ТЕХНОЛОГИЯ КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

ПОЛУЧЕНИЕ ПОМАДНЫХ МАСС

В зависимости от состава сырья и способов его обработки вырабаты­вают сахарную, фруктовую, молочную и помаду крем-брюле. Помада - это полуфабрикат, полученный в результате кристаллизации сахарозы из пересыщенных сахаро-паточных или сахаро-паточно-молочных сиропов. Помада состоит из двух фаз - твердой и жидкой. Твердая фаза представля­ет собой мельчайшие кристаллики сахарозы, а жидкая - межкристальный сахаро-паточный или сахаро-паточно-молочный раствор. Соотношение между твердой и жидкой фазами может колебаться в значительных преде­лах в зависимости от многих факторов, основными из которых являются: температура помады, ее влажность, содержание патоки, химический со­став растворителя.

От соотношения твердой и жидкой фаз помады зависят ее качество, а также физические свойства: вязкость, пластичность, текучесть; которыми должна обладать помада при различных способах ее формования.

Получение сахарной помадной массы

Основным сырьем для приготовления сахарной помады являются са­хар и патока. Сахарно-паточные растворы готовят, как и в карамельном производстве, в диссуторах или на сироповарочных станциях ШСА-1. Только в данном случае берутся другие соотношения между сахаром и патокой, чем для изготовления карамельного сиропа. Эти соотношения диктуются рядом особенностей производства конфет, их структурой, раз­ными способами формования помадных масс и отделки конфетных корпу­сов. Кроме того, от структуры изделия, его химического состава зависят физико-химические процессы при хранении конфет.

Помадные массы и готовые изделия отличаются кристаллической структурой. Последняя образуется в результате кристаллизации сахарозы из пересыщенных растворов. Следовательно, чтобы в помадном сиропе происходил процесс кристаллизации, необходимо ограничить в нем содер­жание патоки, как антикристаллизатора. Как показано выше, патока рас­ширяет метастабильную зону пересыщенных растворов сахарозы, повы­шает их вязкость. Оба эти фактора замедляют образование и рост крис­таллов [уравнения (IV-24) и (IV-30)].

Патока влияет на вязкость, пластичность, текучесть помадных масс, что необходимо учитывать при разных способах формования конфетных корпусов. При формовании методом отливки помадная масса должна об­ладать минимальной вязкостью и максимальной текучестью, а при формо­вании прокаткой, выпрессовыванием - наоборот.

Кроме того, содержание крахмальной патоки в помадных конфетах оказывает влияние на их высыхание. Чем больше патоки в рецептуре изде­лия, тем быстрее они высыхают (черствеют) при хранении, что сокращает сроки хранения. Поэтому при выработке открытых помадных конфет со­держание патоки в них должно быть минимальным. С учетом вышесказан­ного, соотношение между сахаром и патокой может изменяться в широких пределах - от 1:0,05 до 1:0,25.

На сиропной станции для производства помадных конфет готовят са - харо-паточный раствор с минимальным содержанием патоки (соотноше­ние 1:0,05). После фильтрации его перекачивают в сборник 1 универсаль­ной станции приготовления помадных масс (см. схему на рис. 1V-11) Здесь, в зависимости от способов формования массы и отделки конфетных корпу­сов, добавляют необходимое количество па­токи. Смешивание сахаро-паточного раство­ра с патокой осуществляется в секционном смесителе 3 непрерывного действия. Если не­обходимо приготовить фруктовую помаду, то в смеситель, кроме этих компонентов, насо­сом 2 дозируются яблочное, морковное, виш­невое, сливовое или другое пюре, положен­ное по рецептуре изделия.

Смешенная и нагретая до температуры кипения рецептурная смесь насосом 4 непре­рывно подается в змеевики колонки 5 для уваривания (рис. 1V-12). Колонка представ­ляет собой цилиндрический стальной корпус 7, внутри которого смонтирован медный змее­вик 6. Колонка обогревается паром давле­нием 500-600 кПа. Сахаро-паточный раствор подается по трубопроводу в нижний конец змеевика 9, а уваренный сироп выходит через верхний штуцер, который трубой 2 соединен с пароотделителем. На крышке 5 варочной колонки смонтированы манометр 4, предохранительный клапан 3 и кран 1 для вы­пуска воздуха.

Конечная температура уваривания и влажность помадного сиропа регулируются в зависимости от способа формования помадной массы и отделки конфетных корпусов. Для масс, формуемых методом отливки с последующей глазировкой конфетных корпусов, конечная температура уваривания равна 117-118°С, что соответствует влажности помадного сиропа 12,0-12,5%. Для масс, формуемых другими способами, и неглази-рованных конфет температуру уваривания повышают до 120-121°С, что соответствует влажности 9,0-10,0%.

В уваренном помадном сиропе содержится 72-84% сахарозы, при тем­пературе 120°С коэффициент растворимости ее равен Но=6,325. При ука­занных исходных данных в помадном сиропе на 1 часть воды приходится 6,0-8,0 частей сахарозы. Следует учитывать, что вещества патоки и моло­ка понижают растворимость сахарозы в воде, в их присутствии коэффици­ент насыщения а' будет меньше единицы. Следовательно, коэффициент растворимости Н^НдСС' будет тем меньше 6,325, чем больше в сиропе су - ; их веществ патоки и молока. Таким образом, помадный сироп при темпе­ратуре 120-121°С будет ненасыщенным или несколько пересыщенным.

Процесс кристаллизации возможен только в пересыщенном растворе (сиропе). Для получения помады необходимо создать такие условия, при которых бы происходило образование центров новой фазы и их рост. В чис­том водном растворе сахарозы возникновение центров кристаллизации на­блюдается при достижении степени пересыщения а>1,3. Присутствующие в помадном сиропе патока, молоко расширяют метастабильную зону, т. е. по­вышают устойчивость сахарозы в пересыщенном сиропе (рис. IV-13). Как видно из рисунка, с повышением температуры метастабильная зона сужает­ся, а в присутствии патоки в сахарном сиропе - значительно расширяется, указывая на повышение устойчивости сахарозы в пересыщенных раство­рах. Следовательно, в сахаро-паточных сиропах образование центров кри­сталлизации будет начинаться при достижении пересыщения а>1,3.

Чтобы перевести уваренный сироп в пересыщенное состояние, его ох­лаждают в помадосбивальной машине при интенсивном перемешивании или на поверхности охлаждающего барабана помадного агрегата (рис. IV-14).

Помадоварочная установка фирмы “Ter braak” (Голландия) (рис. IV-14) включает весовую станцию 1, с помощью которой последователь­ным отвешиванием сахара, патоки, воды и других компонентов состав­ляется рецептурная смесь. Через кран она подается в смеситель 2 с паро­вой рубашкой. Емкость смесителя в 2 раза больше емкости весового кот­ла 1, что обеспечивает непрерывность процесса.

Насосом 3 сахаро-паточный раствор подается в варочную колонку 4, где уваривается до содержания сухих веществ 88-91%. Через пароотдели - тель 5 помадный сироп дозируется на поверхность охлаждающего бараба­на. Внутрь барабана подается холодная вода. Процесс охлаждения регу­лируется так, чтобы температура сиропа, поступающего в помадосбиваль­ную машину 7, соответствовала состоянию пресыщения, при котором об­разуются центры кристаллизации сахарозы.

Помадосбивальная машина ШАЕ является кристаллизатором - теп­лообменником, в котором осуществляются процессы охлаждения сиропа и кристаллизация.

Машина состоит из цилиндрического стального корпуса, закреплен­ного на станине 1 (pnc. lV-15). Корпус по длине разделен на несколько сек­ций: две опорных 10и 18,приемную 11 и три рабочих 13,16 и 17.

Внутри секций проходит полый шнек, в который по трубе 7 подается охлаждающая вода. Шнек вращается с частотой 344 об/мин от двигателя 2 клиноременной передачей 3.

Секция 11 предназначена для приема уваренного сиропа из пароотде - лителя, а секции 13,16 и 17 - для интенсивного его охлаждения. Эти секции имеют водяные рубашки, изготовленные в виде спиральных каналов. Вода в рубашки подается по трубопроводу 6, а нагревшаяся вода отводится че­рез патрубки 15 по трубопроводу 4. Вода из шнека сливается в воронку 5.

В секции 17 закреплены 30 стальных пальцев 20. При вращении шнека концы пальцев входят в углубления 3 зубчатых полос шнека и интенсифици­руют перемешивание. Помада выходит из машины через отверстие 19.

Процесс кристаллизации сахарозы в помадосбивальной машине про­текает следующим образом (рис. IV-16). Поступающий в приемную сек­цию машины уваренный сироп захватывается витками вращающегося шнека и передается в секцию 13, где быстро охлаждается [кривая t(x)]. В течение индукционного периода тл пересыщение достигает максимально­го значения [кривая сс(т)], если оно достигает лабильной зоны (а >1,3) в сиропе спонтанно образуются центры кристаллизации.

Рис. IV-16. Изменение концентрации, температуры и пересыщения в помадном сиропе во времени в зависимости от режимов охлаждения

Они сразу начинают расти, что вызывает уменьшение концентрации сахарозы в сиропе [кривая С(т)] и прекращение первой стадии процесса (рис. IV-16а). Чтобы этого не допустить, а создать условия для непрерыв­ного, в течение всего периода пребывания сиропа в машине образования центров кристаллизации, необходимо усилить охлаждение сиропа в секци­ях 16 и 17. Степень охлаждения сиропа в помадосбивальной машине долж­на нарастать по мере продвижения сиропа для выкристаллизовывания из него сахарозы, чтобы обеспечить постоянство коэффициента пресыщения а выше границы метастабильной зоны (рис. IV-166).

Качество готовой помады зависит не только от соотношения твердой и жидкой фазы, но и размеров кристалликов твердой фазы. Поэтому в по - мадообразовании первостепенное значение имеет первая стадия процесса кристаллизации - образование центров новой фазы. Чем больше их возни­кает в единичном объеме сиропа за данное время, тем больше суммарная поверхность кристаллизации и тем мельче будут выросшие кристаллы.

При регулировании степени пересыщения за счет охлаждения сиропа необходимо учитывать возможные изменения начальной влажности и со­держания в нем патоки. Чем выше влажность сиропа и больше в нем пато­ки, тем ниже должна быть температура.

Чтобы обеспечить максимальный выход твердой фазы, необходимо создать условия, при которых процесс кристаллизации завершался бы до­стижением в жидкой фазе равновесной концентрации сахарозы С при тем­пературе помады на выходе ее из машины. Если охлаждение в машине недостаточное или решено неправильно, то образуется лишь небольшое количество центров кристаллизации с малой суммарной поверхностью. Кристаллизация будет протекать за счет роста кристаллов и, как правило, не успевает закончиться в машине, а избыток растворенной сахарозы пе­реходит в жидкую фазу.

В помаде хорошего качества содержание твердой фазы должно быть 60-55%, жидкой - 40-45%, а размер кристаллов не превышать 20нм.

Зарубежные фирмы выпускают помадосбивальные машины с пред­варительным охлаждением уварен­ного сиропа на поверхности враща­ющегося барабана (рис. IV-17), что имеет ряд преимуществ. Продолжи­тельность всего процесса помадос - бивания тобщ можно разбить на три периода: охлаждение уваренного сиропа до температуры, соответ­ствующей границе метастабильной зоны і,; индукционный период кри­сталлизации, когда в сиропе обра­зуются центры новой фазы х2, и пе­риод суммарной кристаллизации х3

В машине марки ШАЕ первый и второй пе­риоды совмещены, проконтролировать темпера­туру сиропа в машине невозможно, поэтому не­известна продолжительность первого периода. Можно допустить, что первая половина по дли­не машины работает как теплообменник - ох­ладитель, а не как кристаллизатор. При нару­шении правильного режима охлаждения сиро­па во II и III секциях машины процесс кристал­лизации может не завершиться, что отрицатель­но скажется на качестве помады.

В помадосбивальной машине фирмы “Тег braak” период охлаждения сиропа вынесен за пределы кристаллизатора, легко контролировать температуру поступающего в машину сиропа, а следовательно, управлять процессом охлаждения. На протяжении всего периода пребывания охлажденного сиропа в машине протекает процесс кристаллизации, что обеспечивает получение помады высшего качества.

Процесс кристаллизации сахарозы при охлаждении сиропа в кристал­лизаторах является нестационарным и сопровождается сложными тепло­выми процессами и физико-химическими превращениями. В помадосби­вальных машинах непрерывно меняются гидродинамические условия, оп­ределяемые изменением температуры, степени пересыщения и вязкости си­ропа, которые, в свою очередь, влияют на изменение теплофизических свойств сиропа, его теплоемкость, температуропроводность и др.

Массовая изогидрическая кристаллизация в помадосбивальных ма­шинах невозможна без постепенного охлаждения помадного сиропа.

В условиях кристаллизации при постоянном количестве растворителя существует тесная связь между теплообменом и кристаллизацией. Такая взаимосвязь показана на рис. IV-19. Из рисунка следует, что кинетика процесса кристаллизации [кривая С(т)] тесно связана с кинетикой измене­ния температуры сиропа [кривая t(x)]. Время завершения индукционного периода т(, в течение которого образуются центры кристаллизации, фик­сируется не только резким спадом концентрации [кривая С(т)], но и изло­мом на кривой t(x). Температурный всплеск обусловлен выделением теп­лоты кристаллизации и характеризует начало массовой кристаллизации.

Кинетику процесса кристаллизации в помадосбивальной машине мож­но описать уравнением

a{C,-CT)!dx = V-Kx(С0 - Ст)"’ - K2F(C0 - СгУ, (iv-38)

где V - скорость создания пресыщения за счет охлаждения сиропа; К (С - Ст)т - скорость снятия пресыщения за счет образования центров новой фазы; K, F(C0-Ct)" - скорость снятия пересыщения за счет роста кристаллов.

Очевидно, что вплоть до момента достижения предельного пересыще­ния сиропа левая часть уравнения (IV - 38) и член, выражающий скорость роста кристаллов в правой части уравнения, равны нулю. Тогда

V=K/C0-Cxr (IV-39)

или в логарифмической форме

lgV=lg^+mlg(C0-CT), (IV-40)

где К, - константа скорости зародышеобразования; ш - порядок реак­ции образования новой фазы; С0 - начальная концентрация сахарозы в си­ропе; С - текущая концентрация.

где b=dt/dz - скорость охлаждения сиропа, град/мин; Я - коэффици­ент, выражающий зависимость растворимости сахарозы от температуры:

Н = АС /Дг[1/(1 - Сн /100)]. (IV-42)

Так как изменение температуры охлаждаемых сиропов с различной начальной концентрацией С0 в течение индукционных периодов имеет ли­нейный характер (рис. IV - 20), то величину b можно определить по танген­су угла наклона прямой к оси абсцисс. Зная температуру начала массовой кристаллизации (см. рис. IV - 19), по кинетической кривой С(т) определя­ем Ст, а затем пересыщение ДС=С0-Сх, при котором практически сразу на­чинается кристаллизация. Подставляя полученные опытные данные в урав­нения (IV - 42), (IV - 41) и (IV - 40), производим необходимые вычисления. Нами были установлены для растворов сахарозы значения т=1,3 и К(=2,1 • 10‘Vі .Величину константы роста кристаллов можно определить по экспериментальным кривым С(т), пользуясь уравнением мономолекуляр - ной реакции

Сг =С0[1-<?"*;<г"Тл)]. (IV - 43)

После преобразования и логарифмирования получим уравнение прямой

lgCu /(С0 - С,) = АГ,_(т - гд), (IV-44)

по которому К2 равна тангенсу угла наклона прямой к оси времени.

Если величина константы Kj в основном зависит от значения предель­ного пресыщения, при котором спонтанно образуются центры кристалли­зации, то константа К2 будет меняться от многих факторов: пересыщения, температуры, вязкости сиропа, интенсивности перемешивания и др.

Получение молочных помадных масс

Различают молочную и помаду крем-брюле. Для их изготовления кро­ме сахара и патоки используются молоко и сливочное масло. Присутствие в рецептурной смеси молока значительно влияет на технологические режи­мы приготовления сахарно-паточно-молочного сиропа. Это связано с тем, что при высоких температурах уваривания молочных смесей происходитсвертывание белковых веществ молока и пригорание его к внутренней поверхности змеевика.

Кроме того, по технологии помады крем-брюле сахаро-паточно-мо - лочный раствор перед увариванием подвергают длительной (не менее 1 ч) тепловой обработке - “томлению” при температуре 105-110°С.

Под воздействием высокой температуры происходит сахаро-аминная реакция между сахарами, имеющими свободную карбонильную группу, и азотистыми веществами (аминокислотами, белками, пептидами), содержа­щими свободные аминные группы. В результате этой реакции образуются N-гликозиды, которые при длительной тепловой обработке (томлении) ре­цептурной смеси претерпевают дальнейшие изменения с образованием мно­гих новых веществ, в том числе альдегидов.

На конечной стадии реакции происходит полимеризация различных безазотистых соединений с образованием меланоидинов. Альдегиды при­дают сиропу и помаде особый вкус и аромат, а меланоидины - светло - коричневую окраску.

Если используется готовое сгущенное молоко, то сахаро-паточно-мо - лочный сироп готовят на универсальной станции (см. рис. IV-11). Вместе с сахарным раствором и патокой в смеситель непрерывного действия дози­руется из сборника 1 сгущенное молоко. Причем, для производства свет­лой молочной помады рецептурные компоненты подаются в последнюю секцию смесителя, а для производства помады крем-брюле - в первую сек­цию, где молочная смесь подвергается томлению.

После перемешивания, нагревания до кипения, томления смесь плун­жерным насосом нагнетается в змеевики варочной колонки, где уварива­ется до содержания сухих веществ 88-91 %, и через пароотделитель сироп подается в помадосбивальную машину. При уваривании молочных сме­сей давление греющего пара в колонке не должно превышать 300 кПа, чтобы избежать свертывания белковых веществ молока.

В помадосбивальной машине сахаро-паточно-молочный сироп охлаж­дается, становится пересыщенным, в нем происходит процесс кристалли­зации сахарозы, в результате чего образуется помада. Закономерности кристаллизации здесь такие же, как и при получении сахарной помады. Необходимо однако учитывать, что входящие в состав молока лактоза, белки, так же как и вещества патоки, задерживают как образование, так и рост кристаллов. Потому за счет более глубокого охлаждения сиропа про­цесс кристаллизации необходимо вести при высоком пересыщении.

При периодическом способе приготовления сахаро-паточно-молочно­го сиропа в двухтельный варочный котел загружают сахар, сгущенное молоко. При перемешивании растворяют сахар, смесь нагревают до 70- 80°С и добавляют подогретую патоку, в которой было расплавлено сли­вочное масло. Сахаро-паточно-молочный сироп с содержанием сухих ве­ществ 78-80 % фильтруют и подают на уваривание.

Уваривание сиропа ведут в вакуум-аппарате периодического действия при давлении греющего пара 200-350кПа и разрежении 67-80кПа до влаж­ности 10-12%. Готовый сироп подают в помадосбивальную машину.

Холодный способ приготовления помадных масс

Новым и перспективным направлением в технологии конфет является использование порошкообразных сахарных полуфабрикатов, которые могут иметь различный состав: сахаро-паточные, сахаро-глюкозные. са - харо-молочные, сухая патока и т. д. В зависимости от химического соста­ва и способов получения порошкообразные полуфабрикаты могут иметь кристаллическую, аморфно-кристаллическую и аморфную структуру час­тиц, размер которых не превышает 1-20 нм. Структура и состав порошко­образных сахарных полуфабрикатов (ПСП) предопределяют их назначе­ние.

Применение ПСП позволяет значительно упростить существующую технологию, сократить производственный цикл, широко использовать при производстве конфет местные виды сырья: сухой фруктовый порошок, сгу­щенную и сухую молочные сыворотки и др.

Особенно перспективно применение ПСП при выработке помадных конфет, технология которых отличается многостадийностью, значитель­ными энергетическими затратами, а сами изделия - высокой сахаристос­тью.

Производство конфет на основе ПСП сводится к получению “холод­ным” способом помадной массы, ее формованию методом выпрессовыва - ния, резки и глазирования конфетных корпусов, завертки и упаковки кон­фет. “Холодный” способ производства помадных масс принципиально от­личается от существующих. По этому способу ПСП смешивают в аппара­тах непрерывного или периодического действия с другими видами сырья при температуре 20-40°С. Отсюда и название “холодный” способ. Исполь­зуя ПСП разного химического состава и комбинируя его с другими сухими и жидкими компонентами, можно получить большое разнообразие конфет­ных масс с заданными физико-химическими и реологическими свойствами.

Впервые “холодный” способ производства помады запатентован в США, где получены продукты под названием “Нулофонд”, "Амерфонд” и др. Тонкоизмельченный сахар песок смешивают с патокой, инвертным си­ропом, глюкозой, сорбитом и т. д. Полученную смесь высушивают в рас­пылительных установках. Размеры частиц сухого продукта при этом не превышает 40 нм.

При производстве конфетных масс “Нулофонд” смешивают при тем­пературе 20°С с небольшим количеством воды и другими компонентами: патокой, сгущенным молоком, вкусовыми и красящими веществами.

“Нулофонд’" и ’’Амерфонд” используются при производстве помад­ных, молочных, марципановых, шоколадно-жировых изделий и помадной глазури.

В НИИКП был разработан и внедрен в промышленность “холодный” способ производства помадных конфет. Помадную массу по этому спосо­бу готовят на основе высокодисперсной сахарной пудры, содержание час­тичек которой до 20 нм достигает 90%. Сахарную пудру при комнатной температуре смешивают в вибросмесителе с другими рецептурными ком­понентами, предварительно подготовленными в виде жидкой фазы.

Таким образом, помада, приготовленная “холодным” способом, как и обыкновенная, состоит из двух фаз: твердой и жидкой. Только в данном случае жидкая фаза - это смесь веществ, разнородных по составу, пред­ставляющих собою суспензию или эмульсию определенной влажности (око­ло 20%).

Состав жидкой фазы предопределяет пластические свойства конфет­ной массы, ее способность формоваться, а также вкусовые качества гото­вых изделий и сроки их хранения.

Существующие рецептуры на помадные конфеты не являются опти­мальными для конфет, получаемых “холодным” способом, как с точки зре­ния применяемых компонентов, так и с точки зрения вкусовых и питатель­ных свойств.

При выборе сырья и полуфабрикатов для изготовления конфет “хо­лодным” способом следует останавливаться на тех видах, которые не тре­буют дополнительных процессов обработки. Этим требованиям отвечают сухое и сгущенное молоко, патока, какао тертое, сливочное масло, фрук­товые подварки, припасы и т. д.

Важным показателем жидкой фазы является отношение в ней свобод­ной и связанной влаги. От этого зависят не только физико-химические, реологические свойства жидкой фазы, условия и способы ее дозирования, но и соотношение твердых и жидких компонентов в готовой помаде, про­цессе структурообразования конфетных корпусов и в итоге - сроки хране­ния готовых изделий.

Основная масса влаги, внесенная с такими компонентами, как фрукто­вая подварка, сгущенное молоко, патока, сливочное масло, является связ­ной, поэтому испарение такой влаги при хранении конфет замедляется, они длительное время сохраняют первоначальную пластическую консистенцию.

Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от влажности и вязкости последней. Чем выше влажность жидкой фазы и меньше ее вяз­кость, тем больше требуется сахарной пудры или ПСП для получения по­мадной массы с оптимальными реологическими характеристиками.

Для производства помадных масс рекомендуется использовать ПСП с содержанием патоки 10-35%, влажностью не более 3%.

Кроме сахарной помадной массы холодным способом можно готовить фруктовые и молочные конфетные массы, при этом необходимо обосновать состав жидких фаз, обеспечивающий минимальную растворимость сахар­ной пудры или ПСП, высокую влажность и прочность конфетных масс.

Основным компонентом фруктовой жидкой фазы является яблочная подварка. а молочной - сгущенное молоко. Для получения жидкой молоч­ной фазы можно также использовать сухую, сгущенную молочную сыво­ротку, модифицированный крахмал и сухой белок молочной сыворотки.

Чем выше вязкость, прочность и влажность жидкого полуфабриката, тем меньше требуется ПСП для достижения необходимой при формовании конфетной массы вязкости, пластической прочности и тем выше будет влаж­ность готовой массы.

Смешивание жидких и сухих компонентов является важным техноло­гическим процессом, при котором формируется структура конфетных масс и предопределяется структура готовых изделий. На начальной стадии сме­шивания должно обеспечиваться предельное разрушение образующейся структуры и максимальная однородность распределения фаз.

Определяя пластическую прочность конфетной массы в процессе сме­шивания жидких и сухих компонентов, можно оценить однородность и со­стояние ее структуры. Из рис. IV-21 следует, что в зависимости от состава жидкой фазы и ее влажности в процес­се смешивания с ПСП пластическая прочность массы резко меняется, ха­рактеризуя образование структуры в начальный период, затем ее разруше­ние. Это необходимо учитывать при оп­ределении времени смешивания.

Пластическая прочность массы с увеличением содержания ПСП и умень­шением влажности повышается. Струк - турообразование массы после замеса через 3; 20 мин темперирования при за­данной температуре и выстойке в поме­щении цеха протекает интенсивнее с увеличением ПСП, времени темпериро­вания и выстойки (рис. IV-22).

Из графических зависимостей между пластической прочностью мас­сы и концентрацией твердого веще­ства в суспензии вытекает, что вна­чале рост концентрации мало влияет на величину Р, а затем происходит резкое ее возрастание. Следователь­но, кривые Р = f(c) можно аппрокси­мировать в виде двух прямолинейных участков, пересечение которых ука­зывает на момент завершения постро­ения в суспензии объемной структур­ной сетки из частичек дисперсной фазы. А готовность таких масс к фор­мованию оценивают углом наклона линейного участка кривой Р = f(c) к оси абсцисс.

Чтобы уменьшить сахароемкость готовых изделий, необходимо снизить концентрацию ПСП в конфетной мас­се. Из рис. IV-22 следует, что это достигается за счет времени выстойки и темперирования. В это время структура восстанавливается за счет обра­зования коагуляционных и частично коагуляционно-кристаллизационных связей между частицами твердой фазы через тонкие прослойки дисперси­онной среды благодаря силам молекулярного притяжения различной ин­тенсивности.

При замесе фруктовой конфетной массы с увеличением содержания в ней ПСП структурные связи образуются более интенсивно. Причем чем ниже температура, тем за более короткое время образуется конфетная мас­са с заданной прочностью при меньшем содержании ПСП. Так, при 20°С структурообразование протекает интенсивно даже при содержании ПСП менее 50%.

Учитывая склонность ПСП к комкованию в начальной стадии заме­са, лучше раздельно готовить смеси сухих и жидких компонентов. Испы­тания многих вариантов показали, что ПСП следует смешивать с модифи­цированным крахмалом и соевой мукой, а полученную смесь непрерывно дозировать в жидкую фазу.

Кривые зависимости пластической прочности конфетной массы от содержания ПСП, времени темперирования и выстойки (рис. IV-22) позво­ляют выбрать оптимальные технологические параметры ее приготовле­ния, судить о завершении процесса структурообразования и готовности массы к формованию.

При температуре 20°С и содержании ПСП не более 53% формирова­ние структуры фруктовой конфетной завершается через 20 мин смешива­ния в машинах с z-образными лопастями. Применяя вибросмеситель, мож­но сократить период замеса до 1 мин. При смешивании жидких компонен­тов с твердыми частицами происходит их гидратация и осмотическое на­бухание белковых веществ молока, сои. Выделяется теплота гидратации. Кроме того, часть механической энергии переходит в тепловую, что повы­шает температуру при замесе и растворимость ПСП.

Для помадно-молочных масс характерны такие же зависимости, как и для помадно-фруктовых. Только в данном случае требуется уменьшить со­держание ПСП до 35-40%. а замес проводить при температуре 30 °С, это вызвано тем, что в молочной фазе содержится меньше свободной влаги, чем во фруктовой. На поверхности твердых частиц появляются более тонкие гидратированные пленки, что способствует возникновению множества вы­сокопрочных связей между частицами и образованию прочной структуры.

Механизированная поточная линия производства новых видов кон­фет холодным способом, разработанная НИИКП и внедренная на По­дольской кондитерской фабрике, включает следующее оборудование для приготовления помадных сахарных, помадно-фруктовых, помадно-молоч­ных масс: помольно-классификационную установку для получения мелко­дисперсной сахарной пудры; вибросмеситель, куда из дозаторов подаются сахарная пудра (или ПСП), дробленый орех или сухое молоко.

Сливочное масло и сухое молоко дозируются в миксмашину для по­лучения кремообразной массы. Сюда же подаются сухое молоко, патока и фруктовые подварки. В миксмашине готовится жидкая фаза. Подготов­ленная смесь из промежуточного сборника дозируется винтовым насосом в вибросмеситель непрерывного действия. После смешивания с сухими ком­понентами в вибросмесителе полученная конфетная масса шнеком переда­ется в формующую машину.

Определение величины кристаллов в помадной массе

Определение степени дисперсности частиц полидисперсных систем типа суспензий, к которым относится помадная масса, возможно седимен - тационным либо микроскопическим методом.

Известны весовой, центрифугальный и фотоэлектрический методы седиментационного анализа. Весовой метод основан на непосредственном взвешивании осадка при седиментации, например, с помощью весов Фигу - ровского. Однако использование этого точного метода для определения размера частиц в помадной массе затруднено особенностью структуры помады и подбором индифферентной жидкости, в которой можно получить равномерную суспензию кристалликов сахарозы.

Применение этого метода при выборе в качестве индифферентной жид­кости глицерина не дало хороших результатов, так как глицерин гигроско­пичен, опыт идет длительное время, поэтому имеется опасность растворения мелких кристаллов. Причиной тому высокая вязкость насыщенного раство­ра сахара. Даже при температуре 70°С частички твердой фазы помады в течение нескольких часов находились во взвешенном состоянии. Кроме того, высокая вязкость суспензии сильно снижает чувствительность прибора.

Различают два метода микроскопического анализа дисперсности ча­стиц: метод выборочного и сплошного подсчета. Первый отличается от второго тем, что при методе выборочного подсчета не требуется опреде­ление объема, так как им определяют относительные объемы отдельных фракций частиц. Метод сплошного подсчета заключается в измерении величины частиц с помощью квадратно-сетчатого или линейного оку­лярного микрометра.

Цена деления окулярного микрометра устанавливается для данного увеличения микроскопа с помощью объектмикрометра и рассчитывается по следующей формуле:

L=nJM/nc, (IV-45)

где / - цена деления окулярной шкалы, нм; nv - число делений объект­микрометра; 1ч - цена делений объектмикрометра, нм; и, - число делений окулярной сетки.

При использовании метода сплошного подсчета производится под­счет всего числа частиц каждой фракции в поле зрения микроскопа. Затем рассчитываются объемные или весовые отношения отдельных фракций частиц. Объем каждой частицы подсчитывается по формуле объема шара, куба или призмы - в зависимости от того, к какому геометрическому телу по своей форме подходит частица данного вещества. Затем объемы от­дельных частиц суммируются в пределах данной фракции.

Чтобы добиться объективной оценки дисперсности помадных масс, необходимо провести большое число измерений для одного и того же об­разца, так как сходимости между параллельными определениями зависят от многих причин: навыка измерений, умения приготовить однородную суспензию помады и др.

Результаты определений удобно изображать в виде кривых суммарно­го выхода отдельных фракций. На рис. IV-23 показаны кривые распреде­ления фракций кристаллов, полученных для образцов помады при различ­ных коэффициентах пересыщенного сиропа. На рис. IV-23 также показан объемный выход отдельных фракций кристаллов. Количество мелких час

При известной массе помады в мазке количество кристаллов в помаде будет

N=Num/G’ (IV-46)

где G - масса помады в мазке, г

Факторы, влияющие на дисперсность помадных масс

Помадные массы получают из пересыщенных сахаро-паточно-молоч­ных сиропов в результате кристаллизации сахарозы. Поэтому дисперсный состав твердой фазы помады, от которого зависит качество последней, в значительной степени предопределяется теми факторами, которые влияют на процесс кристаллизации.

Одним из решающих факторов является пересыщение сиропа. Его вли­яние на качественные показатели помады показано в табл. IV-2.

Из приведенных данных следует, что с повышением пересыщения си­ропа значительно увеличивается количество твердой фазы, улучшается дисперсность помады.

Максимум кривой распределения кристаллов по размерам становит­ся более высоким и узким, кривые сдвигаются в сторону малых размеров кристаллов (рис. IV-24).

Это можно объяснить образо­ванием большого количества цен­тров кристаллизации, ростом их суммарной поверхности.

В образцах помады, получен­ной из сиропа с одинаковым коэф­фициентом пересыщения, но охлаж­денного до разной температуры, с повышением последней количество твердой фазы также увеличивает­ся (табл. IV-3).

Это можно объяснить повыше­нием скорости кристаллизации, за одно и то же время на поверхности кристаллов откладывается больше сахара.

Таким образом, основными факторами, влияющими на дисперсность помады, являются: степень пересыщения сиропа сахарозой, температура охлаждения сиропа в период кристаллизации, интенсивность перемешива­ния сиропа в помадосбивальной машине и количество добавляемой пато­ки.

Подготовка помадных масс к формованию

В зависимости от способа формования помадные массы подвергаются различной подготовке и обработке. При формовании отливкой помаду из промежуточного сборника насосом подают в темперирующую машину МТ - 250 (см. рис. IV-11). После помадосбивальной машины помаду можно пе­редать также шнеком.

Темперирующая машина МТ-250 (рис. IV-25) предназначена для сме­шивания помады с необходимыми по рецептуре изделия вкусовыми, аро­матическими и красящими веществами при заданной температуре. При непрерывном перемешивании в помаду добавляют: подварки, припасы высокоароматных ягод, кислоты, сливочное масло, а в конце вымешива­ния - спирт, коньяк, вино, эссенции, красящие вещества.

Машина представляет собой цилиндрическую емкость 1, оборудован­ную пароводяной рубашкой и планетарной комбинированной мешалкой с

частотой вращения 16; 25 об/ мин. Сверху емкость закрыва­ется крышкой 2. В рубашку машины через вентили 3 и 4 подаются пар и вода. В зави­симости от вида кондитерской массы и способов ее формова­ния масса может нагреваться или охлаждаться. Контроль температуры в рубашке осу­ществляется термометром. От - темперированная конфетная масса через патрубок 6, снаб­женный затвором, выгружает­ся из машины.

При формовании мето­дом отливки температура кон­фетных масс выдерживается в следующих пределах (в °С):

помадные сахарные 70-75

помадные молочные, сливочные, крем-брюле 65-80

помадные фруктовые 80-85

помадные с добавлением орехов и какао продуктов 70-75

Такую же температуру должны иметь помадные массы, формуемые методом размазки с последующей резкой пласта на отдельные изделия. А при формовании прокаткой массы охлаждают до температуры 60°С.

При формовании помадных корпусов конфет методом выпрессовыва - ния с последующей резкой массы необходимо охладить до 18-25°С. Для этого используется миксмашина с водяной рубашкой или охладитель мар­ки ШШО (рис. IV-26).

Машина состоит из корпуса 1 с двумя полыми самоочищающимися шнеками 9, шестеренчатого или лопастного насоса-нагнетателя 2, кони­ческой воронки 3 с вертикальным шнековым питателем, редуктора приво­да 4, электродвигателя 5 и отводящего транспортера 6. Конфетная масса поступает в коническую воронку 3 с вертикально вращающимся пером, выполняющим роль шнекового питателя, откуда поступает в шестеренча­тый нагнетатель 2, а из него в корпус 1.

При вращении шнеков 9 масса перемешается в межвитковом пространстве между впадинами шнеков и корпусом. Скорость вращения шнеков, размеры впадины межвиткового пространства и количество витков шнеков подобраны таким образом, чтобы градиент скорости перемещения массы в межвитковом пространстве охладителя не превышал 3,7 с1. Только в этом случае в процессе охлаждения происходит разрушение структуры кондитерских масс в допустимых для формования методом выпрессования пределах.

Для охлаждения массы в рубашку корпуса машины и в полые шнеки подается рассол температурой 10... 14 °С. Время пребывания конфетной массы в охладителе - 4-5 мин. Температура массы на выходе из охладителя 20...24 °С. Ленточным транспортером 6 охлажденная помадная масса передается на формование.

Рекристаллизация сахарозы при темперировании помадных масс

Помадные массы являются высокодисперсными системами, в которых первоначальный размер кристаллов не превышает 10 4 см. Такие системы, обладая избытком свободной поверхностной энергии, термодинамически неустойчивы и стремятся самопроизвольно уменьшить дисперсность час­тиц путем коагуляции или переконденсации-перетока вещества дисперс­ной фазы от малых к более крупным частицам через дисперсионную среду.

В дисперсных системах с разным агрегатным состоянием вещества, с кристаллической дисперсной фазой, происходит процесс рекристаллиза­ции. Он вызывается влиянием размера кристаллов на их растворимость в соответствии с уравнением Оствальда-Фрейдлиха

In Я, /Я2 = loMjpR 7(1/гг - 1/г,; , (IV-48)

где Нs и Н2 - растворимость сферических частиц соответственно с радиусами г, и гг.

Центры кристаллизации в пересыщенном сиропе образуются не одновременно, поэтому кристаллы полидисперсны и имеют разную растворимость. Жидкая фаза помады оказывается пересыщенной для крупных кристаллов и ненасыщенной для очень маленьких. Это вызывает самопроизвольный процесс растворения части мелких кристаллов и роста более крупных.

В производственных условиях процесс рекристаллизации усиливается колебаниями температуры, а следовательно, и пересыщения жидкой фазы, так как темперирование помадных масс осуществляется в большом объеме в цилиндрических емкостях, оборудованных пароводяной рубашкой и мешалкой.

Большая вязкость массы, незначительная разница в плотности кристаллов и жидкой фазы, малая подвижность кристаллов относительно межкристального раствора не позволяют быстро и равномерно вырав­ниваться концентрации по всему объему массы даже при медленных скоростях изменения температуры.

Передаваемая теплота от поверхности нагрева к помадной массе не успевает мгновенно отвестись и равномерно распределиться по всей массе. Таким образом, несмотря на перемешивание, в массе возникает температурный градиент.

Изменение концентрации жидкой фазы, растворимости в ней сахарозы может также происходить при введении в помаду различных рецептурных добавок (подварок, припасов, масла сливочного, спирта, эссенций и др.).

При колебаниях температуры или концентрации жидкой фазы периодически происходит то растворение, то рост кристаллов.

Но так как крупные кристаллы растут быстрее, а растворяются медленнее, чем маленькие, то после многократных колебаний в итоге крупные кристаллы вырастают, а мелкие уменьшаются и затем полностью растворяются.

Скорость рекристаллизации возрастает с увеличением амплитуды и частоты колебания температуры, повышением дисперсности кристаллов, с уменьшением содержания твердой фазы и не зависит от количества суспензии. Отсюда следует, что процесс темперирования должен быть кратковременным и проводиться в тонком слое, а помада на выходе из помадосбивальной машины должна иметь температуру, близкую к температуре ее формования.

Перегрев помадной массы усиливает процесс рекристаллизации, по­вышает растворимость сахарозы, что снижает содержание твердой фазы за счет растворения самых маленьких кристаллов. Качество помадной массы при этом ухудшается.