Карамель представляет собой кондитерские изделия, состоящие в основном из карамельной массы, — твердого аморфного вещества, получающегося увариванием сахаро-паточного раствора до остаточной влажности 1—3%.
Вырабатываемые кондитерской промышленностью сорта карамели делятся на две основные группы:
- леденцовая карамель, изготовленная целиком из карамельной массы;
- карамель с начинкой, состоящая из оболочки, изготовленной из карамельной массы, и начинки.
Карамель с начинкой в зависимости от характера начинки разделяется на подгруппы: с фруктово-ягодными начинками, с помадными, ликерными, медовыми, молочными, марципановыми, ореховыми, шоколадными, масляно-сахарными (прохладительными) и сбивными.
Наибольшее распространение имеет карамель с фруктоягодными начинками, ее производится около 75% от общего количества вырабатываемой карамели.
По внешнему оформлению карамель бывает завернутая и открытая. Открытая карамель упаковывается в герметическую тару, или поверхность карамели подвергается особой обработке. В зависимости от характера обработки поверхности различается большое количество сортов (глянцованная, дражированная, обсыпанная сахаром и т. п.).
Сырьем для производства карамели служат сахар, крахмальная патока, фруктово-ягодные заготовки, жиры, молоко, орехи, мед, кислоты, ароматические и красящие вещества.
Производство карамели состоит из нескольких стадий: варка сиропа, варка карамельной массы, варка начинки, подготовка карамельной массы к формованию, формование карамели, охлаждение карамели, завертка или обработка поверхности карамели, расфасовка и упаковка. Все эти стадии на передовых предприятиях объединены в единый поточно-механизированный процесс.
Приготовление карамельного сиропа.
Приготовить карамельную массу увариванием сахарозных растворов нельзя. При их концентрировании, когда растворы станут пересыщенными, начинается выделение из растворов кристаллов сахарозы. Для того чтобы воспрепятствовать кристаллизации сахарозы, необходимо к раствору прибавить такие вещества, которые повышали бы ее растворимость или создавали условия, при которых задерживалась бы перегруппировка молекул в направлении образования пространственной кристаллической решетки.
При приготовлении карамельной массы в качестве веществ, задерживающих кристаллизацию сахарозы, применяется крахмальная патока или инвертный сахар.
Исследованиями установлено, что патока и инвертный сахар не повышают растворимости сахарозы в воде. В их присутствии растворимость сахарозы уменьшается, но увеличивается количество сухих веществ, содержащихся в насыщенном сахаро-паточном и сахаро-инвертном сиропе.
Пример. В 100 г воды в насыщенном растворе при 30° С содержится сахарозы 217,5 г. При добавлении в раствор 52% патоки (по весу сахарозы) в насыщенном растворе при той же температуре содержится 169 г сахарозы. Растворимость сахарозы снизилась на 22%. Одновременно с этим возросло содержание сухих веществ в растворе, в 100 г воды их стало 260,6 г. Таким образом, при добавлении в раствор 52% патоки (по весу сахарозы) количество растворенных сухих веществ увеличилось на 20%.
В присутствии инвертного сахара в сахарозном растворе общее количество сухих веществ в насыщенном растворе возрастает в еще большей степени, чем при добавлении патоки.
В карамельном производстве принято следующее соотношение между сахаром и патокой в рецептуре карамельной массы: на 100 весовых частей сахара 50 весовых частей патоки. Это нормальная рецептура. Патока частично или полностью может быть заменена инвертным сахаром.
Процесс приготовления карамельной массы распадается на две стадии — приготовление карамельного сиропа и уваривание его в карамельную массу.
Способы варки карамельного сиропа
На наших предприятиях применяются периодические и непрерывные методы приготовления карамельного сиропа. При периодическом ведении процесса получили распространение два способа:
1. Варка сиропа на патоке с предварительным растворением сахара в воде. Сахар растворяют в воде, затем добавляют патоку и сироп уваривают до необходимой концентрации.
2. Варка сиропа на патоке с растворением сахара в патоке. При этом сахар растворяют в предварительно нагретой патоке с добавлением небольшого количества воды. Вода вводится в виде конденсата пара, нагревающего смесь сахара и патоки, и в виде некоторого количества водопроводной или сладкой воды, получаемой после замывки карамельных вакуум-аппаратов. После растворения сахара раствор уваривают до необходимой концентрации.
В случае недостатка патоки ее заменяют инвертным сахаром, при этом применяют два способа:
1. Варка на нейтрализованном инвертном сиропе. Сироп варят по первому или второму способу, но вместо патоки вводят отдельно приготовленный инвертный сироп или заменяют им часть патоки.
2. Кислотный способ варки сиропа, когда вместо патоки в чистый сахарный сироп добавляют какую-либо кислоту. Под влиянием этой кислоты часть сахара переходит в инвертный сахар, заменяющий патоку.
Непрерывные способы приготовления карамельного сиропа, внедренные на передовых предприятиях, основаны на принципах, близких к применяемым при периодическом методе ведения процесса.
Варка сиропа на патоке с предварительным растворением сахара в воде. Первая операция при варке сиропа — растворение сахара. Его производят в том же варочном котле, в котором происходит варка, или отдельно.
Растворение сахара производят в периодически действующих котлах или на непрерывно работающих станциях.
Котлы для растворения сахара применяют различной формы и размеров. Их снабжают змеевиковым обогревом и барботером, иногда мешалками, снаружи изолируют. При работе в котел наливают горячую воду, в змеевик пускают пар и засыпают в котел сахар.
Сахар предварительно просеивают на вибрационном сите для отделения крупных посторонних примесей. На вибрационном сите устанавливают магниты, которые задерживают примеси железа, иногда содержащиеся в сахаре. Сахар в котлы загружают элеватором, шнеком или вручную. После загрузки сахара включают барботер. Воды вводят 15 л на каждые 100 кг сахара. Кроме того, в результате конденсации пара, вводимого через барботер, добавляется 10—15 л воды.
Процесс считается законченным тогда, когда растворится весь сахар и сироп сделается совершенно прозрачным. Его влажность должна быть около 20%, температура кипения около 110 °С.
При растворении сахара иногда вместо водопроводной воды используют сладкие промывные воды, получающиеся при промывке карамельных вакуум-аппаратов и содержащие 1,5—5,0% сахара.
Сироп перед поступлением на последующую обработку проходит через фильтр, состоящий из набора сит: первое сито с диаметром ячеек 1 мм, второе — 0,5 мм и третье — 900 ячеек в 1 см2.
В том случае, если карамельный сироп варят в том же котле, в котором производят растворение сахара, сахарный сироп уваривают до содержания влаги 13—15% и добавляют в него патоку. Количество патоки при работе по нормальной рецептуре должно составлять 50% по весу загружаемого сахара. Затем продолжают уваривание до достижения температуры 115— 117°С, что соответствует влажности 14—15%. Давление пара при варке сиропа поддерживают 4—6 ати. Патоку необходимо добавлять почти в конце уваривания, для того чтобы под влиянием кислотности патоки не происходило увеличение содержания инвертного сахара в сиропе и разложение инвертного сахара до продуктов, повышающих гигроскопичность карамельной массы.
При наличии отдельной станции растворения сахара сахарный сироп насосом перекачивается через фильтр в варочные котлы, в которых готовят карамельный сироп. Для этой цели применяют котлы такого же типа, что и для растворения сахара, но без барботера.
На мелких предприятиях для уваривания карамельного сиропа применяют варочные котлы с паровой рубашкой, имеющие разнообразные размеры в зависимости от мощности предприятия. В тех случаях, если растворение сахара производят в котлах без барботеров, воды вводят 25—30% по весу сахара.
Варка сиропа с растворением сахара в патоке. Основная особенность этого способа заключается в том, что для растворения сахара при варке сиропа берут очень мало воды.
В чистый котел загружают небольшое количество сладкой воды (не более 10% по весу сахара) и патоку с температурой 60 °С. Затем пускают в работу барботер и одновременно постепенно засыпают сахар. После растворения сахара подачу пара через барботер прекращают и пускают пар в закрытый змеевик, имеющийся в варочном котле. Давление пара поддерживают 4—5 ати. Сироп уваривают до содержания в нем влаги 14— 16%.
Варка сиропа по описанному способу происходит быстрее, чем при способе с растворением сахара в воде, поэтому в сиропе накапливается меньшее количество инвертного сахара и продуктов его разложения.
Варка сиропа на нейтрализованном инвертном сиропе. Процесс варки сиропа на нейтрализованном инвертном сиропе ведут в той же последовательности, как и при варке сиропа на патоке, но со следующим различием.
Чисто сахарный сироп уваривают до несколько большей температуры кипения, для того чтобы сократить продолжительность нагревания инверта при дальнейшей варке, так как инвертный сахар легче, чем патока, разлагается при нагревании. При достижении заданной температуры кипения в котел добавляют заранее приготовленный нейтрализованный инвертный сироп. Работу производят только с добавлением -инвертного сахара или частично добавляют патоку. Сперва вводят патоку, а затем инверт.
Инвертный сироп вводят в таком количестве, чтобы в готовой карамельной массе содержалось 18—20% редуцирующих веществ. При этом необходимо учитывать, что при приготовлении карамельного сиропа, его транспортировании и уваривании карамельной массы происходит некоторое нарастание количества инвертного сахара. Обычно в карамельном сиропе при влажности его 14—16% при полной замене патоки инвертом поддерживают содержание редуцирующих веществ 14—16%, при частичной замене не выше 15,%.
Кислотный способ варки сиропа. В сахарный сироп во время варки добавляют кислоту, под действием которой образуется инвертный сахар, заменяющий патоку. Инвертный сахар образуется непрерывно, начиная от момента введения кислоты, и не только при варке карамельного сиропа, но и при перекачивании и хранении его в сборниках и при варке карамельной массы. Дозировку кислоты обычно рассчитывают таким образом, чтобы в готовой карамельной массе содержалось 18—20% редуцирующих веществ. Чем более длительное время воздействует кислота на сироп, тем меньшее количество ее надо применять.
При варке сиропа кислотным способом обычно применяют органические кислоты — лимонную, виннокаменную, молочную. Эти кислоты производят слабое инвертирующее действие, поэтому нарастание инвертного сахара идет медленно и плавно. Чаще всего применяют молочную кислоту, обладающую наименьшей инверсионной способностью из всех кислот, применяемых в кондитерской промышленности.
Количество добавляемой кислоты зависит не только от времени ее воздействия, но и от качества сахара, от количества и характера содержащихся в нем примесей. Дозировка кислоты обычно определяется практическим путем с учетом особенностей работы каждой фабрики и качества сахара. Молочную кислоту концентрацией 40—45% вводят в количестве от 0,3 до 3,5 кг на 1 т сахара в зависимости от условий, о которых мы говорили.
При работе на нейтрализованном инвертном сиропе при правильной его дозировке получается карамельная масса более постоянного состава, чем при применении кислотного способа. Однако при кислотном способе карамельная масса получается более светлая. Если применяют уменьшенное количество потоки или совсем ее не применяют, то работают преимущественно с нейтрализованным инвертным сиропом. Кислотный способ применяется на мелких предприятиях и в основном в тех случаях, когда в рецептуру входит некоторое количество патоки. Патока обладает буферной способностью и в ее присутствии нарастание инвертного сахара под действием добавляемой кислоты происходит медленнее и равномернее.
Применение лактата натрия при приготовлении карамельного сиропа. Лактат натрия, как соль сильного основания и слабой органической кислоты, обладает буферными свойствами.
Лактат натрия может успешно применяться при кислотном способе получения сиропа. Добавляя его при варке карамельного сиропа, можно достигнуть меньших колебаний в содержании инвертного сахара в карамельной массе.
На некоторых фабриках лактат натрия добавляют в сироп при работе на нейтрализованном инвертном сиропе. При этом получают постоянное содержание инвертного сахара в карамельной массе. На 6-й Ленинградской конфетно-витаминной фабрике при работе на нейтрализованном инвертном сиропе добавляют 0,5 кг 40%-ного лактата натрия на загрузку сырья, из которой получается 100 кг карамельной массы.
Степень уваривания карамельного сиропа контролируют по его температуре кипения. Варочные котлы снабжают дистанционными сигнализирующими термометрами.
Температура кипения карамельных сиропов зависит от содержания в них сухих веществ и от рецептуры, по которой они приготовлены. Зависимость от рецептуры объясняется тем, что температура кипения растворов одной и той же концентрации сахарозы, инвертного сахара и патоки различна (табл. 19).
Таблица 19
Температура кипения сахарных, паточных и инвертных сиропов в °С (по П. С. Бухарову)
| Концентрация раствора в % | |||||||
| Сироп | 50 | 60 | 70 | 1 75 | 80 | 85 | 90 |
| Сахарный Паточный Инвертный | 101,8 101,3 | 103,5 101,95 | 105,05 103,65 108,10 | 107,0 104,85 110,50 | 109,4 106,45 113,50 | 113.0 109.0 118.0 | 119,0 113,60 124,55 |
Чтобы получать сироп с постоянной концентрацией, необходимо устанавливать его конечную температуру кипения в зависимости от рецептуры, пользуясь данными таблицы и перечисляя их по соотношению в рецептуре сахара, патоки и инверта.
Непрерывные способы приготовления карамельного сиропа
В годы СССР на передовых предприятиях внедрялись непрерывные станции приготовления карамельного сиропа, обеспечивающие быстрое протекание процесса и получение карамельного сиропа и карамельной массы высокого качества, более стойкой при хранении по сравнению с карамельной массой, приготовляемой при периодических способах.
Была разработана непрерывно действующяя сиропная станция с применением непрерывно действующего растворителя, примененного для растворения сахара. Станция работает следующим образом.
Сахар из мешков загружается в приемную воронку элеватора 1 и подается в бункер просеивателя-дозатора 2. В верхней части бункера помещено сито с отверстиями диаметром 6 мм для улавливания крупных кусков сахара. Сахар, пройдя сито, попадает на наклонное дно бункера. В нижней части дна через щель, размер которой регулируют специальной заслонкой, сахар поступает на наклонное сито с отверстиями диаметром 2 мм и, просеиваясь через него, попадает на наклонный лоток с расположенными в конце его магнитами. Дно бункера, сито и наклонный лоток совершают колебательное движение, благодаря чему и происходит просеивание сахара. Пройдя через систему магнитов, сахар поступает в растворитель 3.
Вода из бака-дозатора 4, подогретая до 80—90 °С, непрерывно поступает в растворитель. Постоянный уровень воды в баке поддерживается с помощью поплавкового устройства, а необходимая температура — терморегулятором. Вода дозируется регулированием величины открытия сливного крана.
Растворитель представляет собой горизонтальный аппарат с полуцилиндрическим днищем, разделенный по длине вертикальными перегородками на шесть сообщающихся между собой секций. Аппарат снабжен паровой рубашкой, разделенной по длине на три части, и горизонтальной лопастной мешалкой. Вместо паровой рубашки иногда устанавливают в первых секциях обычные змеевики. В последней, шестой секции на валу мешалки насажен барабанный фильтр для фильтрации готового карамельного сиропа.
Сахар непрерывно поступает в первую секцию растворителя. Туда же непрерывно поступает подогретая вода в количестве 0,25 весовых частей на 1 весовую часть сахара. Сахар, смешиваясь с водой, переходя из секции в секцию и нагреваясь, растворяется. В пятую секцию из темперирующей машины 7 плунжерным насосом 5 с кулисным механизмом для регулирования хода плунжера непрерывно подается патока, имеющая температуру 60—70 °С. Патока может быть заменена инвертным сиропом, который подается из сборника 8 насосом 6. Готовый карамельный сироп, пройдя фильтр, насосом перекачивается непосредственно или через сборник в карамельный вакуум-аппарат. Карамельный сироп выходит из растворителя с температурой 106—110 °С и влажностью 18—20%, инвертного сахара в нем содержится при работе с патокой 11 —12%. Производительность растворителя 1200 кг/ч. Давление греющего пара до 6 ати.
Описанная станция, изготовляемая Барским машиностроительным заводом, рекомендуется ВКНИИ для внедрения на фабриках средней мощности. Для того чтобы производительность вакуум-аппаратов не снижалась из-за низкой влажности сиропа, получаемой на этой станции, рекомендовано дополнить ее змеевиковой варочной колонкой и пароотделителем, в которых можно уваривать сироп до требуемой влажности. Эта станция до настоящего времени не нашла широкого применения.
На фабрике работает непрерывно действующая станция приготовления карамельного сиропа большой мощности. Она состоит из станций для растворения сахара, приготовления инвертного сиропа и приготовления карамельного сиропа. Для растворения сахара применяется аппарат, работающий по ранее описанному принципу, но состоящий из четырех секций. Сахарный сироп, приготовленный в непрерывно действующем растворителе, через фильтр поступает в сборник, из которого перекачивается в расходный бак для приготовления карамельного сиропа или на станцию приготовления инвертного сиропа.
Из расходных баков плунжерными насосами-дозаторами в смеситель непрерывно подаются сахарный сироп, патока, инвертный сироп в соотношениях, установленных рецептурой. После наполнения одного смесителя наполняют следующий. Смесь тщательно перемешивается и насосом подается в змеевиковую колонку для уваривания. После змеевика уваренная смесь попадает в пароотделитель, где паро-воздушная смесь отсасывается вентилятором, а готовый карамельный сироп сливается з приемный бак. Из бака сироп перекачивается насосом по замкнутой магистрали, из которой по мере надобности сироп отбирают в бачки, установленные перед вакуум-аппаратами.
По данным ВКНИИ, общая продолжительность приготовления карамельного сиропа, начиная от загрузки сахара в растворитель, на станции фабрики «Красный Октябрь» — 8 мин, а уваривание рецептурной смеси продолжается всего 1,5—2 мин. Нарастание количества инвертного сахара в сиропе во время его приготовления составляет всего 0,6 %, сироп получается светлый, без продуктов разложения сахаров, вредно влияющих на качество карамели. Влажность карамельного сиропа 14— 16%. Производительность станции — до 8 т сиропа в час.
На другом принципе, чем описанные станции непрерывного действия, основана работа непрерывной сиропной станции на фабрике имени Бабаева. Сахар не растворяют вначале в воде, а смешивают его с патокой и с небольшим количеством воды. Смесь нагревают под давлением, при этом сахар растворяется в воде, содержащейся в смеси.
Станция фабрики имени Бабаева работает следующим образом (рис. 64). Сахар в мешках поступает из склада по ленточному транспортеру. При переходе с ленточного транспортера на вибротранспортер мешки распарывают и сахар ссыпается на вибрационное сито с магнитами. Просеянный и очищенный от металлических примесей сахар поступает в распределительный бункер 1 шнекового питателя 2, а из него в воронку смесителя 3. Сюда из расходных баков 5, 7, 9 плунжерными насосами 6, 8, 10 дозируется патока, инвертный сироп, вода. Смеситель представляет собой горизонтальный цилиндр с паровым обогревом,
внутри которого параллельно расположены два горизонтальных вала с лопастями, установленными под определенным углом. Лопасти, вращаясь одна навстречу другой, интенсивно перемешивают смесь, перемещая ее вдоль оси, и выталкивают под давлением в трубопровод, соединенный с плунжерным насосом 4. Кашицеобразная смесь, нагретая до 60—65 °С и содержащая 80—85% сухих веществ, насосом прокачивается через змеевик варочной колонки 11, обогреваемой паром под давлением 6 ати. Благодаря давлению, создаваемому насосом в змеевике, смесь нагревается до более высокой температуры, чем ее можно нагреть при атмосферном давлении, не подвергая раствор концентрированию. В результате повышения температуры происходит растворение кристаллов сахара. В колонке также выпаривается некоторое количество влаги. Готовый сироп, выходящий из варочной колонки с температурой 120—125 °С и влажностью около 14%, проходит контрольный фильтр 12 и сливается в сборник 13, откуда насосом 14 перекачивается к вакуум-аппаратам для уваривания его в карамельную массу.
Процесс приготовления сиропа продолжается 5—6 мин. Нагреванию подвергаются концентрированные сахарные растворы.
В этих условиях глубокого разложения сахаров не происходит, образуются только первичные продукты разложения и продукты их конденсации, которые, являясь антикристаллизаторами, не обладают гигроскопическими свойствами. При точном соблюдении технологического режима во время варки карамельного сиропа по схеме, внедренной на фабрике имени Бабаева, карамельная масса получается более стойкой при хранении.
ВАРКА КАРАМЕЛЬНОЙ МАССЫ
Карамельный сироп содержит 12—16% влаги, в карамельной массе ее должно быть не более 1—3%. Для получения карамельной массы из сиропа необходимо удалить излишек влаги. Удаление влаги из сиропа производят в вакуум-аппаратах, стремясь вести процесс быстро и при более низких температурах.
При атмосферном давлении карамельный сироп, приготовленный по нормальной рецептуре, кипит при 114°С, а карамельная масса — при 160 °С. При разрежении температура кипения резко снижается, о чем можно судить по данным табл. 20.
Таблица 20 Температура кипения карамельной массы при различном разрежении (по П. С. Бухарову и Т. Н. Патер)
| Содержание сухих веществ в карамельной массе в % | Масса сварена на патоке | Масса сварена на инверте | ||
| разрежение в мм | разрежение в мм | |||
| 667,5 | 526,3 | 667,5 | 526,3 | |
| 95,0 | 77,18 | 101,36 | 82,72 | 107,42 |
| 96,0 | 82,97 | 108,21 | 86,56 | 112,30 |
| 96,5 | 86,27 | 112,06 | 92,36 | 119,18 |
| 97,0 | 93,2 | 120,18 | 99,94 | 128,08 |
| 97,5 | 104,19 | 133,17 | 112,57 | 143,11 |
| 98,0 | 115,61 | 146,99 | 128,33 | 161,93 |
| 98,5 | 132,12 | 166,39 | 145,0 | |
Для уваривания сиропа в карамельную массу в производстве применяют непрерывно действующие змеевиковые вакуум-аппараты нескольких систем, отличающиеся конструктивным оформлением, но работающие по одному принципу. Рассмотрим этот принцип на примере работы вакуум-аппарата с выносной вакуум-камерой.
Вакуум-аппарат (рис. 65) состоит из двух основных, соединенных между собой частей: паровой колонки с змеевиком 1 и вакуум-камеры 2, разделенной на две конусные части — внутренний 3 и наружный 4 конические сборники, имеющие рубашки, обогреваемые паром. Сборники сообщаются между собой патрубком-клапаном 5. Нижняя часть камеры также имеет клапан для выгрузки карамельной массы.
В паровую колонку подается пар, обогревающий снаружи змеевик. Сконденсировавшийся пар удаляется из нижней части колонки, проходя через конденсационный горшок. Через змее-
Рис. 65. Вакуум-аппарат для уваривания карамельной массы.
вик плунжерным насосом под давлением 1 — 1,5 ати прокачивается снизу вверх карамельный сироп. Количество подаваемого сиропа можно регулировать, изменяя ход плунжера насоса с помощью кулисного механизма. Проходя через змеевик, сироп нагревается, закипает и, смешанный с выделившимся из него паром, поступает в верхнюю часть вакуум-камеры. В верхней и нижней частях камеры поддерживается разрежение, создаваемое мокровоздушным вакуум-насосом с конденсатором.
Попадая в вакуум-камеру, сироп под влиянием разрежения разбрызгивается, отделяются содержащиеся в нем частицы пара и происходит дальнейшее испарение из него влаги за счет изменения температуры кипения при разрежении. Выделившийся из сиропа пар поступает в конденсатор, в который подается мелко разбрызгиваемая холодная вода. Конденсированный пар, смешанный с охлаждающей водой, откачивается мокровоздушным вакуум-насосом вместе с воздухом, выделившимся из сиропа, а также попавшим в аппарат через неплотности и при выгрузке карамельной массы.
Карамельная масса из верхней камеры через патрубок стекает в нижнюю и здесь собирается. По мере накопления массу выгружают через нижний клапан, предварительно закрыв внутренний клапан. Процесс уваривания сиропа во время разгрузки не прекращается, но карамельная масса собирается в верхней камере.
Процесс уваривания протекает очень быстро. Разгрузку аппарата производят через каждые 1,5—2,5 мин.
Необходимо следить за тем, чтобы в аппарате не накапливалось много массы. При большом накоплении масса может перебрасываться вместе с экстрапарами в конденсатор и мокровоздушный насос. Это вызовет большие потери.
Описанный вакуум-аппарат имеет поверхность нагрева змеевика 3,4 м2, производительность его 500 кг карамельной массы в час.
– В производстве карамели применяют змеевиковые вакуум- аппараты и других конструкций, отличающиеся размерами поверхности нагрева и размещением греющей части и вакуум- камеры. Имеются конструкции, в которых греющая часть расположена над вакуум-камерой. Такие аппараты имеют большую высоту, поэтому их применение в непрерывных линиях затруднительно.
В настоящее время наиболее широко применяются аппараты, работающие по описанному методу и имеющие вакуум-камеру, отделенную от паровой колонки. У этих аппаратов обычно варочная колонка и вакуум-камеры монтируются в различных помещениях. Они бывают двух типов с производительностью 500 и 1000 кг/ч.
Производительность вакуум-аппаратов в сильной степени зависит от давления греющего пара. Обычно работают, поддерживая давление пара в вакуум-аппарате 6 ати. При снижении давления пара резко падает производительность вакуум-аппарата.
Необходимо стремиться к тому, чтобы процесс протекал при высоком разрежении (700 мм рт.ст.). Чем выше разрежение, тем ниже температура кипения карамельной массы. Она получается с минимальным количеством продуктов разложения и более светлая.
Температура уваренной карамельной массы зависит от рецептуры сиропа, от разрежения в аппарате и от влажности, с которой хотят получить карамельную массу. В зависимости от этих факторов температура колеблется при работе на патоке в пределах 105—125 °С, а при работе на инверте 115—135 °С. Влажность карамельной массы обычно бывает 1—3%, а для карамели, формуемой на ирисоформующе-заверточной машине, до 4%.
Процесс уваривания карамельного сиропа в карамельную массу в змеевиковых вакуум-аппаратах протекает очень быстро, поэтому химические изменения сахаров, содержащихся в сиропе, не очень велики. Количество редуцирующих веществ при уваривании сиропа в карамельную массу увеличивается на 1,5— 3%, цветность возрастает примерно на 30,%.
Вакуум-аппараты при работе их в непрерывно действующей линии снабжаются автоматами выгрузки и автоматическими регуляторами степени уваривания.
Выгрузка карамельной массы производится автоматически ‘ точно через заданные интервалы времени, обычно через 1,5—
мин, в зависимости от производительности аппарата. При этом автомат открывает и закрывает клапаны и краны, не нарушая процесса непрерывного уваривания.
Степень уваривания регулируется по температуре карамельной массы. При изменении температуры, соответствующей определенной влажности карамельной массы, автомат увеличивает или уменьшает количество пара, поступающего для обогрева. Эти автоматы не нашли пока широкого применения.
При варке карамельной массы в змеевиках вакуум-аппарата налипает слой карамельной массы. Вследствие этого процесс уваривания замедляется. В слое могут образоваться кристаллы сахара, которые вызывают засахаривание карамельной массы. Поэтому необходимо периодически промывать вакуум-аппарат через сиропный насос горячей водой и пропаривать его. При работе по нормальной рецептуре промывка производится два раза в смену, при работе же с инвертным сахаром — через каждые два часа. Кроме того, вакуум-аппараты промывают всякий раз, как появляются признаки засахаривания карамельной массы.
Промывные воды, содержащие 1,5—5% сахара, используют при приготовлении сиропа и начинок.
Промывки и пропаривания вакуум-аппаратов недостаточно для удаления нагара, образующегося в змеевиках вследствие разложения сахаров сиропа. Этот нагар удаляют промывкой вакуум-аппарата 2%-ным раствором каустической соды. Раствор соды выдерживают в змеевиках вакуум-аппарата 12—24 ч. Можно ускорить промывку,’ применяя непрерывную циркуляцию внутри змеевика 5%-него раствора каустической соды. В этом случае промывка продолжается 30—40 мин.
На фабриках, вырабатывающих небольшое количество карамели, для уваривания карамельной массы используют универсальные вакуум-аппараты периодического действия, применяемые для уваривания различных масс.
Давление греющего пара в аппарате поддерживают 5—6 ати. Уваривают сироп до температуры 135—140 °С. Эта температура соответствует влажности массы 5—6%.
В нижнем котле поддерживают разрежение 650—700 мм рт. ст. Попадая в разреженное пространство, масса вследствие снижения температуры кипения испаряет дополнительно 2— 3% влаги. Из котла карамельную массу, имеющую температуру 115—125 °С, передают на дальнейшую обработку. Производительность вакуум-аппарата 90—120 кг/ч.
СОСТАВ КАРАМЕЛЬНОЙ МАССЫ И ЕЕ СВОЙСТВА
Карамельная масса, выходящая из вакуум-аппарата, имеет температуру 105—135 °С. При этой температуре она представляет собой прозрачную вязкую жидкость.
Готовая карамельная масса должна удовлетворять следующим требованиям: 1) быть прозрачной, без следов помутнения, указывающих на начало засахаривания; 2) иметь светло-желтый цвет при работе по нормальной рецептуре и несколько более темную окраску при работе на инвертном сахаре; 3) иметь влажность не более 3%; содержание влаги до 4% разрешается только в карамельной массе, предназначенной для изготовления карамели, формуемой на ирисоформующе-заверточных машинах);’ 4) содержать редуцирующих веществ не более 20%,*; 5) быть пластичной при температурах разделки и формования, т. е. обладать способностью тянуться и принимать любую придаваемую ей форму.
Химический состав карамельной массы
Карамельная масса в зависимости от рецептуры ее приготовления имеет в среднем следующий химический состав.
Карамельная масса, приготовленная на патоке, содержит (в %): сахарозы 58, декстринов 20, глюкозы 10, мальтозы 7, фруктозы 3, влаги 2.
По РТУ содержание редуцирующих веществ в карамельной массе (после подкисления) допускается до 23%.
Карамельная масса, приготовленная с добавлением вместо патоки инвертного сиропа, содержит: сахарозы 78—80%, инвертного сахара 18—20%, влаги 2%.
Независимо от рецептуры в состав карамельной массы входит некоторое количество продуктов разложения сахаров, образовавшихся в процессе приготовления карамельного сиропа и карамельной массы, и небольшое количество минеральных веществ, попадающих вместе с сырьем.
Из продуктов разложения сахаров в состав карамели входят ангидриды, продукты реверсии, т. е. продукты, образовавшиеся в результате соединения ангидридов с глюкозой или фруктозой, оксиметилфурфурол, красящие и гуминовые вещества, муравьиная и левулиновая кислоты и др. Количество этих продуктов и их соотношение в общем составе продуктов разложения зависит от условий ведения производственного процесса.
Физическое состояние карамельной массы
По физическому состоянию горячая карамельная масса представляет собой вязкую жидкость. Вязкость карамельной массы при охлаждении сильно увеличивается. При температуре 80—90 °С масса приобретает пластические свойства. Она обретает способность принимать под давлением любую форму и со^ хранить ее. При дальнейшем охлаждении до 40—45 °С карамельная масса переходит в стекловидное аморфное состояние. Она становится твердой и хрупкой. Чем меньше влажность карамельной массы, тем скорее она затвердевает и тем выше степень ее твердости.
Чтобы карамельная масса находилась в аморфном состоянии и сохраняла его, требуется соблюдение ряда условий. Одним из них является поддержание в карамельной массе определенной вязкости.
Вязкость карамельной массы зависит от температуры, рецептуры изготовления и влажности. При снижении температуры вязкость карамельной массы резко возрастает. Так, карамельная масса, приготовленная по нормальной рецептуре, при 120 °С имеет вязкость 640 пз, при 100 °С—9000 из, при 90 °С — 50 000 пз. При 90 °С карамельная масса, как мы уже говорили, обладает пластическими свойствами.
Наиболее вязкой получается карамельная масса, приготовленная с патокой. Чем больше патоки, тем больше вязкость карамельной массы. Вязкость ей придают декстрины, содержащиеся в патоке.
Инвертный сахар снижает вязкость карамельной массы. С увеличением содержания инвертного сахара в карамельной массе значительно уменьшается ее вязкость. Опыты показывают, что в карамельной массе, приготовленной на инвертном сиропе, при увеличении содержания редуцирующих веществ в 1,5 раза вязкость уменьшается более чем в три раза.
Показатель вязкости чрезвычайно важен для карамельной массы. От вязкости в значительной степени зависит сохранение карамельной массой аморфного состояния при ее обработке. Если карамельную массу долго выдерживать при высокой температуре, при которой она имеет низкую вязкость, то происходит процесс кристаллизации и карамельная масса засахаривается. При увеличении вязкости скорость кристаллизации уменьшается. При быстром охлаждении, как мы видим, резко возрастает вязкость, создаются условия, задерживающие перегруппировку молекул, кристаллы не образуются, карамельная масса сохраняет свое аморфное состояние. Поэтому в производственной практике необходимо стремиться к быстрому охлаждению карамельной массы до температуры, близкой к 90 °С. При этой температуре карамельная масса имеет высокую вязкость. Способность ее к кристаллизации резко снижается. Она обладает пластическими свойствами, благодаря которым может подвергаться дальнейшей обработке. При засахаривании карамельная масса теряет пластические свойства, а следовательно, и способность поддаваться обработке. Такая карамельная масса является производственным браком.
Вязкость карамельной массы при прочих равных условиях зависит от ее влажности. С понижением влажности карамель* ной массы повышается ее вязкость.
При работе на поточно-механизированных линиях очень важно независимо от рецептуры иметь карамельную массу с постоянными механическими свойствами. Одним из наиболее важных свойств при формовании карамели является пластичность, которая для аморфных веществ характеризуется вязкостью. Важно, чтобы в разделку поступала карамельная масса с постоянной вязкостью. Для достижения этого ВКНИИ рекомендует поддерживать различную влажность карамельной массы, в зависимости от рецептуры, по которой она приготовлена.
В табл. 21 приведены показатели влажности карамельной массы, которую рекомендуется поддерживать при изготовлении карамели по различным рецептурам.
Близкие пластические свойства карамельных масс, приготовленных по.разным рецептурам, можно получить изменением не только влажности массы, но температурного режима разделки и формования.
Вязкость карамельной массы, приготовленной по нормальной рецептуре, при 120 °С составляет около 600 пз. Во избежание засахаривания ВКНИИ рекомендует поддерживать эту вязкость при выходе из вакуум-аппарата и в том случае, если карамельная масса приготовлена со сниженным количеством патоки или с полной ее заменой инвертным сахаром. Повышения вязкости достигают увариванием карамельной массы до меньшего содержания влаги и снижением ее температуры благодаря применению более высокого разрежения в вакуум-аппарате.
Таблица 21 Рекомендуемая влажность карамельной массы в зависимости от рецептуры
| Количество патоки в кг на 100 кг сахара | Влажность карамельной масс& в % |
| 50 | 2,6—2,7 |
| 35 | 2,3—2,4 |
| 25 | 1,9—2,0 |
| 15 | 1,7—1,8 |
| Менее 15 кг и на инверте | 1,3—1,5 |
Охлажденная карамельная масса представляет собой хрупкое прозрачное стеклообразное аморфное вещество. Однако ее состояние не является устойчивым, с течением времени карамельная масса мутнеет, поверхность ее становится влажной, она постепенно теряет свои аморфные свойства.
Гигроскопичность карамельной массы
Карамельная масса гигроскопична. Она поглощает влагу из окружающего воздуха, сорбируя ее поверхностным слоем. Карамельная масса частично растворяется в поглощенной влаге, и ее поверхность покрывается слоем насыщенного раствора. Из этого слоя влага постепенно диффундирует внутрь массы. На поверхности образуется пересыщенный раствор, из которого происходит кристаллизация сахара, вызывающая помутнение поверхности карамельной массы.
Будет ли происходить дальнейшее поглощение влаги, зависит от соотношения упругости паров раствора карамельной массы и паров окружающего воздуха. В том случае, если упругость паров раствора на поверхности карамельной массы будет меньше, чем упругость паров окружающего воздуха, будет происходить поглощение влаги. Поглощение протекает тем интенсивнее, чем больше разница в упругости паров раствора карамели и воздуха. Процесс поглощения будет протекать до наступления равенства упругостей.
При равных упругостях паров раствора карамельной массы и воздуха влажность карамельной массы будет оставаться постоянной. Если упругость паров раствора будет больше упругости паров воздуха, то карамельная масса будет отдавать влагу воздуху.
Упругость паров воздуха тем выше, чем сильнее он насыщен влагой, т. е. чем выше его относительная влажность.
Упругость паров насыщенного раствора карамельной массы зависит от ее химического состава. Следовательно, гигроскопические свойства карамельной массы находятся в прямой зависимости от относительной влажности окружающего воздуха и от химического состава карамельной массы.
Чем выше относительная влажность воздуха, тем больше и быстрее карамель сорбирует влагу. При высокой относительной влажности воздуха процесс поглощения влаги идет так быстро, что раствор на поверхности карамели становится ненасыщенным и карамель начинает расплываться. При невысокой относительной влажности воздуха сорбция влаги карамелью протекает медленно. Поверхностный слой не успевает разжижиться, но благодаря изменению его вязкости создаются условия для кристаллизации. На поверхности карамели образуется слой мельчайших кристаллов сахара, который задерживает процесс поглощения влаги карамелью. Однако доступ влаги полностью не исключается и карамель, постепенно увлажняясь, все глубже просахаривается.
Рассмотрим результаты опыта, показывающего влияние относительной влажности воздуха на гигроскопичность карамельной массы. При хранении карамели, приготовленной по нормальной рецептуре, в замкнутом пространстве при относительной влажности 62,7% вначале количество поглощенной влаги возрастает и на десятые сутки достигает 3,9%. Затем начинается постепенная отдача влаги и за 29 суток хранения карамели прирост влаги составляет всего 1,93%. При этом карамель засахаривалась только с поверхности. При хранении же карамели при относительной влажности 75% влага поглощается непрерывно и в большем количестве. В результате через 49 суток хранения прирост влаги составил 11,46%, карамель растеклась и полностью деформировалась.
На разобранном нами примере мы видим, что увеличение относительной влажности с 62,7 до 75,0% резко повысило гигроскопичность карамели.
Влияние относительной влажности воздуха сказывается в меньшей степени при хранении карамельной массы в условиях изменяющейся относительной влажности и при движении воздуха. В этом случае наблюдается более быстрое образование на поверхности карамели кристаллической корочки, которая предохраняет ее от дальнейшего поглощения влаги и связанных с этим изменений структуры.
На стойкость карамельной массы влияет ее влажность. Чем меньше влаги содержится в карамели, тем медленнее проявляются ее гигроскопические свойства. В этом случае требуется больший срок для того, чтобы содержание влаги в карамели достигло такой величины, при которой наступает изменение внешнего вида карамели.
Карамельная масса, приготовленная на патоке, менее гигроскопична, чем приготовленная на инвертном сахаре. Большое содержание инвертного сахара в карамельной массе делает ее очень гигроскопичной. Инвертный сахар увеличивает общую растворимость сахаров, содержащихся в карамельной массе. Поэтому насыщенные растворы карамельной массы, содержащие инвертный сахар, имеют низкую упругость пара, следовательно, обладают высокой гигроскопичностью.
В карамельной массе должно содержаться минимальное количество инвертного сахара, необходимое для того, чтобы в процессе ее приготовления не произошло кристаллизации сахара. Надо избегать образования инвертного сахара при уваривании карамельного сиропа и карамельной массы.
Гигроскопичность карамельной массы, приготовленной на патоке, зависит от количества патоки. Образцы карамельной массы, приготовленные с содержанием патоки до 50% по отношению к весу сахара, при хранении хорошо сохраняются; они засахариваются, но не намокают.
На гигроскопичность карамельной массы влияет состав углеводов патоки. При понижении количества глюкозы в патоке снижается способность карамельной массы поглощать влагу из окружающего воздуха. Для приготовления стойкой против намокания карамели рекомендуют применять низкоосахаренную патоку, содержащую редуцирующих веществ не более 30—34%, в том числе не более 12—13% глюкозы. Карамель, приготовленная на низкоосахаренной патоке, хорошо сохраняется. Приведем пример. Карамель, приготовленная в производственных условиях из патоки, содержащей 31,4% редуцирующих веществ, в течение пяти суток при относительной влажности воздуха около 63% поглотила влаги 0,32% и осталась прозрачной и сухой. Редуцирующих веществ в ней содержалось 10,7%. Карамель, приготовленная из патоки, содержащей 44,2% редуцирующих веществ, в тех же условиях за пять суток поглотила 1,78% влаги, увлажнилась и просахарилась. В карамели содержалось 15,1% редуцирующих веществ.
Большое влияние на гигроскопичность карамельной массы оказывают некоторые продукты разложения сахаров, образовавшиеся в результате нагревания при ее изготовлении. К таким продуктам относится оксиметилфурфурол, красящие и гуминовые вещества. Они повышают цветность и гигроскопичность карамельной массы и готовой карамели. Карамельная масса с большей цветностью обладает большей гигроскопичностью.
Однако не все продукты разложения отрицательно влияют на качество карамели. Ангидриды и продукты реверсии задерживают кристаллизацию сахарозы из карамельной массы, способствуют сохранению ее в аморфном состоянии. Они не оказывают влияния на гигроскопичность и цветность карамельной массы. На основании исследований, проведенных в ВКНИИ, установлено, что наличие в карамельной массе 2% продуктов реверсии придает карамели стойкость против засахаривания.
Количество и природа образующихся продуктов разложения зависит от условий производства. Карамельная масса на инвертном сахаре содержит большее количество отрицательно действующих продуктов разложения по сравнению с карамельной массой, приготовленной на патоке. С увеличением времени нагревания карамельных сиропов процессы разложения при получении карамельной массы ускоряются, количество продуктов разложения, повышающих гигроскопичность, увеличивается.
Количество продуктов разложения, обладающих антикристаллизационными свойствами, увеличивается среди общего количества продуктов разложения с повышением концентрации нагреваемых сахарных растворов.
Для получения стойкой карамели 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. Эти условия достигаются в некоторой степени при приготовлении карамельного сиропа по схеме, осуществленной на фабрике имени Бабаева.
Останні коментарі