При формовании охлажденной до температуры около 70° карамельной массы получают карамель с начинкой и без начинки (леденцовая карамель) различных размеров и формы.
Отформованная карамель, охлаждаясь, становится твердой, что позволяет подвергать ее дальнейшей обработке и транспортировке.
Подготовка карамельной массы к формованию карамели
При поточно-механизированном способе производства карамельная масса из тянульной машины или непосредственно от проминального транспортера непрерывно поступает н катальную машину. Непрерывная подача карамельной массы в катальную машину обеспечивается установленным над подающим транспортером качающимся направляющим рычагом.
Рис. 22. Катальная машина.
Катальная машина (рис. 22) представляет собой желоб, в котором расположены шесть валов-веретен, вращающихся вокруг своей оси и придающих карамельной массе форму конуса.
Расположенные по дну желоба нагревательные устройства обеспечивают поступающей в катальную машину карамельной массе температуру около 75°.
На катальной машине непрерывно образуется карамельный батон, в который через начинканаполнитель подается протемперированная начинка.
Начинконаполнитель (рис. 23) состоит из загрузочной воронки, плунжерного насоса, подающего начинку в карамельный батон, и нагнетательной трубки, соединенной при помощи гибкого
Рис. 23. Начинконаполнитель:1.- Станина, 2. –Клапан, 3.- Регулятор подачи, 4.- Плунжер, 5.- Резиновый шланг.
шланга с трубкой, уложенной в катальной машине.
Карамельный батон диаметром 40—50 мм из катальной машины непрерывно поступает в калибрующе- вытягивающую машину (рис. 24), на которой он вытягивается до диаметра 14— 16 мм.
При периодических способах производства карамельная масса в виде отдельных подготовленных пластов весом 10—12 кг укладывается ручным способом в катальную машину, а начинка в карамель поступает, как описано выше, через начинконаполнитель.
При немеханизированных способах подготовки карамельной массы к формованию карамели, основной операцией является
Рис. 24. Калибрующе-вытягивающая машина.
приготовление конверта из карамельной массы, заливка в нее начинки, склеивание конверта и завертка его во внешнюю оболочку. Операция по приготовлению конверта должна проводиться при определенном температурном режиме. Температура карамельной массы, предназначенная для верхней оболочки, должна поддерживаться около 75—80°.
Пласт карамельной массы для внутренней оболочки, из которой готовится конверт, должен иметь температуру на 2—4° ниже температуры внешней оболочки, а начинка на 6—10° ниже температуры внутренней оболочки. Конверт с залитой в него начинкой после склеивания подкатывается на теплом столе, завертывается в верхнюю оболочку ,и укладывается в катальную машину. *
Из подготовленного батона вытягивают непрерывный жгут круглого сечения, направляемый в формующую машину. Для поддержания указанной температуры й соответствующей формы батона его все время необходимо подкатывать на теплом столе.
Если подкатку приостановить, то батон начинает переходить в пласт и начинка прорывает оболочку, а нарушение температурного режима вызывает при охлаждении массы потерю ее пластического состояния и способности к формованию. Тяжелую работу по подкатыванию батона на теплом столе заменила катальная машина, а внедрение начинконаполнителя в комплексе с катальной машиной позволило для большинства сортов карамели механизировать процессы приготовления карамельного батона и заполнения карамели начинкой.
При формовании леденцовой карамели карамельная масса из проминального транспортера поступает непрерывно в катальную машину, образуя в ней конус, из которого через калибрующе-вытягивающую машину жгут карамельной массы проходит непрерывно в формующую машину.
Подготовка к формованию карамели вскладку
Карамель в складку готовят с орехово-шоколадной или прохладительной начинкой. Приготовление карамельного батона с начинкой вскладку ведется вручную. При этом порцию карамельной массы делят на две части, предназначая около 40% на нижнюю рубашку и 60% — на верхнюю. В конверт из карамельной массы для нижней рубашки закладывают начинку и закрывают конверт; придавая ему при раскатывании круглую форму, растягивают и складывают его поочередно по ширине и толщине, накладывая пласты друг на друга. При каждом складывании число складок увеличивается вдвое, так что после семи складываний получается сто двадцать восемь складок, которые позволяют получать тонкостенную карамель с равномерным слоистым распределением в ней начинки. Сразу после
окончания операций по растягиванию и складыванию конверт завертывают в карамельный пласт, приготовленный для верхней рубашки, и укладывают в катальную машину. Из катальной машины жгут карамельной массы с начинкой поступает на формующую машину. Температура у верхнего пласта карамельной массы должна быть на 3—4° выше температуры начинки и на 5—6° ниже температуры нижнего пласта карамельной массы.
окончания операций по растягиванию и складыванию конверт завертывают в карамельный пласт, приготовленный для верхней рубашки, и укладывают в катальную машину. Из катальной машины жгут карамельной массы с начинкой поступает на формующую машину. Температура у верхнего пласта карамельной массы должна быть на 3—4° выше температуры начинки и на 5—6° ниже температуры нижнего пласта карамельной массы.
Приготовление карамели в складку представляет собой весьма трудоемкую операцию при разделке карамельного батона и
Рис. 25. Кольцевой складыватель:
1—чаша: 2—вал; 3— рама; 4—привод.
транспортировке его в катальную машину. Научный сотрудник Украинского научно-исследовательского института пищевой промышленности М. А. Ширай разработал механизированный способ производства карамели вскладку и других видов карамели со сложной структурой [51].
Оборудование для производства карамели вскладку механизированным способом состоит из двух отдельных агрегатов — структурообразующего и формующего. В состав первого входит: а) катальная машина с начинко- наполнителем, б) вытягивающая машина и в) кольцевой складыватель.
Кольцевой складыватель (рис. 25) представляет собой вращающуюся на вертикальной оси железную чашу, выложенную по бокам фанерой, а по дну — дощаткой и обтянутого тканью. Кольцевой складыватель приводится в движение от вытягивающей машины синхронно со скоростью поступления карамельного жгута в чашу-складывателя или через редуктор и вариатор скоростей от индивидуального мотора. Габариты чаши складывателя в мм:
Диаметр по дну 850
Диаметр по верхнему краю 1000
Глубина чаши . ………….. 160
Формующий агрегат обычный, с режущим или штампующим механизмом. Начинконаполнитель на этом агрегате при производстве карамели вскладку не ставится, а при производстве карамели с двумя и более начинками устанавливается как обычно в линии.
Приготовление карамели вскладку по предложенному способу ведется следующим путем.
Подготовленные обычным способом пласты карамельной массы наворачиваются на трубку начинконаполнителя, уложенную в катальной машине. Жгут карамельной массы с поступившей в него через трубку начинконаполнителя начинкой оттягивается вытягивающей машиной, витки жгута механически накладываются один на другой во вращающейся чаше кольцевого с кладыателя.
Когда сложено необходимое число витков, чашу останавливают и обрывают жгут, который можно направить во вторую чашу. Кольцо, образовавшееся из карамельного жгута, складывают обычно вчетверо в батон, который в зависимости от сорта изготовляемой карамели завертывают в карамельный * пласт (верхняя рубашка) или без дополнительной завертки в пласт передают в катальную машину формующего агрегата.
Предложенный способ, позволивший механизировать значительную часть производственных операций при изготовлении высококачественной карамели в складку и других видов карамели со сложной структурой, внедрен на ряде кондитерских фабрик и может быть рекомендован для широкого использования на наших фабриках.
Подготовка начинки
Перед поступлением в начинконаполнитель начинку темперируют в цилиндрических темперирующих машинах при постоянном перемешивании или в открытых котелках с паровым обогревом (на немеханизированном производстве).
Из темперирующих машин начинка плунжерным насосом перекачивается по трубопроводам в приемный сборник начинконаполнителя катальной машины. Контроль температуры начинки можно вести манометрическим сигнализирующим термометром, устанавливаемым на трубопроводе начинконаполнителя. Фильтрация начинки обеспечивается установленным на нагнетательном трубопроводе цилиндрическим фильтром. Перед подачей начинки в начинконаполнитель в нее добавляют ароматические и вкусовые вещества.
Количество начинки в различных сортах карамели определяется рецептурами, утвержденными для каждого сорта карамели [27]. Регулирование количества начинки, поступающей в батон, осуществляется изменением хода скалки насоса.
Формование карамели
Карамельный жгут в процессе формования разделяется на отдельные карамели различной формы и размеров. Наибольшее распространение для формования карамели на наших предприятиях получили режущие и штампующие машины (рис. 26, 27). На режущих машинах непрерывно поступающий из калибрующе-вытягивающей машины карамельный жгут захватывается ножами и зажимаясь между двумя расположенными одна над другой движущимися в одном направлении бесконечными цепями, разрезается на отдельные карамельки в форме подушечек.
Рис. 26. Режущая машина:
1—равняльные ролики; 2—режущие цепи; 3—катушки цепей; 4—нажимные головки;
5—узкий траиспортер; 6—натяжной механизм; 7—направляющая втулка; 8—станина;
9—регулировочные винты; 10—направляющие ролики; 11—приводной ролик узкого транспортера.
Размер карамелек определяется диаметром жгута карамели и расстоянием между ножами цепи (шаг цепи). Имеют также распространение режущие цепи е прикрепленными к ножам площадками, которые при сближении цепей сжимают карамельки и придают им форму лопатки.
Если к этим площадкам прикреплены пластинки с выгравированными рисунками, то эти рисунки отпечатываются на поверхности карамели. Новаторы карамельного производства, увеличив скорость режущих цепей до 100 и более м/мин, достигли выработай 10—12 т карамели в смену ка одной режущей машине. Недостатком существующих режущих цепей является их быстрая изнашиваемость при высоких скоростях и недостаточно большое разнообразие вырабатываемых на них форм карамели. В связи с тем, что разрезание жгута карамели на дольки
Рис. 27. Штампующая машина:
1—верхняя цепь; 2—нижняя цепь; 3—боковая цепь; 4—рабочие катушки; 5—направляющие ролики; 6-— натяжные полозки верхней цепи; 7—натяжной полозок нижней цепи; 8—контрольные разводящие полозки; 9—натяжной механизм верхней и нижней цепей;
10—натяжной механизм верхней цепи; 11—натяжной механизм полозков боковых цепей; 12—натяжной механизм полозков верхней и нижней цепей; 13—регулировочные винты; 14—мотор с передаточными шестеренками; 15—рабочая катушка боковой цепи.
происходит постепенно, отдельные карамельки остаются соединенными между собой перемычками в 1—2 мм, в результате чего из формующей машины карамель непрерывно поступает в виде цепочек, соединенных между собой тонкой перемычкой. Отформованная в виде цепочки карамель из режущей машины поступает на узкий охлаждающий транспортер.
Образовавшиеся между отдельными карамельками перемычки в результате охлаждения становятся хрупкими и при переходе с узкого на широкий охлаждающий транспортер цепочки разделяются иа отдельные карамельки.
Штампующая машина для карамели позволяет получить карамель разнообразной формы и размеров. Эта машина ее только разделяет карамельный жгут па отдельные карамели, но и придает каждой из них определенный рисунок. Формование карамельного жгута на этих машинах осуществляется парой бесконечных цепей, состоящих из соединенных между собой мостиков, играющих роль ножей. Верхняя цепь, помимо мостиков, имеет направляющие с пуансонами. Штампики пуансонов на торцовой поверхности имеют отгравированный рисунок, который отформовывается при штамповании на поверхности карамели.
На штампующей машине вырабатывают карамель овальную и карамель в форме шарика. Линейная скорость цепей штампующих машин составляет 80—70 м/мин. Недостатком штампующих машин является быстрая изнашиваемость целей и нарушение вследствие этого правильной формы и размеров карамели.
Для формования леденцовой карамели применяются также таблеточно-формующие и ролико-формующие машины. В последние годы широкое распространение для формования леденцовой карамели и карамели с орехово-шоколадными начинками получили ирисо-формующие заверточные машины. При формовании карамельной массы на этих машинах ее подготовляют к формованию ручным способом и затем на машине формуют, завертывают в этикетку и охлаждают.
На базе универсальной поточной линии для производства карамели и ирисо-формуюгце-заверточной машины ВКНИИ совместно с фабрикой «Рот-Фронт» создали поточную линию для производства леденцовой карамели типа «Театральная» (рис. 28). Карамельная масса из вакуум-аппарата поступает, как на обычных поточных линиях, через охлаждающую машину на проминальный транспортер. Ароматические и вкусовые вещества и раствор красителя добавляются в карамельную массу из специальных дозаторов. Жгут карамельной массы после проминального транспортера при помощи специального устройства разрезается на отдельные заготовки, которые передаются транспортирующими устройствами в катальную машину, формуются и завертываются.
Получение фигурной леденцовой карамели (монпансье) мелких (размеров, содержащих до 500 штук в 1 кг, осуществляется на специальных валках (станках). Производительность этих станков колеблется в пределах до одной тонны карамели в смену. В настоящее время на наших фабриках вырабатывается также леденцовая карамель различной формы в виде фигур, завер-
нутая в этикетки. Формование и завертка этой карамели осуществляются на специальных машинах.
За рубежом все процессы обработки карамельной массы и передачи ее к охлаждающим столам, добавление в карамельную массу ароматических и вкусовых веществ и передача карамельной массы от охлаждающего стола на проминальную и тянульную машины осуществляются периодическим способом, вручную. Производительность основного оборудования карамельной линии, в том числе и формующих машин, на зарубежных фабриках в
4 раза меньше производительности поточно-механизированных линий производства карамели. Однако вырабатываемая за рубежом карамель отличается широким разнообразием форм и размеров-
Осуществляемые на наших передовых фабриках процессы формования карамели при больших скоростях режущих и штампующих машин связаны со строгим соблюдением требований к карамельной массе и начинке и поддержанием установленного температурного режима.
Особо важное значение имеет соблюдение (Принятого температурного режима при производстве карамели на поточно-механизированных линиях, так как при нарушении режима на какой- либо одной машине поточной линии останавливается работа всей линии.
Температура карамельной массы, поступающей в катальную машину из проминального транспортера или тянульной машины, должна быть около 80°, а температура начинки, поступающей в карамельный батон, должна быть для зимнего периода 65—68°, а для летнего 60—65°. Температура карамели сразу после формования должна быть не выше 70°.
На ирисо-формующе-заверточных машинах температура карамельной массы, поступающей из катальной в формующую машину, должна быть соответственно ниже на 8—10°.
Контроль температуры карамельной массы в процессе прохождения ее по транспортеру поточной линии и в катальной машине, по данным И. И. Бронштейна (ВКНИИ), можно осуществлять специальным прибором бесконтактного измерения температуры. Прибор состоит из датчика, представляющего собой параболическое зеркало, в фокусе которого установлен термометр сопротивления в виде цилиндрической катушки. Электрическое сопротивление термометра при 20° составляет 800 ом. На корпусе датчика размещен второй термометр сопротивления (500 ом) для компенсации влияния окружающей температуры.
Охлаждение отформованной карамели
После формования карамель необходимо быстро охладить до температуры 30—35°; при этой температуре она становится твердой и хрупкой и может подвергаться без нарушения формы завертке, расфасовке и упаковке.
Отформованная карамель сразу после режущей или штампующей машины поступает в виде непрерывной цепочки карамелек на узкий охлаждающий транспортер. Продвигаясь по узкому транспортеру, карамель охлаждается и переходит на широкий охлаждающий транспортер. Длина узкого транспортера колеблется в широких пределах, в зависимости от длины производственного помещения, от 4—6 до 30 м. При длине узких транспортеров менее 6—в м перемычки между отдельными карамельками не успевают достаточно охладиться, в связи с чем при переходе на широкий транспортер необходимо устанавливать дополнительные устройства для разделения карамельной цепочки, что может привести к деформации отдельных карамелек.
Воздух к узкому транспортеру подается по специальным воздуховодам сверху или через боковые щели при закрытых транспортерах.
Скорость узкого транспортера должна соответствовать скорости формующих цепей. При нарушении синхронности в скорости формующих цепей и узкого транспортера цепочка карамели, не обладающая еще твердостью, подвергается деформации.
При производстве карамели на поточных линиях отформованная карамель с узкого транспортера поступает в охлаждающий аппарат закрытого типа, аде она должна быть охлаждена до температуры 40—35°. На поточных линиях установлены охлаждающие аппараты двух типов: пятиярусный и двухъярусный вибрационные транспортеры (рис. 29, 30).
Пятиярусный вибрационный транспортер представляет собой два расположенных рядом качающихся конвейера, из которых один состоит из трех закрепленных один под другим лотков, а второй — из двух лотков. Лотки установлены под углом 2,5° с продвижением карамели вверх по лоткам. Карамель равномерно за 5—6 мин. проходит по всем лоткам. Охлаждающий воздух подается из распределительных (воздуховодов параллельным током на каждый лоток. Расход охлаждающего воздуха до 3500 м3 в час. Недостаток устройства транспортера заключается в трудности его очистки и замывки. Этот недостаток устранен в двухъярусном аппарате.
Двухъярусный вибрационный транспортер — это качающийся транспортер с двумя расположенными наклонно один под другим лотками, помещенный в шкафной камере, в которую подается по трубопроводам воздух, омывающий карамель при ее последовательном движении по лоткам транспортера.
Охлаждающий воздух подается на первый лоток сверху, из распределительного воздуховода, а на нижний—противотоком из патрубка. Время прохождения карамели по лоткам транс-
Рис. 29. Пятиярусный охлаждающий транспортер для карамели:
1— распределительный воздуховод правый; 2—опорная рама; 3—эксцентриковый привод; 4—электродвигатель; 5— рама лотков второго и четвертого; 5—лоток; 7—роликовая опора; 8—козырек; 9—поддон; 10—труба для выхода воздуха; 11— распределительный воздуховод левый; 12—щкаф; 13—рама лотков первого, третьего и пятого; 14—воздуховод для первого лотка.
портера составляет 4—5 мин. Расход воздуха для охлаждения карамели на двухъярусных транспортерах (по данным Г. А. Маршалкина [17]) 4000 м3/час.
Температура воздуха для охлаждения карамели должна быть 12—14°, а относительная влажность не более 60%. В зимний период такая температура достигается смешением наружного воздуха с воздухом помещения. В летнее время необходи-
Рис. 30. Двухъярусный охлаждающий аппарат для карамели:
1—верхний лоток; 2—нижний лоток; 3— шкаф; 4—воздухораспределительный короб; 5—узкий ленточный транспортер; 6—разводка; 7—воздуховод; 8—затвор; 9—сливной трубопровод; 13— электродвигатель; 11—эксцентриковый вал; 12— тяга верхнего лотка; 13—тяга нижнего лотка; 14—рама; 15—входной водопровод; 16—перегородка; 17—ограждение.
мую температуру воздуха обеспечивают предварительным его охлаждением. Применение кондиционированного воздуха в летний период обеспечивает получение карамели с минимальным количеством отходов и брака и более стойкой при хранении. Если летом для охлаждения карамели применять воздух непосредственно с улицы, то из-за высокой его температуры карамель, проходя по транспортеру, не успевает охладиться до температуры 35—40°, необходимой для последующей транспортировки ее к машинам для завертки и глянцевания.
При периодическом способе производства карамель из узкого ленточного охлаждающего транспортера переходит для окончательного охлаждения на широкий транспортер (ширина 650 мм).
Широкие транспортеры при помощи эксцентрика или коленчатого вала получают возвратно-поступательное движение. Медленное поступательное движение карамели по транспортеру достигается установкой его с небольшим уклоном в сторону движения. Хорошим материалом для (вибрационного транспортера является нержавеющая сталь толщиной около 1 мм.
Охлажденная карамель с транспортера поступает в деревянные или алюминиевые лотки или на специальные столы и после дополнительной выстойки подается на завертку или на обработку ее поверхности другими способами. В начале и в конце вибрационного транспортера при поступлении и выходе охлажденной карамели имеются отверстия для отсева крошек, образовавшихся при разделении карамельной цепочки на отдельные карамельки и при охлаждении на вибрационном транспортере. Отсевы вместе с другими отходами, полученными при формовании карамели, растворяются при нагревании в воде и используются в виде сиропа при производстве начинок. Воздух для охлаждения карамели подается на широкий транспортер через специальные воздуховоды сверху по ходу движения карамели или через боковые щели. Расход воздуха составляет около 6000 м3/час.
Недостаточно охлажденная карамель подвергается при транспортировке и обработке деформации, что обусловливает образование повышенного количества отходов и брака. Производительность поточных линий в летний период при отсутствии охлажденного воздуха снижается на 20—30%.
Если температура карамели, поступающей из охлаждающего аппарата, выше 40°, то рекомендуется применять дополнительное охлаждение ее воздухом на транспортерах, подающих карамель на заверточные машины и аппараты для глянцевания.
Опыт фабрики «Красный Октябрь» по применению в летний период предварительно охлажденного воздуха показал, что качество получаемой при этом карамели отличается повышенной стойкостью, а производительность поточных линий в летний период не снижается. Кондиционирование воздуха для охлаждения карамели можно осуществлять при помощи специальных аппаратов. Применение кондиционированного воздуха в летний период для охлаждения карамели является, как показал опыт работы новатора, бригада поточной карамельной линии фабрики «Рот-Фронт», В. С. Жаркова, важным условием повышения производительности линий и качества карамели.
На отдельных кондитерских фабриках за рубежом помещения для формования, охлаждения, завертки или глянцевания карамели отделены от остальных производственных помещений, а поступающий в них воздух кондиционируется. Применение кондиционированного воздуха на заключительной стадии производственного процесса позволяет получать более стойкую карамель, а при наличии необходимых условий для хранения и в торговой сети выпускать значительное количество (карамели без специальной обработки ее поверхности.
Механические свойства карамели
В связи с широким внедрением (механизированных способов заверти, глянцовки и расфасовки карамели потребовалось установить характеристики механических (свойств карамели [7].
Приводим некоторые результаты этих исследований.
Рис. 31. Схема маятника Кузнецова для определения твердости карамели.
Твердость карамельной массы определялась прибором Кузнецова (рис. 31) и характеризовалась временем, в течение которого происходит затухание маятника для определенной амплитуды его качания.
Прибор Кузнецова представляет собой физический маятник, качающийся на призмах. Рамка 1 из круглого железа имеет в верхней части два конусообразных острия 2 (угол при вершине 90°) призм из алмаза или твердого сплава (победит). На другом конце рамки прикреплен стержень с диском 3 для помещения гирь 4. Стержень оканчивается иглой 5. Испытуемый образец 6 помещается на горизонтальной перекладине 7, укрепленной на стойке.
Игла движется но шкале 8.
В положении равновесия (нулевое положение) центр диска должен совпадать с иглой. Испытуемый образец устанавливается на (перекладину так, чтобы поверхность его была (горизонтальна и неподвижна, после чего на него подвешивается горизонтальный »маятник и устанавливается диск.
Поскольку время затухания при данной твердости тела зависит от нагрузки, т. е. от давления на острие, то последнее подбирают таким, чтобы период колебания не был слишком длительным. Нагруженный маятник отводят от нулевого положения до деления шкалы 35 см и отпускают для качания. Как только маятник дойдет до исходной (начальной) амплитуды 30 см, пускают секундомер и определяют Время, в течение которого происходит определенное уменьшение амплитуды с 30 до 27,5см, с 27,5 до 25 см и т. д. вплоть до амплитуды 10 см. За меру твердости в данном случае принимается время, в течение которого начальная амплитуда с 30 см падает до 10 см.
При определении твердости карамельной массы выяснилось, что она зависит от влажности массы при постоянном содержании в ней патоки, а при одинаковой начальной влажности карамельной массы твердость ее зависит от количества содержащейся патоки.
Твердость карамельной массы в зависимости от начальной влажности характеризуется временем затухания в сек.
Влажность карамели в % | 1,80 2,0 | 2,34 | 3,00 | 3,24 | 3,62 |
Время затухания в сек. . | 565 472 | 370 | 219 | 159 | 107 |
Как видно из приведенных данных, влажность карамельной массы значительно влияет на ее твердость.
При содержании в карамельной массе 25 частей патоки на 100 частей сахара время затухания составит 251 сек., а при содержании на 50 частей патоки 100 частей сахара — составит 391 сек.
Нагрузка на острие при испытаниях твердости карамельной массы составила 150 г, а для твердости стекла— 1000 г.
Определение ряда других показателей механических свойств карамели, приготовленной по нормальной рецептуре при влажности 2%, позволило установить следующие характеристики прочности:
Сопротивление на удар . | 0,0384 кгсм/см3 |
Сопротивление на изгиб | 3,9 кг/мм2 |
Сопротивление раздавливанию | 0,2211 кг/мм2 |
Хрупкость карамели в условных единицах по Фепплю | 6,34 |
Прочность образцов карамели с меньшими линейными размерами значительно выше прочности образцов больших размеров, что подтверждает зависимость прочности от масштабного фактора.
Характер деформации карамельной массы аналогичен тому, который наблюдается при испытании стекла. По сравнению со стеклом карамель оказывает в 100 раз меньше сопротивление удару и раздавливанию. Разрушение в карамели начинается изнутри при неповрежденном поверхностном слое. Эта указывает на то, что внутренние силы сцепления карамели как аморфного тела значительно слабее поверхностных сил сцепления.
Гигроскопичность карамели и пути повышения ее стойкости
Карамель обладает по сравнению с сахаром значительно более высокой гигроскопичностью, которая объясняется в основном следующим:
- повышенной гигроскопичностью сахарозы в смеси с добавленными к ней сахарами патоки или инвертным сахаром;
- переходом сахарозы в процессе приготовления карамели из кристаллического в аморфное состояние;
- наличием среди образовавшихся в результате температурного воздействия на сахарозу и патоку измененных сахаров: инвертного сахара и других продуктов, обладающих высокой гигроскопичностью.
В связи с высокой гигроскопичностью карамель, оставаясь после изготовления в производственном помещении, поглощает из окружающего воздуха влагу, становится липкой и мутной и теряет свои качества. Разработка мероприятий, обеспечивающих повышение стойкости карамели против намокания и обусловленного им засахаривания, является основной задачей карамельного производства. Вопросам понижения гигроскопичности карамели было посвящено много работ советских и зарубежных исследователей [11, 21, 38, 39, 41, 49, 54, 55, 58—50, 62].
Поглощение карамелью влаги из воздуха и происходящие при этом процессы можно представить как состоящие из следующих стадий:
- Адсорбция водяных паров поверхностью карамели.
- Частичное растворение карамельной массы в поглощенной влаге и образование на поверхности карамели слоя насыщенного раствора.
- Диффузия влаги из поверхностного слоя карамели внутрь массы.
- Кристаллизация сахара из пересыщенного раствора.
Способность карамели к дальнейшему поглощению влаги из
окружающего воздуха (будет зависеть от соотношения между упругостью паров раствора (карамельной массы и упругостью паров окружающего воздуха:
а) если упругость паров раствора на поверхности карамели меньше, чем упругость паров окружающего воздуха, то происходит дальнейшее поглощение карамелью влаги из окружающего воздуха до наступления равновесия (между упругостью паров раствора и воздуха;
б) если упругость паров раствора карамельной массы больше, чем упругость паров окружающего воздуха, то имеет место потеря влаги карамелью;
в) если упругость паров раствора карамельной массы равна упругости паров окружающего воздуха, то влажность карамели будет находиться в состоянии равновесия, и карамель не будет ни поглощать, ни терять влаги.
Поглощение влаги карамелью в первой стадии может быть объяснено наличием у молекул, находящихся на поверхности карамели, неиспользованных силовых полей.
Молекулы водяных паров окружающего воздуха связываются с молекулами вещества со свободным силовым полем. В результате этого взаимодействия часть молекул водяного пара закрепляется, по меньшей мере на некоторое время, на поверхности карамели, вследствие чего и образуется адсорбционный слой.
Когда количество неиспользованных силовых полей у адсорбента велико, а поверхность его, покрытая сконденсировавшимися молекулами, мала, скорость адсорбции достигает максимума. По мере насыщения поверхности адсорбента и связывания х неиспользованных силовых полей скорость адсорбции будет уменьшаться, и в случае, когда вся поверхность адсорбента будет покрыта адсорбированным веществом, адсорбция достигнет своего предела.
Этим положением объясняется тот факт, что наибольшее количество влаги из воздуха карамель поглощает в первый момент хранения. В связи с тем, что карамельная масса растворима в воде, вслед за адсорбцией неизбежно будет следовать частичное растворение ее поверхностного слоя в поглощенной влаге, в результате чего на поверхности массы образуется тонкий слой насыщенного раствора с определенной упругостью пара. При этом чем больше будет разность при данной температуре между упругостью водяных паров воздуха и упругостью пара насыщенного раствора, тем быстрее этот слой начнет поглощать влагу из окружающего воздуха.
Способность карамели поглощать влагу из окружающего воздуха, количество адсорбированной влаги и скорость адсорбции зависят от ряда факторов. Наиболее (важными из них являются:
а) относительная влажность и температура окружающего воздуха; б) состояние покоя или движения окружающего воздуха в помещении, где хранится карамель; в) физическое состояние карамели; г) химический состав и влажность карамели.
При непрерывном изменении внешних условий относительной влажности воздуха и температуры количество поглощенных водяных паров из воздуха будет также непрерывно изменяться.
В случае постоянных внешних условий процесс поглощения влаги будет идти только в сторону достижения равновесной влажности, то есть такой влажности, при которой упругость пара раствора на поверхности карамели будет равна упругости водяных паров окружающего воздуха.
При высокой относительной влажности воздуха образовавшийся (благодаря поглощению влаги из воздуха) на поверхности карамели раствор быстро перейдет границу насыщения, и карамель начнет расплываться. Если относительная влажность окружающего воздуха невысока, то скорость сорбции влаги будет небольшая, а следовательно, и разжижение насыщенного раствора в поверхностной пленке будет происходить медленно. Когда в результате поглощения влаги вязкость благодаря разжижению раствора снизится, то молекулы сахара будут ориентироваться в кристаллическую решетку. Образующийся при этом кристаллический слой предохранит карамель от дальнейшего поглощения влаги. Из указанного состояния стабильности карамель может быть выведена при изменении внешних условиями (относительной влажности или температуры окружающего воздуха).
В табл. 19 приведены данные исследования [41] о гигроскопичности карамели при хранении ее в различных условиях относительной влажности ори температуре 20°. Кроме того, в этой таблице приведены данные, показывающие изменение гигроскопичности карамели при хранении в условиях постоянных и изменяющихся параметров воздуха.
Таблица 19
Номер образца . | Относительная влажность воздуха[1] в % | Прирост влаги в%, поглощенной за период в днях | |||||
2 | 5 | 10 | 12 | 18 | 24 | ||
1 | 62,7 | 2,45 | 3,73 | 3,91 | 3,25 | 2,87 | 2,77 |
2 | 75,0 | 2,02 | 3,39 | 4,77 | 5,33 | 6,59 | 7,81 |
3 | 83—95 | 0,28 | 0,63 | 0,65 | 0,67 | 0,72 | 0,71 |
Продолжение
Номер образца |
Относительная влажность воздуха1 в % | Прирост влаги | в поглощенной за период в днях |
Внешний вид |
||
30 | 35 | 42 | 49 | |||
1 | 62,7 | 2,64 | 2,48 | 2,38 | 1,93 | Засахари- лась с поверхности |
2 | 75,0 | 8,84 | 9,85 | 11,41 | 11,46 | Начала растекаться и полностью деформировалась |
3 | 83—95 | 0,90 | 1,04 | 0,94 | 0,76 | Слегка про- сахарилась |
1 Образцы 1 и 2 хранились в замкнутом пространстве (эксикаторе), а образец 3—в помещении с изменяющейся относительной влажностью и движением воздуха.
засахаривания, чем при хранении ее 1в условиях изменяющейся относительной (влажности и движения (воздуха.
Карамель, хранившаяся в замкнутом (пространстве, уже при относительной (влажности воздуха 62,7%, адсорбировав некоторое количество влаги, засахарилась с поверхности.
Рис. 32. Гигроскопичность карамели в зависимости от относительной влажности воздуха; t—250 (карамель приготовлена по нормальной рецептуре на патоке и на инверте).
Увеличение относительной влажности от 62,7 до 75% резко повышало гигроскопичность карамели. Карамель ев процессе хранения полностью деформировалась и превратилась в сироп.
При хранении карамели в условиях изменяющейся относительной влажности и движения воздуха она, несмотря на высокую относительную влажность окружающего воздуха, только легко засахарилась с поверхности, но полностью сохранила свои качества.
Изменение гигроскопичности карамели при применении патоки или инвертного сахара в качестве антикристиллизатора показано на рис. 32.
Карамель, приготовленная на патоке, менее гигроскопична, чем карамель на инвертном сахаре. Карамель на патоке поглощает влагу из окружающего воздуха в первые дни хранения, а затем в связи с засахариванием поверхности теряет часть поглощенной влаги. Образец карамели после 30 дней хранения хотя и засахарился слегка, но сохранил свои товарные качества.
Карамель, приготовленная на инвертном сахаре, при хранении в этих же условиях не только засахарилась, но и увлажнилась, и потеряла полностью свои качества.
Характеристика
карамели |
Количество влаги в |
Начальная влажность |
Внешний вид |
||||||||||
-темпе рату- ра уваривания в °С | содержание патоки в г на 100 г сахара | 2 | 4 | 6 | 8 | 11 | 15 | 19 | 24 | 28 | 34 | ||
160 | 30 | 0,32 | 0,48 | 0,56 | 0,63 | 0,71 | 0,80 | 0,90 | 0,96 | 1,03 | 1,10 | 2,85 | Светлая, сухая, сильно засахарилась с поверхности, хорошо сохранилась |
160 | 40 | 0,33 | 0,52 | 0,67 | 0,79 | 0,95 | 1,16 | 1,26 | 1,37 | 1,75 | 1,56 | 4,03 | Светлая,сухая,засахарилась, хорошо сохранилась |
156 | 50 | 0,37 | 0,61 | 0,76 | 0,94 | 1,15 | 1,48 | 1,62 | 1,79 | 1,88 | 2,05 | 3,79 | Желтого цвета, сухая, засахарилась, хорошо сохранилась |
146 | 60 | 0,34 | 0,54 | 0,70 | 0,88 | 1,10 | 1,40 | 1,52 | 1,69 | 1,74 | 1,87 | 4,43 | Желтого цвета, слабее засахарилась, липкая |
144 | 70 | 0,43 | 0,67 | 0,89 | 1,03 | 1,16 | 1,42 | 1,53 | 1,67 | 1,79 | 1,91 | 5,22 | Желтого цвета, слабее засахарилась, более липкая |
140 | 80 | 0,45 | 0,71 | 0,97 | 1,17 | 1,41 | 1,77 | 1,95 | 2,11 | 2,22 | 2,36 | 5,09 | То же |
138 | 100 | 0,38 | 0,64 | 0,84 | 1,02 | 1,31 | 1,68 | 1,82 | 1,97 | 2,08 | 2,22 | 5,35 | Очень липкая, незначительно засахарилась |
В табл. 20 приведены данные о влиянии на стойкость карамели, хранившейся при относительной влажности воздуха 62,7%, количества патоки, добавляемой в рецептуру карамельной массы. Увеличение количества патоки в рецептуре карамельной массы повышает гигроскопичность последней.
Образцы карамельной массы, приготовленные с содержанием до 50% патоки по отношению к весу сахара, в процессе хранения хотя и засахариваются, но не проявляют склонности к намоканию и хорошо сохраняются.
Все образцы карамели, приготовленные с содержанием более 60 частей патоки на 100 частей сахара, уваривались благодаря высокой вязкости до меньшей концентрации сухих веществ и в процессе хранения теряли свои качества.
Во ВКНИИ была проведена работа по изучению влияния на стойкость карамели добавления в рецептуру карамельной массы различных сахаров, декстрина и крахмала. В табл. 21 приведены результаты этой работы, показывающей гигроскопичность карамели, приготовленной с добавлением различных антикристаллизаторов при относительной влажности 43’% и температуре 25°.
Таблица 21
В рецептуру карамели на 100 г | Количество влаги в %, поглощенное за период в днях | Внешние изменения | |||||
сахарозы добавлено в г1 | 1 | 5 | 10 | 15 | 25 | 30 | карамели после хранения |
40 патоки | 0,15 | 0,34 | 0,46 | 0,58 | 0,72 | 0,85 | Не изменилась |
35 патоки+5 глюкозы . . | 0,19 | 0,44 | 0,62 | 0,68 | 0,82 | 0,90 | Начала мутнеть через 15 дней |
35 патоки+5 мальтозы . . | 0,21 | 0,40 |
0,65 | 0,72 | 0,86 | 0,92 | Не изменилась |
37,5 патоки + 2,5 фруктозы | 0,33 | 0,41 | 0,54 | 0,62 |
0,68 | 0,70 | Начала засахариваться через 3 дня |
35 патоки+5 декстрина | 0,32 | 0,45 | 0.62 | 0.74 | 0,82 |
0,90 | То же |
37,5 патоки+2,5 крахмала | 0,25 | 0,35 | 0,46 | 0,55 | 0,60 | 0,68 | » |
1 Количества добавленных антикристаллизаторов пересчитаны на сухое вещество.
Как видно из этих данных, добавление к рецептуре карамели глюкозы и фруктозы повышает склонность карамели к намоканию, а добавление декстрина и крахмала, снижая незначительно ее гигроскопичность, повышает способность засахариваться,
На гигроскопичность карамели влияет активная кислотность патоки, в зависимости от которой в процессе приготовления карамельной массы образуется большее или меньшее количество инвертного сахара и других продуктов разложения, обладающих высокой гигроскопичностью. Влияние активной кислотности (pH) патоки на стойкость карамели при хранении показано на рис. 33.
Рис, 33. Гигроскопичность карамели в зависимости от pH патоки (относительная влажность воздуха равна 43%, t=25°).
Как видно из кривых 1—4, гигроскопичность карамели, приготовленной по нормальной рецептуре, повышается с увеличением активной кислотности патоки.
В последние годы в литературе [56, 60, 61] появился ряд указаний на зависимость гигроскопичности карамели от состава углеводной части патоки. При понижении количества глюкозы в патоке снижается способность карамели поглощать влагу из окружающего воздуха. В связи с результатами этих исследований за рубежом для приготовления карамели начали вырабатывать патоку с пониженной степенью осахаривания крахмала. Меньшая гигроскопичность карамели, приготовленной с добавлением к сахарному раствору патоки, полученной ферментативным гидролизом крахмала, по сравнению с патокой, полученной кислотным гидролизом, также объясняется меньшим количеством содержащейся в патоке и карамели глюкозы [4]. Повышенная гигроскопичность карамели на патоке, содержащей большее количество глюкозы, может быть объяснена тем, что в патоке, как и в других водных растворах, глюкоза находится в α и β-форме: последняя в отличие от α-формы глюкозы обладает высокой гигроскопичностью.
Опыты, проведенные в лабораторных и производственных условиях на фабрике имени Бабаева [42] по приготовлению карамели с патоками различного углеводного состава, показали, что карамель, приготовленная на патоке с пониженной степенью, осахаривания и с меньшим количеством глюкозы, обладает более низкой гигроскопичностью и большей стойкостью при хранении.
Карамель леденцовая и с фруктовой начинкой, приготовленная на фабрике имени Бабаева с патокой, в которой содержание редуцирующих сахаров составляло 30—34% вместо 40—48:% (без обработки поверхности, при хранении на складе в гофрированных коробах хорошо сохранялась в течение более шести месяцев. Карамель, полученная в производственных условиях на обычно применяемой патоке, при хранении в этих же условиях слежалась в комки, при встряхивании не разделялась и потеряла свои качества уже через 10—20 дней.
Опытная партия карамели, приготовленная на новой патоке (леденцовой и с начинкой) без обработки поверхности, упакованная в гофрированные короба, в процессе хранения и реализации хорошо сохранялась. В связи с положительными результатами исследований перед крахмало-паточной промышленностью поставлена задача организовать выработку патоки с пониженной степенью осахаривания для кондитерских фабрик.
Изменение гигроскопичности паток в ‘% в зависимости от содержащегося в них количества редуцирующих веществ (хранение при относительной влажности 81,4% и 20°) показано в табл. 22.
Таблица 22
Длительность хранения в днях | Количество влаги, поглощенное патокой, при содержании редуцирующих веществ в % | ||
40,5 | 36,1 | 31,4 | |
1 | 0,17 | 0,02 | -0,002 |
6 | 0,82 | 0,40 | -0,005 |
10 | 1,17 | 0,66 | -0,11 |
20 | 1,73 | 1,08 | -0,27 |
30 | 2,36 | 1,50 | -0,39 |
40 | 2,66 | 1,64 | -0,48 |
60 | 3,90 | 1,50 | —1,30 |
В табл. 23 (приведены данные по характеристике состава и гигроскопичности карамели, приготовленной с добавлением к сахару паток, содержащих различные количества (редуцирующих веществ (хранение при относительной влажности 62,7° и t=20°).
Таблица 23
Номер образцов карамели |
Содержание Редуцирующих веществ в патоке в % |
Характеристика карамели | Изменения после 5 дней хранения |
||||
Влажность в % | Редецирующие сахара в % | количество поглощенной влаги в % через | |||||
2 часа | 1 сутки | 5 суток | |||||
1 | 48,5 | 3,29 | 19,9 | 0,24 | 0,91 | 1,83 | Мутная, липкая |
2 | 25,2 | 3,50 | 11,2 | 0,20 | 0,61 | 0,86 | Сухая и прозрачная |
3 | 31,4 | 3,01 | 10,68 | 0,05 | 0,14 | 0,32 | Прозрачная, сухая |
4 | 44,1 | 2,00 | 15,1 | 0,20 | 0,72 | 1,78 | Увлажнилась и просахарилась |
1 Образцы 1—2 приготовлены в лабораторных условиях, а 3 и 4 в производственных условиях
Рассмотренные выше результаты исследований показывают зависимость гигроскопичности карамели от (свойств и качества сырья, рецептуры карамельной массы, технологического режима приготовления карамельной массы и карамели, влажности карамельной массы и условий хранения карамели.
Повышение стойкости карамели может быть достигнуто при соблюдении следующих условий:
Основное сырье — сахар и патока—должно иметь реакцию, близкую к нейтральной. Патока должна содержать не более 30—34% редуцирующих сахаров, в том числе не более 12— 13% глюкозы.
Технологический (режим приготовления карамельного сиропа и карамельной массы должен быть построен так, чтобы сахаро-паточная смесь имела возможно более высокую концентрацию, а время воздействия на нее высокой температуры было минимальным.
Обработку карамельной массы: охлаждение, разделку, формовку, завертку или обработку поверхности карамели другими способами — проводить поточным способом, не допуская задержки незавершенной продукции на отдельных стадиях производства.
[1] Карамель при хранении ее в зам,кнутом пространстве обладает значительно меньшей стойкостью против намокания и