Наука мороженого: почему оно тает, кристаллизуется и почему голова болит от холода

10 июня — Всемирный день мороженого. Хороший повод спросить: что происходит, когда откусываешь холодный шарик? Мороженое — один из немногих продуктов, который одновременно является пеной, эмульсией и суспензией. Оно не твёрдое и не жидкое в полном смысле этих слов. В нём почти половину объёма занимает воздух. И от него может заболеть голова. Но давайте всё по порядку.

Пена, эмульсия и суспензия — всё сразу

Возьмите стандартный пломбир и разберите по составу — окажется, что перед вами три разных физических объекта в одном. Пена — потому что в структуре заморожены пузырьки воздуха. Эмульсия — потому что жировые капли из молока распределены в водной среде. Суспензия — потому что в той же среде взвешены кристаллы льда. Всё это держится вместе только за счёт правильной температуры и специальных добавок.

Главное, что определяет текстуру мороженого, — размер кристаллов льда. Чем они мельче, тем нежнее продукт. На заводе смесь замораживают быстро и при постоянном перемешивании. Это не даёт кристаллам вырасти крупными. Дома без машины — другая история. Кристаллы растут медленно и становятся большими. Получается ледяной монолит с грубой зернистой текстурой.

Воздух — такой же полноправный ингредиент, как молоко или сахар. В производстве его долю называют словом overrun, то есть «перегон». Это процент увеличения объёма смеси за счёт воздуха при заморозке. Среднее мороженое из магазина имеет overrun около 100%: воздух занимает примерно половину объёма. Премиальные сорта плотнее — у них overrun ниже и вкус насыщеннее. Дешёвые марки накачивают воздуха побольше: так из того же сырья получают больше продукта. По ощущению такое мороженое «пустое» — и это не иллюзия.

Почему одно мороженое тает быстро, а другое держится

Скорость таяния зависит от жира, сахара и стабилизаторов. Жир создаёт вокруг кристаллов льда защитный слой. Чем его больше, тем медленнее тепло проникает внутрь. Сахар снижает температуру замерзания смеси. Из-за этого часть воды остаётся незамороженной даже при минусовой температуре. Это тоже влияет на скорость таяния.

Итальянское джелато тает иначе, чем пломбир, — и дело не в магии, а в составе. В джелато жира меньше: обычно от 4 до 9% против 10–18% у пломбира. Воздуха тоже меньше: при взбивании в него вмешивают около 25–30% воздуха, тогда как в стандартном мороженом этот показатель доходит до 50%. Джелато плотнее. И именно поэтому тает быстрее — меньше жира означает слабее защита кристаллов от тепла.

В 2017 году японские исследователи из Центра биотерапевтических разработок в Канадзаве случайно создали мороженое, которое почти не тает. Они искали применение клубнике, испорченной землетрясением 2011 года. Добавили в сливки клубничные полифенолы — органические соединения с антиоксидантными свойствами. Крем моментально затвердел. Выяснилось: полифенолы мешают воде и жиру разделяться. Мороженое с такой добавкой держит форму даже на жаре. Продукт под названием Kanazawa Ice продают в Японии до сих пор.

Что происходит, когда мороженое подтаяло и снова замёрзло

Все знают этот вкус: мороженое чуть подтаяло, его убрали обратно — и теперь оно ледяное и грубое. Виноват процесс, который учёные называют рекристаллизацией. Когда мороженое немного подтаивает, маленькие кристаллы льда начинают растворяться. При повторной заморозке вода кристаллизуется заново — уже вокруг крупных кристаллов, которые выжили. Они растут ещё больше. Мелкие исчезают.

После нескольких таких циклов кристаллы становятся достаточно крупными. Язык начинает их чувствовать. Появляется грубая, зернистая текстура. Стабилизаторы в промышленном мороженом замедляют этот процесс, но не останавливают. Вывод простой: мороженое, которое подтаяло по дороге домой, лучше съесть сразу.

Заморозка мозга: почему от мороженого может болеть голова

Медицинское название — сфенопалатинная ганглионевралгия. По-русски это «боль клиновидно-нёбного ганглия». За термином скрывается знакомое ощущение: острая боль в лобной части головы через несколько секунд после мороженого.

Нёбо и задняя стенка глотки покрыты плотной сетью сосудов. Здесь проходят две важные артерии — внутренняя сонная и передняя мозговая. Когда в эту зону попадает что-то очень холодное, температура резко падает. Организм воспринимает это как угрозу. Он расширяет сосуды, чтобы направить туда больше тёплой крови. Расширение создаёт давление. Болевые рецепторы в оболочке мозга — менингах — фиксируют его и посылают сигнал.

Боль возникает не там, где холодно. Мозг проецирует сигнал в лоб, хотя причина — в задней части рта. Это называется отражённой болью. Мозгу ничего не угрожает. Это просто защитный механизм, который срабатывает слишком резко. Чтобы боль прошла, прижмите язык к нёбу или выпейте что-то тёплое. Температура выровняется — и всё пройдёт за несколько секунд.

Почему мороженое из морозилки кажется менее сладким

Производители кладут в мороженое больше сахара, чем кажется нужным. Это не ошибка — это физиология. При низких температурах вкусовые рецепторы работают хуже. Молекулы сахара взаимодействуют с ними медленнее. Нервный сигнал слабее. Сладость притупляется.

Холодная температура маскирует избыток сахара. Именно поэтому сладкие газированные напитки легче пьются из холодильника. Сахара в них ровно столько же, что и в тёплых. Но рецепторы при низкой температуре не успевают распознать его в полной мере.

Простая радость, устроенная сложно

Вафельный рожок с мороженым сложнее устроен, чем кажется. Внутри происходит сразу несколько физических процессов. Работают механизмы, которые изучают в лабораториях. Производители научились использовать всё это в своих целях. Это не делает мороженое менее вкусным. Скорее — интереснее.

А у вас бывает «заморозка мозга» от мороженого? И замечали ли вы, что подтаявший и снова замёрзший пломбир всегда хуже свежего?

Смотрите также:
Жри мороженое и не толстей: 3 рецепта домашнего мороженого без ущерба для фигуры
Винтажные фото — знаменитости и мороженое
Почему советское мороженое считалось лучшим в мире