóng cục khi pha vào sữa, bạn cần trộn trước chất ổn định với đường. Bạn nên nhớ rằng khi chúng bị đóng cục thì sẽ không phát huy hiệu quả khả năng tạo nhớt cho kem. Khi đã cho vào hỗn hợp rồi, bạn cần dùng máy xay cầm tay hoặc dùng máy sinh tố để khuếch tán chúng trong sữa hơn là dùng phới lồng. Mỗi chất ổn định đều có nhiệt độ riêng để phân tán trong nước hay còn gọi là ngậm nước (hydrated) khác nhau. Có chất thì tan trong nước lạnh, có chất lại tan trong nước nóng và tốc độ tan trong nước cũng khác nhau nên bạn cần nắm rõ. Ví dụ như Locust Bean Gum cần được làm nóng đến khoảng 85 ° C) trong khi Guar gum và Xanthan Gum thì  hydrat hóa ở nhiệt độ phòng. Và Guar  gum cần tới một giờ để hydrat hóa hoàn toàn nhưng Xanthan gum thì tan trong nước nhanh hơn nhiều.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *