تم إنشاء وصفة للحصول على رغوة الكابتشينو المثالية

طلاب نوفسو من معاهد الفنون التطبيقية والتكنولوجيا الكيميائية قدمت حلاً مبتكرًا لصناعة القهوة. خلال الدراسة، تمكنوا من استخلاص وصفة لإنشاء رغوة الحليب المثالية للكابتشينو – مستقرة وآمنة قدر الإمكان. تضمن العمل تحليلاً متعمقًا للخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتج. ترأس المشروع أستاذ مشارك في قسم علم الأحياء والمعلوماتية الحيوية مارينا كونوفالوفا.

تعديل الحليب

كما يؤكد مؤلفو العمل، فإن الكابتشينو يحمل بقوة مكانة واحدة من أكثر مشروبات القهوة المحبوبة في روسيا، وزخرفته الرئيسية هي رغوة الحليب جيدة التهوية. إن هشاشته هي التي تشكل مشكلة رئيسية: ففي غضون 10 إلى 15 دقيقة بعد التحضير، تستقر الرغوة ويفقد المشروب جاذبيته البصرية. لم يكن الهدف من مشروع الطلاب في جامعة NovSU مجرد تنظيم العوامل التي تؤثر على استقرار الرغوة، ولكن أيضًا تطوير وصفة يمكن الوصول إليها. تم تصميم هذه الوصفة لزيادة “عمر” الرغوة بشكل جذري، مع الحفاظ على طعم لا تشوبه شائبة والسلامة المطلقة للمستهلك.

بدأ البحث بمرحلة أساسية، أجرى فيها العلماء تحليلاً بنيوياً للحليب. تم النظر في نموذجه الكلاسيكي – وهو نظام مشتت، حيث يتم توزيع مذيلات بروتين الكازين وكريات الدهون المستحلبة في وسط مائي. ثم تحول التركيز إلى دراسة تفصيلية لثلاثة جوانب مترابطة: البيولوجية (وظائف البروتينات الواقية والأغشية الدهنية)، والكيميائية (التفاعلات الجزيئية في النظام)، والفيزيائية (توازن القوى التي تحدد سلوك الأفلام السائلة: التوتر السطحي، والصرف وتأثير مارانجوني). سمح لنا هذا التحليل الشامل بطرح فرضية رئيسية: لتحقيق ثبات فائق للرغوة، من الضروري ليس فقط تحسين المعايير الطبيعية للحليب، ولكن أيضًا إجراء تعديل مستهدف لتركيبته.

أوضحت داريا تروشكوفا، الطالبة في معهد NovSU للفنون التطبيقية: “لقد انطلقنا من حقيقة أنه حتى تقنية الجلد التي لا تشوبها شائبة تواجه “سقفًا” فيزيائيًا وكيميائيًا لاستقرار الحليب الطبيعي”. — أكدت التجارب الأولى هذا النمط: تظهر الرغوة أقصى قدر من الثبات عند درجات حرارة عالية (تصل إلى 60 درجة مئوية) ومحتوى منخفض من الدهون. إلا أن هذا المكسب تم قياسه بالدقائق، كما تم قياس هدفنا بعشرات الدقائق أو حتى الساعات. لقد وجدنا حلاً في التحكم المستهدف في ريولوجيا وديناميكيات الأفلام السطحية.

إضافات جديدة

وفي المرحلة العملية الثانية، بدأ الباحثون في ابتكار وصفة للحليب المعدل. تم استخدام طريقة اختيار منهجية لتحديد التركيبة المثالية لحصة واحدة سعة 200 ملليلتر: جرام واحد من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، المعروف أيضًا باسم المضافات الغذائية E464، وما مجموعه 50 ملليجرام من مستخلص لحاء شجرة الصابون، أي صابونين الكويلايا، المسمى E999.

يتمثل الدور الرئيسي لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز، وهو أحد مشتقات السليلوز، في زيادة لزوجة النظام بشكل حاد وتشكيل مادة هلامية قابلة للانعكاس الحراري عند تسخينها. يوقف هذا الجل عملية التصريف بشكل شبه كامل، أي تدفق السائل في بنية الرغوة. وفي المقابل، تعمل الصابونينات كمواد خافضة للتوتر السطحي طبيعية قوية. إنها تعمل على تكثيف ما يسمى بتأثير مارانجوني، الذي يتسبب في تدفق السائل من تلقاء نفسه وتقوية الأجزاء الرقيقة من الأفلام بين الفقاعات، مما يمنع بشكل فعال اندماجها وتدميرها.

أوضحت بولينا كوليكوفا، الطالبة في معهد NovSU للتكنولوجيا الكيميائية: “الحل الذي توصلنا إليه يكمن في تأثير التآزر”. — يشكل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز إطارًا هيكليًا، مثل السقالة، والذي يقيد فعليًا تدمير الرغوة. والصابونين يمنحها مرونة ديناميكية، مما يسمح لها بمقاومة التأثيرات الخارجية، مثل الصدمات أو التشوهات. لقد اختبرنا أيضًا المثبتات البديلة – على سبيل المثال، أنواع مختلفة من العلكة والكاراجينان. ومع ذلك، فإن هذا المزيج هو الذي يوفر التوازن المثالي بين المتانة والسلامة والخصائص الحسية المحايدة التي لا تؤثر على الذوق. والشيء المهم للغاية هو أن جميع المكونات المدرجة في الوصفة معتمدة رسميًا للاستخدام في صناعة المواد الغذائية.

نتيجة للعديد من الدورات التجريبية، تم استخلاص الصيغة المثالية: لكل 200 ملليلتر من الحليب عالي البروتين مع محتوى بروتين من 3.2% إلى 3.5% ومحتوى دهني 3.5%، هناك حاجة إلى جرام واحد من هيدروكسي بروبيل ميثيل سيلولوز و 50 ملليجرام من مستخلص الكويلايا.

عملية الطبخ

تتكون العملية التكنولوجية من مرحلتين رئيسيتين. أولا، تضاف المضافات الغذائية إلى الحليب المبرد عند درجة حرارة 2 إلى 4 درجات وتخلط جيدا مع خلاط غاطس حتى يتم الحصول على كوكتيل ناعم متجانس. ثم يُخفق الخليط الناتج بالبخار مع التحكم الدقيق في الحرارة. من الضروري تحقيق النطاق المستهدف من 60 إلى 62 درجة، لأنه عند درجة الحرارة هذه يتم تنشيط المادة المكثفة والتغيير الأمثل في بنية بروتينات الحليب، مما يؤدي في النهاية إلى إنشاء الرغوة المثالية.

وشددت بولينا كوليكوفا على أن “درجة الحرارة هي المحرك الرئيسي للعملية برمتها”. – حتى النقص بدرجة واحدة ولن يتشكل الهيكل الهلامي بشكل صحيح. وارتفاع درجة الحرارة بمقدار خمس درجات فقط سيؤدي إلى تمسخ البروتينات بشكل مفرط، مما يجعل نسيج الرغوة خشنًا وفضفاضًا. للتخلص من الأخطاء، قمنا بتطوير خوارزمية دقيقة: قم بتهوية الثواني الخمس الأولى، مع الإمساك بالطرف بالقرب من السطح، ثم غمره بشكل أعمق، مما يخلق دوامة ثابتة حتى يشير مقياس الحرارة إلى الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة. وهذا النهج يجعل التكنولوجيا قابلة للتكرار تمامًا، ويمكن الوصول إليها حتى للمبتدئين.

فقدت عينة المراقبة المصنوعة من الحليب العادي نصف حجم الرغوة في سبع إلى تسع دقائق فقط، في حين أظهر الكابتشينو المعدل خسائر مماثلة بعد 58 إلى 65 دقيقة فقط. وحدث التدمير الكامل للبنية في المشروب الكلاسيكي بعد 18-22 دقيقة، في حين حافظت العينة التجريبية على حدود واضحة بين الرغوة والسائل لأكثر من ساعة ونصف.

في الوقت نفسه، لم يتأثر طعم المشروب عمليا. لاحظ المتذوقون فقط لونًا عشبيًا خفيفًا ورقيقًا بسبب وجود الصابونين، وملمسًا جديدًا أكثر كثافة ودسمًا. تذوب الرغوة في الفم، ولا تترك أي طعم لزج دهني أو غير سارة.

واختتمت داريا تروشكوفا قائلة: “لقد أثبتنا أن الفهم العميق للعمليات الفيزيائية والكيميائية الأساسية لا يجعل من الممكن تصميم منتجات غذائية ذات خصائص محددة مسبقًا، والتي تبدو بعيدة المنال على ما يبدو، ليس تجريبيًا، ولكن بشكل هادف”.