Подруга шарманки, появится вдруг
Бродячего лéдника пёстрая крышка —
И с жадным вниманием
смотрит мальчишка
В чудесного холода полный сундук.
И боги не ведают — что он возьмёт:
Алмазные сливки иль вафлю с начинкой?
Но быстро исчезнет
под тонкой лучинкой,
Сверкая на солнце, божественный лёд.
Осип Мандельштам


Н. К. Сверчков. Мороженое. 1950-е годы.

Литературу и физику в школе изучают по отдельности. А может быть, иногда их стоит объединять в один предмет? Вот, например, эпиграф к этой статье… Почему «сундук»? Потому что мороженое холодное, а на улице тепло или жарко. Значит, оно должно сначала понемногу нагреваться, а добравшись до температуры плавления — таять. «Улица» соответственно должна охлаждаться. Это-то мы вряд ли заметим, а вот таяние мороженого огорчит и продавца, и покупателя. Чтобы уменьшить теплопередачу, между горячим и холодным нужно расположить слой материала с низкой теплопроводностью. Роль такой «теплоизоляции» в прежние времена выполняли толстые стенки сундука.

Следующий вопрос — про «алмазные сливки». Сливки — один из компонентов вкусного мороженого. А почему алмазные? Алмаз, огранённый и полированный, то есть бриллиант, сильно блестит. Поэт увидел в глубине сундука с мороженым блеск кристалликов льда, образовавшихся на его стенках и на самом мороженом при конденсации влаги, которая всегда есть в воздухе (как зимой — иней на стекле).

Что же касается шарманки, то это просто музыкальный инструмент, на котором для привлечения покупателей продавец исполнял определённые мелодии.

Теперь, когда мы немножко разобрались с сундуком и его содержимым, посмотрим, откуда пришёл к нам «божественный лёд».

История и география

Мы не знаем точно, кто, где и когда изобрёл мороженое, но произошло это давно и в разных местах. Когда армия Александра Македонского в 326 году до н. э. дошла до Индии, среди прочих чудес властелину империи доставили редкое яство — соки, смешанные со снегом и льдом.

Прошло три века. Вкусная, утоляющая жажду смесь перестала быть диковинкой, и уже в начале новой эры римский философ, поэт и государственный деятель (тогда эти ипостаси легко совмещались) Луций Сенека упрекал сограждан в чрезмерном её употреблении. Затем Римская империя пала, в страну вторглись варвары, и тут уж было не до мороженого — его рецепты забылись.

Пролетело немало веков, и вот в 1291 году путешественник Марко Поло привёз в родную Италию из Китая рецепты и технологию приготовления мороженого.


Ф. Сальвиати.
Мозаичный портрет купца и путешественника Марко Поло,
который привёз в Италию рецепты приготовления мороженого из Китая.

Стоило лакомство дорого, потому что сохранять запасы льда жарким летом было непросто. Рецепты засекречивались, да так строго, что придворные кулинары даже давали клятву о неразглашении.

В те времена мороженое имело мало общего с современным, хотя уже было несколько его сортов. Очень холодный, но ещё жидкий сок итальянцы называли сорбетто. Холодную густую массу из фруктовых соков именовали гранито. На латыни granum — крупинка, granatus — зернистый. Отсюда и итальянское grano — зерно, а также granturco — «турецкое зерно», то есть кукуруза. По-видимому, в этом мороженом были маленькие замороженные кусочки фруктов. Того же происхождения названия минерала — гранит, единицы массы — гран, фрукта — гранат.

Мороженое, близкое к современному, итальянцы до сих пор называют «желато»; это слово происходит от латинского gelare — мёрзнуть, застывать. Отсюда пошли всяческие гели и желе, а также желатин.

В 1686 году итальянец Франческо Прокопио деи Кольтелли открыл в Париже первое кафе, где торговали мороженым.


Старейшее кафе «Прокоп» в Париже,
где впервые стали подавать мороженое,
работает до сих пор.

А через 15 лет парижские мороженщики основали свою первую корпорацию. Их стали называть «лимонадье» — до этого так именовали уличных торговцев лимонадом. Из Италии мороженое попало и в Латинскую Америку. До сих пор там делают упрощённый «тропический вариант» мороженого под названием «рапао» — мелко накрошенный лёд, политый фруктовым сиропом. Скорее всего, именно такое блюдо поднесли Александру Великому. Теперь цар-ское кушанье доступно всем.

В России издавна готовили холодное лакомство из мелко наструганного замороженного молока с мёдом, тем более что зимой не возникало проблем с его охлаждением и хранением. В начале весны, на Масленицу, приготовляли смесь из замороженного творога, сметаны, изюма и сахара.

В Европе в мороженое начали добавлять молочные продукты в XVIII веке, а в XIX для его получения стали использовать холодильные машины. Это было началом настоящего промышленного производства любимого десерта.

Физика и химия

Чем отличается мороженое от просто сладкого льда из молока? А тем, что в мороженом нет и не должно быть больших кристаллов льда — они изменяют вкус и консистенцию продукта после размораживания. Тут нужна особая технология. Чтобы из сладкого молока при охлаждении получилось мороженое, а не твёрдая ледышка, которую не разгрызёшь, самое главное — создать в смеси множество очень мелких, не осязаемых языком кристалликов льда. Чем они мельче, тем мягче мороженое, тем приятнее его есть. С той же целью на конечной стадии изготовления мороженого замерзающую массу взбивают с воздухом.

Заморозить водный раствор так, чтобы не получился твёрдый лёд, непросто. Но если добавить к раствору определённое количество спирта, этиленгликоля или глицерина, то при охлаждении вместо льда постепенно образуется густая каша. Такого рода смеси для мороженого содержат вещества, препятствующие росту ледяных кристаллов.

А где взять холод, особенно летом? В старину лёд, вырубленный зимой в водоёмах, запасали в специальных вырытых в земле ледниках. Но при хранении в тёплое время года температура льда относительно быстро достигает 0оС, а затем он медленно тает. Скорость обоих процессов зависит от объёма льда и теплоизоляции. Причём таяние происходит медленнее потому, что для плавления 1 кг льда требуется в 8 раз больше теплоты, чем для его нагревания от минус 20оС до 0оС.

Чтобы получить мороженое, требуется не 0оС, а холод посильнее. Надо либо использовать лёд, который ещё не успел нагреться, либо получить холод искусственно. Ещё в античные времена знали, что для приготовления охлаждающей смеси требуется смешать мелко толчённый лёд с поваренной солью — теоретически такая смесь может охладиться до минус 21,2оС. Сейчас низкую температуру в ёмкости с мороженым поддерживают, используя «сухой лёд» — твёрдый диоксид углерода (CO2), который при обычном атмосферном давлении и комнатной температуре сублимирует (испаряется), минуя жидкую фазу. При этом он охлаждает всё, что находится внутри ёмкости. На уроке физики учитель может задать вам вопрос: «Почему бельё сохнет на морозе?». Ответ прост: из-за сублимации. Этот процесс идёт при любой температуре, хотя при низкой — медленнее.

Добавление соли, не обязательно поваренной (годится и селитра), резко понижает температуру замерзания воды и плавления льда. Именно поэтому на посыпанных солью тротуарах даже в лютый мороз вдруг появляются лужи: их содержимое — крепкий рассол. Такой рассол когда-то использовали для охлаждения и кулинары.

Современные технологии

Технология производства мороженого многостадийна. Она включает следующие операции: приготовление смеси, пастеризацию, гомогенизацию, охлаждение и замораживание. Типичные смеси содержат 3—5,5% белка, 3,5—20% жира, 14—18% сахара. Состав исходной смеси зависит от рецептуры мороженого: названия «сливочное», «молочное», «шоколадное» говорят сами за себя. Чтобы удовлетворить вкусы разных потребителей, в мороженое добавляют наполнители — какао, кофе, ягоды и фрукты, печенье, орехи, изюм, кокосовую стружку.

Приготовление мороженого начинается с того, что молоко или сливки смешивают с другими компонентами с помощью блендера, диспергатора или турбомиксера, затем смесь фильтруют. Чтобы убить микробы, её подвергают пастеризации в специальной машине с нагревом до 85оС. Далее, для улучшения консистенции и вкуса мороженого, смесь гомогенизируют — делают массу совершенно однородной под давлением и при температуре 85оС. После этого в смесь добавляют стабилизаторы, их назначение — связать как можно больше воды и не дать ей при охлаждении превратиться в кристаллики льда. Прекрасным стабилизатором может служить добываемый из морских водорослей агар-агар. Аналогичными свойствами обладает и желатин. И то и другое используют в кулинарии и кондитерской промышленности при изготовлении мармелада, зефира и пастилы.


Сухой лёд поддерживает низкую температуру мороженого.
При комнатной температуре он испаряется, минуя жидкую фазу.

Далее смесь надо охладить и частично заморозить. Для этого сейчас применяют, конечно, не лёд с солью — как в старину, а современное холодильное оборудование, дающее точно требуемую температуру. Машина, в которой молочная смесь превращается в мороженое, называется фризер (от англ. freeze — замерзать, замораживать).

Во фризере молочная смесь превращается в мороженое.

Она представляет собой цилиндр с охлаждаемыми стенками, внутри которого расположена мешалка с ножами. Жидкая смесь примерзает к стенке цилиндра, и заледеневший слой тут же срезается ножами и перемешивается с жидкой смесью и воздухом. Из фризера мороженое выходит охлаждённым до минус 5оС. При этой температуре оно мягкое, его можно разделить на порции и придать им требуемую форму. Мягкое мороженое дозируют, а затем либо втыкают в него палочки и погружают в растопленную шоколадную глазурь, чтобы получилось эскимо, либо посыпают молотыми орехами, либо накладывают в вафельные стаканчики…

Заводская линия по производству мороженого пломбир в вафельных стаканчиках.

Когда порции мороженого окончательно готовы и упакованы, они поступают в морозильную камеру, где примерно за полчаса замораживаются до температуры хранения минус 18—20оС. Понятно, что все операции производятся автоматически.
***
Мороженое можно сделать и дома. Сейчас это занятие стало популярным среди любителей вкусной еды. Изготовителю домашнего мороженого необходимо иметь специальное устройство — мороженицу — ёмкость с двойными стенками, между которыми находится хладоноситель (незамерзающая жидкость с высокой теплоёмкостью) и мешалка с ножами.

А таким приспособлением пользовались в прежние времена,
чтобы приготовить мороженое в домашних условиях.

Раньше использовали мороженицы с ручным приводом. Перед тем как приступить к приготовлению, ёмкость выдерживали на леднике, а молочную смесь охлаждали в холодильной камере. В остывшую ёмкость заливали холодную молочную смесь и, вращая ручку устройства, энергично взбивали её.

В современных мороженицах вместо вращающейся ручки работает мощный электромотор.
Современные мороженицы представляют собой автономную холодильную камеру, совмещённую с блендером, не требуют предварительной заготовки льда и работают автоматически — надо только нажать на кнопку. Главный секрет приготовления вкусного мороженого, как в ручном, так и в автоматическом режиме, состоит в том, чтобы смесь взбивалась как можно быстрее, тогда продукты лучше перемешаются с воздухом.

Делайте мороженое сами, добавляйте по вкусу разные ингредиенты, замораживайте и ешьте на здоровье. Только учтите, что калорийность мороженого высока: одна стограммовая порция покрывает десятую часть суточной потребности в энергии. Вот типичный состав простого пломбира: вода — 60%, белки — 3,2%, жиры — 15%, лактоза (молочный сахар) — 5,8%, сахароза (обычный сахар) — 15%, органические кислоты — 0,1%. Кроме того, в 100 г содержится 50 мг натрия, по 160 мг калия и кальция, 20 мг магния, 115 мг фосфора, 0,06 мг витамина А, 0,05 мг бета-каротина, 0,03 мг витамина В1, 0,2 мг витамина В2, 0,05 мг витамина РР, 0,4 мг витамина С.

Как видим, мороженое — это целый кладезь микроэлементов и витаминов!

Очередь за мороженым в ГУМе.

В наши дни в России на человека приходится в год примерно два с половиной килограмма мороженого.

Илья Леенсон, Леонид Ашкинази. Наука и жизнь №9, 2017
https://www.nkj.ru/archive/articles/32075/