Виробництво карамелі – велика технологічна система

Серед різних видів карамелі в найбільшій кількості промисловість виробляє карамель з фруктово-ягідною начинкою. Тому в подальшому ми будемо розглядати виробництво цієї карамелі як велику технологічну систему, яка складається з наступних підсистем: виробництво сиропу, виробництво карамельної маси, виробництво фруктово-ягідної начинки, формування карамелі, охолодження карамелі, загортання і пакування. Параметрична схема виробництва карамелі з фруктово-ягідною начинкою наведена на рис 1.

Рис 1 Параметрична схема виробництва карамелі з фруктово-ягідною начинкою

2. Розгляд підсистеми С₁- приготування карамельного сиропу на макро і мікрорівні.

Карамельний сироп готується двома способами: в дисуторі (періодичний) і на станції ШСА (безперервний). Тривалість уварювання карамельного сиропу періодичним способом складає 30-45 хв в залежності від ємності дисутору. Це призводить до того, що до складу сиропу входить у значній кількості продукти вторинного розкладу цукрози, які негативно впливають на якість карамельного сиропу, а далі на якість самої карамелі.

Тривалість уварювання сиропу на станції ШСА складає 5-6 хв, це сприяє виробництву високоякісного сиропу. Тому станції ШСА отримали велике розповсюдження на кондитерських фабриках.

Для визначення критерію оптимізації підсистеми С₁ і факторів впливу на значення цього критерію розробляється параметрична схема (рис.2).

де: некеруємі фактори: h₁₁, h₁₂, h₁₃, h₁₄ – відповідно якість цукру-піску, патоки, інвертного сиропу, води;

керуємі фактори: х₁₁, х₁₂, х₁₃, х₁₄- відповідно кількість цукру-піску, патоки, інвертного сиропу, води (кг/хв.), х₁₅ – температура в змішувачі (⁰С), х₁₆-число обертів лопатей змішувача (об/хв.), х₁₇-швидкість подачі сиропу в змійовик (кг/хв.), х₁₈- тиск гарячої пари у змійовиковій колонці (кПа);

вихідні фактори: у₁₁, у₁₂, у₁₃ – відповідно вологість (%), вміст редукуючих речовин (%), температура (⁰С) сиропу.

В якості критерію оптимізації вибрано вміст редукуючих речовин – у₁₂. Вибір фактору оптимізації обґрунтовується тим, що вміст сухих речовин, тобто вологість сиропу можна виправити дією наступної підсистеми, тобто варіння карамельної маси. Критерій у₁₃ (температура сиропу) суттєво не впливає на дію наступної підсистеми, а від фактора у₁₂- вмісту редукуючих речовин залежить якість готової карамелі і виправити значення цього критерію наступною підсистемою неможливо. Якщо значення вмісту редукуючих речовин у сиропі буде нижчим ніж треба, то це може привести до зацукрювання карамельної маси, а якщо значення у₁₂ буде вище ніж потрібно – карамель буде гігроскопічною і не зможе зберігати свою якість під час зберігання.

В загальному вигляді критерій оптимізації – у₁₂ визначається за формулою

У₁₂=f(h₁₁, h₁₂, h₁₃, h₁₄, х₁₁, х₁₂, х₁₃, х₁₄, х₁₅, х₁₆, х₁₇, х₁₈) → оптимум =13=14%.

Аналіз процесу на макрорівні дає загальну залежність. Це кібернетичний підхід (метод “чорного ящика”). Для того, щоб розібратися в процесі потрібно його проаналізувати на мікрорівні, тобто визначити фізико-хімічні процеси, що відбуваються під час приготування сиропу і скласти умови, щоб процес відбувався в оптимальному режимі.

Під час приготування карамельного сиропу відбуваються великі зміни у складі вуглеводів ,які залежать від рН середовища, температури та тривалості процесу. Вуглеводний і мінеральний склад сиропів залежить від кількості та якості цукру, патоки, води, а коли працюють на інвертному сиропі – від його складу. До складу рецептурної суміші карамельних сиропів завжди, крім цукрози ,входять глюкоза, фруктоза, декстрини мальтоза, мінеральні речовини. Дослідження зміни вуглеводного стану карамельних сиропів під час їх приготування показали, що продукти розкладу цукрів у виробництві карамельного сиропу слід представляти в такому вигляді

3.Приготування карамельної маси (підсистема С₂)

Карамельна маса – це маса аморфної структури, яка уварена до вмісту сухих речовин 96-99%.

Для приготування карамельної маси використовують різне обладнання:

- змійовиковій вакуум-апарат безперервної дії з винесеною вакуум-камерою, продуктивністю 500 і 1000 кг/год;

- змійовикова варильна колонка, продуктивністю 500 і 1000 кг/год;

- універсальний варильний апарат періодичної дії, продуктивністю 150 кг/год, його використовують на підприємствах малої потужності.

На рис. .. приготування карамельної маси наведено на використанні вакуум-апарату з виносною камерою, це позиції 33-36.

Готовий карамельний сироп зі збірника 33 за допомогою плунжерного насосу 34 подається у змійовик варочної колонки 35. В змійовиковій колонці підтримується тиск гріючої пари нарівні 0,55-0,60 Мпа. Карамельний сироп, проходить по змійовику нагрівається до температури 150-155⁰С і потрапляє у вакуум-камеру 36. Вакуум камера складається з двох частин: власне вакуум-камери, в якій безперервно підтримується вакуум та накопичувача, який періодично знаходиться то під вакуумом, то під атмосферним тиском. Із вакуум-камери карамельна маса періодично через кожні 2 хвилини вивантажується у приймальну воронку охолоджувальної машини.

де некерований фактор: h₂₁- якість карамельного сиропу;

керовані фактори: х₂₁- швидкість подавання карамельного сиропу (кг/хв.), х₂₂- тиск гріючої пари (Мпа), х₂₃- розрідження у вакуум-камері (мм.рт.ст.), х₂₄- час уварювання, інтервал вивантаження карамельної маси із вакуум-камери (хв.);

вихідні параметри: у₂₁- вологість карамельної маси (%), у₂₂- вміст редукуючих речовин (%), у₂₃- температура карамельної маси (⁰С).

За фактор оптимізації приймається вологість карамельної маси у₂₁, тому що цей фактор буде справляти найбільший вплив на дію наступної підсистеми

У₂₁=f(h₂₁, х₂₁, х₂₂, х₂₃, х₂₄) → оптимум =2,5-2,7%.

Карамельна маса після вивантаження з варильного апарату є гомогенною, багатокомпонентною в’язкою рідиною, що має вологість 1-4%. Але вірніше ,карамельну масу слід розглядати як сплав різноманітних речовин (цукроза, фруктоза, глюкоза, мальтоза, декстрини та інші олігоцукри), в якому розрізнено містяться гідратовані молекули води. Молекули цукрози, глюкози, мальтози та інших речовин, що входять до складу карамельної маси, являють собою компактно упаковані частинки ,зв’язані між собою силами молекулярної взаємодії. Ці сили великі, про них можна судити за в’язкістю карамельної маси ,яка дорівнює 110 Па·с за температури 115⁰С.

При охолодженні увареної карамельної маси в’язкість її значно збільшується і за температури 80-90⁰С вона переходить у напівтвердий пластичний стан і в такому стані карамельна маса легко приймає різноманітну форму. Хімічний склад карамельної маси залежить від того, який був використаний антикристалізатор, тобто – патока чи інвертний сироп.

Під час приготування карамельної маси продовжується розклад цукрози на моноцукриди ,про що свідчить ріст редукуючих речовин на 2-3%. Крім того, продовжується розклад моноцукридів на ангідриди і відбувається гідролітичний розклад цукри дів до продуктів вторинного розкладу ,які змінюють колір карамельної маси. Чим швидше йде процес уварювання карамельної маси ,тим менше вона містить продуктів вторинного розкладу.

Під час приготування карамельної маси відбуваються такі фізико-хімічні процеси:

- відділення вологи ,вміст сухих речовин у карамельному сиропі становить 84-86:, у карамельній масі –96-99%;

- незважаючи на те, що тривалість уварювання карамельної маси в змієвикових апаратах невелика і складає 1,5-4 хв, у ній під дією високої температури продовжується гідроліз цукрози і розклад моноцукридів. Так, кількість редукуючих речовин збільшується на 1,5-3%, а колір підсилюється на 30-34%.

Тому технологія виробництва карамельної маси має бути організована так, щоб в карамелі було якомога менше продуктів вторинного розкладу, які суттєво впливають на харчову цінність і якість карамелі.

Карамельна маса в момент виходу із вакуум-апарату може бути забракована за такими ознаками:

- зацукрювання;

- підвищений вміст редукуючих речовин;

- підвищена вологість.

Питання для самоконтролю

1. Чому виробництво карамелі розглядається як велика технологічна система?

2. З яких підсистем складається велика технологічна система виробництва карамелі?

3. Дайте пояснення дії вхідних факторів, керованих і некерованих при приготуванні карамельного сиропу?

4. Чим обумовлено вибір фактору оптимізації підсистеми приготування карамельного сиропу?

5. Які фізико-хімічні процеси відбуваються при приготуванні карамельного сиропу і як вони впливають на фактор оптимізації?

6. Яке обладнання використовується для приготування карамельного сиропу і карамельної маси?

7. При розгляді виробництва карамельної маси (підсистема С₂) на макрорівні, що є вхідними факторами ,якими можна керувати і якими неможливо керувати?

8. Дайте пояснення вибору фактору оптимізації при виробництві карамельної маси?

9. Фізико-хімічні процеси, які відбуваються при приготуванні карамельної маси і як вони впливають на фактор оптимізації?

Література

8. Зубченко А.В. Технология кондитерского производства /Воронеж. гос. технол. академия.-Воронеж.-1999.- с. 199 - 215

9. Панфилов В.А. Технологические линии пищевых производств. -М.: Колос.-1993.-с. 59 - 75

10. Технологічні інструкції по підготовці сировини та напівфабрикатів до виробництва по виробництву карамелі та драже. – К.: Держхарчопром України, ЗАТ Укркондитер – 1996, с. 28 – 44.

Поиск по сайту: