Toidutehnoloogia alused-Praktikum-Faasisiire ja jäätise valmistamine (0)

Toidutehnoloogia alused, Praktikum, Faasisiire ja jäätise valmistamine

Faasisiire ja jäätise valmistamine

Toidutehnoloogia osakond , Keemia ja biotehnoloogia  instituut
Tallinna Tehnikaülikool Sissejuhatus Kehade soojendamisel või jahutamisel võib keha minna ühest olekust teise. Selliseid struktuurseid muutusi
nimetatakse faasiüleminekuteks. Normaalrõhul (101,3 kPa = 1 atm) tekib  puhtast  veest jää, kui temperatuur
langeb mõnevõrra alla 0 °C ja jää sulab, kui temperatuur tõuseb nullist kõrgemale. (1) On teada, et võrreldes  puhaste  lahustite külmumistemperatuuriga külmuvad  lahused  tavaliselt madalamal
temperatuuril (1). Külmumistemperatuur on temperatuur, kus vedelik muutub  tahkeks . Segu külmumisel,
esimesed  tahked  osakesed, mis tekivad, on teistsuguse struktuuriga võrreldes vedelikuga. Tekkinud tahked
osakesed muudavad järk-järgult ülejäänud vedeliku struktuuri. Tavaliselt viisil mis ühtlaselt langetab
külmumistemperatuuri (3). Lahuse külmumistemperatuur sõltub tema kontsentratsioonist ning lahusti
iseloomust. Kui lahustunud aine on  elektrolüüt , siis osakeste arv lahuses ei ole võrdne molekulide arvuga
lahuses, vaid on sellest suurem molekulide ioonideks dissotsieerumise tagajärjel. Järelikult kasvab lahuses
osakeste üldine kontsentratsioon, mis viib külmumistemperatuuri väärtuse muutumisele. Sellist
külmumistemperatuuri muutust on võimalik ära kasutada näiteks talvel jäiste teede sulatamiseks või kodus
jäätise valmistamiseks (1). Vedel  lämmastik , mille  keemistemperatuur  on –196 °C, külmutab jäätisesegu koheselt. Kiire külmutamise
tagajärel  jäävad jäätisesse väga väikesed jääkristallis,  mistõttu  on  tekstuur  kreemine. Teine  populaarne  viis
vedela  lämmastiku kasutamiseks jäätise valmistamisel on jäätisepärlid (ingl. k. dippin’  dots ) (2). Selleks
tuleb lisada jäätisesegu vedelale lämmastikule (1). Materjalid 1. Meetodi jaoks läheb vaja:  termomeeter , ca 500 ml  anum , anum vee lisamiseks, anum jää lisamiseks, külm  kraanivesi , jää (ca 400 g), sool, kaalud, kaalutopsid ja  lusikas . 2. Meetodi jaoks läheb vaja: 2 suurt sulguriga Minigrip  kotti  (ca 4 l), 1 väike sulguriga Minigrip  kott (ca 500 ml), kaalud, kaaluanumad, pajalapid/ rätik , 90 g vahukoort (Tere  vahukoor  35% (Tere AS)),
100 g piima ( Alma  piim 2,5% ( Valio  Eesti AS)), 20 g suhkrut, ¼ tl vaniljeekstrakti, 600 g jääd ja 200
g soola. 3. Meetodi jaoks läheb vaja: kaalud, kaaluanumad, 180 g vahukoort (Tere vahukoor 35% (Tere AS)), 200 g piima (Alma piim 2,5% (Valio Eesti AS)), 40 g suhkrut, ½ tl vaniljeekstrakti (või mõnda muud
maitseainet), ca 2 liitrit  vedelat  lämmastiku, ca 3 L roostevabaterasest  kauss , suur puulusikas,
serveerimiseks  kausikesed ja lusikad, kaitsekindad ja  prillid  vedela lämmastiku kasutamiseks.
4. Meetodi jaoks läheb vaja: kaalud, kaaluanumad, 180 g vahukoort (Tere vahukoor 35% (Tere AS)), 200 g piima (Alma piim 2,5% (Valio Eesti AS)), 40 g suhkrut, ½ tl vaniljeekstrakti (või mõnda muud
maitseainet), kauss jäätisesegu valmistamiseks, ca 1 liitrit vedelat lämmastiku,  termos , süstal
tilgutamiseks, kauss jää pärlite jaoks, serveerimiseks kausikesed ja lusikad, kaitsekindad ja -prillid
vedela lämmastiku kasutamiseks. Meetodid 1. Soola mõju vee külmumistemperatuurile Töö käik:
1. Valada 200 ml külma kraanivett  anumasse .
2. Lisada ca 100 g jääd ja segada kiiresti.
3.  Segamise  ajal mõõta jäävanni temperatuur. Oodata kuni temperatuuri näit on stabiliseerunud 5-
10 sekundiks enne kui kirjutada näitu üles. Ootamise ajal jää osaliselt sulab ja jahutab vett kuni
lahuse temperatuur jõuab sellisele temperatuurile, kus jää enam ei sula.
4. Kohe peale temperatuuri mõõtmist eemaldada anumast jää ja mõõta vee lõpp maht ning märkida see
ülesse. Mahtu võib mõõta mensuuriga või kaaluda vee mass (arvutada soola mass tulemusest
maha!) ja viia see üle ml kasutades vee  tihedust  (1 g/ml). See on vajalik, kuna osa jääst on
ilmselt sulanud ja soolakontsentratsiooni arvutamiseks tuleb teada vee kogumahtu, kus see on
lahustunud.
5. Valada vesi ära.
6. Viia uuesti anumasse 200 ml külma kraanivett. Lisada vette 5 g soola, lahustada see. Seejärel lisada jääd
(ca 100 g).  Korrata  tegevusi 4-6.
7. Viia uuesti anumasse 200 ml külma kraanivett. Lisada vette 10 g soola, lahustada see. Seejärel lisada
jääd (ca 100 g). Korrata tegevusi 4-6.
8. Viia uuesti anumasse 200 ml külma kraanivett. Lisada vette 20 g soola, lahustada see. Seejärel lisada
jääd (ca 100 g). Korrata tegevusi 4-6.
9. Kui on kogutud kõigi soolalahuste kohta andmed, siis seejärel arvutada soola kontsentratsioon vees (g/ml),
kasutades vee lõppmahtu.
10. Arvutada igale proovile külmumistäpi langus (°C/(g/ml)) ja kirjutada lõpptulemus tabelisse. Vastav
graafik   arvutustega  on allpool “Tulemused ja arutelu”. 2. Jäätise valmistamine kasutades vee muudetud külmumistemperatuuri Töö käik:
1. Täita suur Minigrip kott 600g jääga. Lisada kotti sool.
2. Panna väiksesse Minigrip kotti vahukoor, piim, suhkur ja  maitseaine  ( vanilje ,  kakao  vms). Sulgeda kott,
pressides niipalju õhku välja kui võimalik, et suurendada kontakti  kotis  oleva vedeliku ja väljaspool
oleva jää vahel, ning sulgeda kott korralikult.
3. Panna väike jäätiseseguga kott suurde, jääd ja soola sisaldavasse kotti. Panna kogu pakk teise suurde
kotti, et takistada võimalikku lekkimist.
4. Segada jäätisesegu käte vahel kuni  jäätis  muutub tahkeks. Võib kasutada pajalappe, käterätte  koti
hoidmiseks, et käed ei muutuks väga külmaks – see võimaldab  jäätist  paremini segada. Pidev
segamine  annab jäätisele hea  tekstuuri !
5. Eemaldada väike jäätisega kott suurest jääkotist ja kuivata see.  Avada  jäätisega kott  ettevaatlikult . Testida
konsistentsi lusikaga – kui see näib tahke ja maitsev, on jäätis valmis! Kui jäätis ei ole piisavalt tahke
enne kui jää on sulanud, siis lisada jääd ja soola juurde ja korrata punkti 4 kuni jäätis on valmis.
6. Kui jäätis on valmis, mõõta jäätise ja soola-jää-vee segu temperatuurid. Märkida need üles.
7.  Serveerida  jäätis. Hinnata jäätise  maitset  ja tekstuuri. Võrrelda erinevate meeskondade valmistatud jäätiste
tekstuure. Tuua välja erinevused. 3. Jäätise valmistamine kasutades vedelat lämmastikku Töö käik
1. Segada kõik jäätise koostisosad (vahukoor, piim, suhkur,  maitseained ) suures roostevabaterasest
kausis  kuni suhkur on sulanud.
2. Lisada aeglaselt veidi vedelat lämmastikku jäätisesegule. Oodata veidi ja seejärel segada puulusikaga.
3. Lisada vedelat lämmastikku vähehaaval ja segada jäätisesegu kuni kogu mass on ühtlase
konsistentsiga , külmunud.
ETTEVAATUST ! Vedela lämmastiku lisamisel tekib udu ja veidi lämmastikku võib anumast
välja pritsida!
4. Serveerida jäätis. Hinnata jäätise maitset ja tekstuuri. Võrrelda erinevalt valmistatud jäätiste tekstuure.
Tuua välja erinevused 4. Jäätisepärlite valmistamine kasutades vedelat lämmastikku Töö käik
1. Segada kõik jäätise koostisosad (vahukoor, piim, suhkur, maitseained) kausis
2. Valada termosesse ca 1 liitrit vedelat lämmastikku
3. Viia jäätisesegu süstlasse.
4. Tilgutada jäätisesegu vedelasse lämmastikku.
5. Kui kogu jäätisesegu on ära kasutatud, kasutada vahulusikat jääpärlite eemaldamiseks.
6. Serveerida jäätis. Hinnata jäätise maitset ja tekstuuri. Võrrelda erinevalt valmistatud jäätiste tekstuure.
Tuua välja erinevused. Tulemused ja arutelu
Soola kontsentratsiooni mõju vee lõpptemeratuurile Soola kogus Lõppmaht Soolakontsentrats
ioon  (g/ml) Lõpptemperatuur
(C) Külmumistemper
atuuri langus (C/g ml)

0g 270ml 0 g/ml 0.8C 0 C/g ml 5g 220ml 0,0227 g/ml -0.4C -52.863 C/g ml 10g 275ml

0.036 g/ml -1.2C -55.5 C/g ml

20g 300ml 0.06 g/ml -2.3C -51.6 C/g ml

Tabel 1. Soola kontsentratsiooni mõju vee lõpptemeratuurile Lõpptemperatuur vs soola kontsentratsioon Lõpptemperatuur (C) Soola kontsentratsioon (g/ml)

0.8C 0 g/ml -0.4C 0,0227 g/ml -1.2C 0.036 g/ml -2.3C 0.06 g/ml

Tabel 2. Lõpptemperatuur vs soola kontsentratsioon Jooni 3.1
Soola kontsentratsioon vs lõpptemperatuur Lahuse külmumistemperatuur sõltub tema
kontsentratsioonist ning lahusti iseloomust.Kui lahustunud aine on elektrolüüt, siis osakeste arv lahuses ei ole võrdne molekulide arvuga lahuses, vaid on sellest suurem
molekulide ioonideks dissotsieerumise tagajärjel. Järelikult kasvab lahuses osakeste üldine kontsentratsioon,
mis viib külmumistemperatuuri väärtuse muutumisele.
Sellest järeldades on sool (NaCl) elektrolüüt, mis mõjutab lõpptemperatuuri, mida rohkem soola seda
madalamaks muutub lõpptemperatuur. Soola kontsentratsioon vees vs külmumistemperatuuri langus Soola kontsentratsioon vees (g/ml) Külmumistemperatuuri langus (C/g ml)

0 g/ml 0 C/g ml 0,0227 g/ml -52.863 C/g ml 0,036 g/ml -55.5 C/g ml 0,06 g/ml -51.6 C/g ml

Tabel 4. Soola kontsentratsioon vees vs külmumistemperatuuri langus Nagu on näha tabel 4. põhjal tehtud
jooniselt

4.1, külmumistemperatuur

langeb drastiliselt soola kontsentratsiooni
suurenemisel .
Jooniselt kui ka tabelist võib märgata, et
katses, kus soola kontsentratsioon on
0,06 (g/ml) on toimunud vähene tõus.
Püstitatud eelneva seaduse kohaselt on
see aga vale nähtus. Seega võib oletada,
et katse läbiviimisel oli tehtud viga.
Oletatavalt võis tulemus olla ebatäpselt
mõõdetud. Joonis 4.1 Soola kontsentratsioon vees vs külmumistemperatuuri langus Temperatuur (C) Jäätise temperatuur -5.3Soola - jää-vee segu -17,6 Tabel 5. Jäätise ja soola-jää segu temperatuur Jäätis on soojem kui soola-jää-vee segu. See on arvatavasti seetõttu, et jäätis võeti välja, siis kui segu
külmus, mis ei lubanud  temperatuuridel  ühtlustada rohkem. Jäätise valmistamine kasutades vee muudetud külmumistemperatuuri
Jäätise tekstuuri ja maitse hinnang
Kasutades jää ja soola  tehnikat  pidime  sooritama  segu külmutusprotsessi korduvalt, kuna esimese katse
puhul ei tahkunud jäätise segu piisavalt. Sellele vaatamata saavutasime kõige parema jäätise nii konsistentsilt
kui ka maitse poolest: õrn vanilje  noot  koos sobiva ja  suus   sulava  tekstuuriga- ise tehtud, hästi tehtud.
Kui teha võrdlust teiste tiimidega, siis selleks ajaks kui nende valmistatud jäätis  meieni  jõudis, oli see liiga
pehme ja  pooleldi  sulanud. Mis puudutab aga maitse poolt, siis oli  tiim , mis püüdis eksperiminteerida täies
mahus  ehk huvitavaks koosluseks tuli  kaneeli  ja kookoshelvestega jäätis. Tahaks mainida, et tegu oli
ebatavalise maitsega, kuid selleks, et pakkuda ka  söömis  elamust, peaksid olema  helbed  väiksemad. Mis
puudutab teisi, siis valmistasid nad kõikides võimalikes varieeringutes vanilje jäätist. Üks tiim vahustas oma
aktiivse mudimisega jäätise segus oleva  vahukoore , muutes selle võiseks. Teiseks variandiks oli üle soolatud
vaniljejäätis, kuid  nende plussiks oli hea tekstuur. Jäätise valmistamine kasutades vedelat lämmastikku
Jäätise tekstuuri ja maitse hinnang
Tahaks kohe alguses mainida, et selles katses oli jäätise ja vedela lämmastiku kokkusegamiseks mikserit.
Jälgides  protsessi, siis võib väita, et jäätise segu ei olnud siiski ühtlaselt töödeldud vedela lämmastikuga,
seega juba sellel  algsel  etapil on meil tekstuuri erinevus. Pool jäätise massist sai läbi klopitud sellest teine
pool aga külmus lootusetult anuma põhja ja külgedele, kui  mikser  oleks teinud tööd kogu anuma sisemise
ruumala piirides, siis oleks ühtlane jäätise massi töötlus garanteeritud. Kui hinnata aga mikseriga saadud
tekstuuri, siis jah, see tuli palju parem, kui soola ja jääga tehtud.
Mis puudutab aga maitset, siis tänu sellele, et mikser oli olnud suurtel kiirustel päris pikka aega (kogu vedel
lämmastik sai kasutatud), siis jäätisesegu olev vahukoor oli lootusetult võiks ära klopitud, maitset leevendas
vanilje ja piim. Jäätisepärlite valmistamine kasutades vedelat lämmastikku
Jäätise tekstuuri ja maitse hinnang
Selle katse puhul ei olnud meie valmistatud jäätise segu mehaaniliselt mõjutatud. Sellele vaatamata oli see
termiliselt mõjutatud ehk  külmutatud  vedelas lämmastikus pärliteks. Tuleb tõdeda, et see ei mõjutanud
kuidagi maitset, seega oli maitse hea.
Rääkides tekstuurist, siis see oli tõesti huvitav. Kõvad jäätisepärlid muutusid sulavateks pallideks suus, seega
pluss ka ebatavalise söögielamuse eest. Samas peab mainima , et paar korda sai keele kõrvetatud, mis natuke
mõjutas jäätise pärlite söömist. Erinevalt valmistatud jäätiste võrdlus Soola  tehnikaga  valmistatud jäätis on kõige sobilikum jäätise valmistamise viis  kodustes  tingimustes, kuna
see on kiire ning ohutu, mida ei saa vedela lämmastiku kohta öelda. Jää-sool võte ei mõjuta maitset, kuid
nendele, kellele meeldib  rammus  jäätis oleks vaja jäätise segu eelnevalt mikseris vahustada. Erilist tekstuuri
efekti ei saa seda meetodit kasutades, jäätise mass muutub vee kristallide jäätumisel viskoossemaks/kõvemaks, kuid see on ka ainuke tekstuuriline efekt.
Kvaliteetsema jäätise valmistamiseks  sobiks  kõige paremini vedela lämmastiku võte, eriti kui vähesel aine
lisamisel toimub veel  mehaaniline  jäätise massi töötlus. Tänu vedelale lämmastikule oli võimalik saavutada
ühtlane jäätisemassi  külmumine . Seega püsis jäätis kõvana  pikemalt , kui jää-sool tehnika puhul, kui
külmunud jäätis  sulas  hähti kiiresti toatemperatuurilt .
Kui me  vaatleme  vedela lämmastiku mõju maitsele, siis seda efekti polnud märgatud.Samas ta oli tekstuurilt
natuke  meeldivam /sametisem. Erinevalt valmistatud jäätiste tekstuuri erinevus Vedela Lämmastiku temperatuur: -195,8 °C - http://www.elmemesser.ee/et_ET/liquid-gas/nitrogen Jää-soola  jahuti  temperatuur: -1,2 kuni -2 °C
Vaadates jäätisemassi külmutamiseks kasutatud jahutus meetodite  temperatuure , siis võib loomulikult
märgata, et kasutades vedelat lämmastikku on meil massi  külmutamine  palju madalamal temperatuuril kui
soola-jää meetodi puhul, seega ka sügavam külmutusprotsess, mis tagas rohkem külmunud/tugevama jäätise
tekstuuri. Järeldused ● Lahuse külmumistemperatuur sõltub tema kontsentratsioonist ning lahusti iseloomust.
● Kui lahustunud aine on elektrolüüt, siis osakeste arv lahuses ei ole võrdne molekulide arvuga lahuses, vaid on sellest suurem molekulide ioonideks dissotsieerumise tagajärjel. Järelikult kasvab
lahuses osakeste üldine kontsentratsioon, mis viib külmumistemperatuuri väärtuse muutumisele ehk
mida rohkem soola seda madalamaks muutub lõpptemperatuur. ● Vedel lämmastiku temperatuur on –196 °C kuni -210 °C, mis tähendab seda, et jäätisesegu külmub koheselt ja ei teki nii palju jääkristalle, kui jää- soolaga  tehtud jäätisel. Sellepärast on vedel
lämmastikuga tehtud  jäätis meeldivam Kokkuvõte Töö käigus õppisime valmistama jäätist mitmel  erineval  viisil: jäätise valmistamine kasutades vee muudetud
külmumistemperatuuri, jäätise valmistamine kasutades vedelat lämmastikku, jäätise pärlite valmistamine
kasutades vedelat lämmastikku. Kõige maitsvamad olid jäätisepärlid, kuna selle meetodi abil külmus
jäätisesegu koheselt.
Jäätise valmistamisel võiks kasutada pigem jäätisemasinat, et vältida jäätisesegus oleva vahukoore
muutumist või sarnaseks. Pealegi sellega oleks tagatud tekstuurile õhusust. Kasutatud kirjandus

1. Toidu tehnoloogia alused. Praktikumi „Faasisiire ja jäätise valmistamine“ juhend.

https://moodle.taltech.ee/pluginfile.php/174225/mod_resource/content/5/Faasisiire%20ja%20j%C3 %A4%C3%A4tis%202018.pdf

2. Rohrig B. (2014) Ice, Cream ... and Chemistry . ACS Chemistry for Life

https://www.acs.org/content/acs/en/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/archive- 2013-2014/ice-cream-chemistry.html

3. Young G. ( 2016 ) Freezing point. Encyclopedia Britannica

https://www.britannica.com/science/freezing-point