Технологічна схема виробництва карамелі

Карамель завдяки своїм цінним харчовим властивостям, доброго смаку і аромату і красивому зовнішньому вигляду користується широким попитом у населення. Цими цінними властивостями карамелі пояснюється великий обсяг її виробництва, що становить 35-40% всіх вироблюваних в нашій країні кондитерських виробів.

Карамель отримують увариванием цукрового розчину з патокою до змісту 97-99% сухих речовин -і формуванням охолодженої до 70 ° карамельної маси. Відформовані карамель охолоджують до 35-40 °. При цій температурі карамель, залишаючись в аморфному стані, набуває твердість, що дозволяє піддавати її загортці, упакування і транспортування.
Вітчизняна промисловість виробляє широкий і різноманітний асортимент карамелі [27], який включає понад 450 сортів.
  1. Виробляється нашою промисловістю карамель можна розділити на дві основні групи.
  2. Карамель льодяникова - 30 сортів, що становить близько 10% вироблюваної карамелі.
Карамель з начинкою - понад 120 сортів, складова 90% вироблюваної карамелі.
Карамель льодяникова випускається різних видів, що відрізняються між собою за смаком і ароматом, формою, розмірами, кольором, обробці поверхні і упаковці.
Карамель з начинкою в залежності від сировини, що застосовується для приготування начинок, ділиться на наступні основні підгрупи.
Карамель з начинками:
  • а) фруктово-ягідними;
  • б) помадными
  • в) медовими;
  • г) лікерними;
  • д) молочними;
  • е) горіхово-shokoladnиmi;
  • г) martsipanovиmi;
  • з) олійно-цукровими;
  • і) збивними.
Велике поширення має карамель з фруктово-ягідними начинками, вироблення якої становить близько 75% від всій продукції, що випускається карамелі з начинкою. Широке поширення карамелі з фруктово-ягідними начинками обумовлено застосуванням для їх приготування натуральних фруктово ягідних заготовок, які надають карамелі смак і аромат відповідних натуральних фруктів і ягід.
Значного зростання виробництва карамелі і підвищенню якості цих виробів, що виробляються на наших фабриках, сприяли виконані в останні роки інженерно-технічними і науковими працівниками кондитерської промисловості і новаторами виробництва роботи з удосконалення технологічних процесів виробництва карамелі. Спільною роботою ВКНІІ і фабрики «Червоний Жовтень» вперше в техніці кондитерської промисловості створені поточно- механізовані лінії виробництва карамелі [18, 34, 37], що знайшли широке застосування в промисловості.
В даний час на поточно-механізованих лініях виробляється понад 30-35% всієї продукції, що виготовляється промисловістю карамелі.
Досягнута на поточних лініях механізація виробничих процесів дозволила підвищити продуктивність праці більш ніж в два з половиною рази, скоротити тривалість виробничого циклу приготування карамелі в 3-4 рази і створити необхідні умови для подальшого підвищення якості та стійкості карамелі.
Всі машини і апарати поточно-механізованих ліній, як і все інше обладнання для карамельного виробництва, виготовляються на заводах вітчизняного харчового машинобудування. Успіхи, досягнуті новаторами кондитерського виробництва в освоєнні та вдосконаленні поточно-механізованих ліній виробництва карамелі, дозволили підвищити вироблення, розширити асортимент і поліпшити якість карамелі, вироблюваної на поточних лініях.
На основі подальшого вдосконалення технології виробництва і вдосконалення поточно-механізованих ліній планом 1959-1965 рр. передбачено створення та впровадження автоматичних ліній і цехів виробництва карамелі. Здійснення заходів щодо подальшого технічного прогресу виробництва карамелі дозволить поліпшити якість і підвищити стійкість цих виробів.
Технологічна схема виробництва карамелі
Виробництво карамелі включає наступні основні стадії:
  • приготування карамельної маси;
  • охолодження і обробку карамельної маси;
  • приготування начинок;
  • формування та охолодження карамелі;
  • завертку, розфасовку і упаковку карамелі.
Кожна із зазначених стадій виробництва карамелі складається з ряду операцій, які відрізняються між собою в залежності від рівня механізації фабрики, групи і сорти вироблюваної карамелі.
На рис. 1 наводимо технологічну схему поточно-механізованого виробництва карамелі з начинкою. Цукровий пісок завантажують в норію 1, яка подає його в просеіватель- ву машину 2, де від цукру відділяються сторонні домішки. Просіяний цукор безперервно надходить в секційний розчинник 7. З бачка-дозатора 3 в розчинник надходить підігріта вода в співвідношенні 1: 0,25.
Цукор розчиняється при нагріванні у воді і змішується в передостанній секції розчинника з попередньо підігрітою патокою, що надходить з бака 4 через дозатор 5 і насос 6.
Цукрово-патоковий сироп з розчинника подається насосом 8 для уварювання в вакуум-апарат 9.
Карамельна маса з вакуум-апарата періодично вивантажується в приймач охолоджувальної машини 10. Проходячи між валками і безперервно просуваючись у вигляді стрічки по порожнистої плиті, карамельна маса охолоджується. В кінці охолоджувальної плити в карамельну масу з дозаторів 11 вводиться кислота, розчин барвника і есенція.
Карамельна маса просувається далі по промінальному транспортеру 12 до тянульной машині 13, в якій додані в карамельну масу речовини рівномірно розподіляються, а карамельна маса насичується повітрям і набуває блискучу поверхню.
З тянульной машини карамельна маса по стрічковому транспортеру 19 передається в катальну машину 20, утворюючи в ній батон в формі конуса.
1Начинка (надходить зі збірки 14 в темперирующую машину 15. Про- темлерірованная начинка подається насосом начінконаполнітеля 16 через фільтр 17 по трубопроводу 18 в'вершіну карамельного конуса.
Кінець карамельного батона з начинкою безперервно відтягується Калі- бруюіце-витягаючої машиною 21. Палять карамельної маси, всередині якого знаходиться начинка, надходить безперервно в формующую машину 22.
Відформована карамель у вигляді ланцюжка переміщається вузьким охолоджуючим транспортером 24 до більш холодному тілу двох'ярусному шафі 26, в якому карамель охолоджується вступникам через повітропровід 23 повітрям.
З охолоджуючого шафи карамель переходить на розподільчий транспортер 25, який подає її через живильники 27 в загортання машини 28 або в апарат для глянцевания або обсипання карамелі 30.
Загорнута карамель транспортером 29 подається в короби, що встановлюються на вагах 31, а глянцована або обсипана цукром карамель надходить в короби, встановлені на вагах. Короба з карамеллю транспортером 32 подаються в експедицію.
Сировина для виробництва карамелі
Основною сировиною для виробництва карамелі є сахароза та крохмальна патока, які складають 90-95% всіх сухих речовин основних видів карамелі з начинкою і 99% сухих речовин льодяникової карамелі.
Такий питома вага вуглеводів в балансі сировини, що застосовується для виготовлення карамелі, робить необхідним ретельне ознайомлення всіх працюючих в цій галузі з властивостями основної сировини, умовами його зберігання і підготовки до виробництва.
Зберігання та підготовка сировини до виробництва
сахарози
Сахароза зазвичай надходить на кондитерські фабрики у вигляді цукру-піску і рідше у вигляді цукру-рафінаду. Цукровий пісок містить не менше 99,75%, а цукор-рафінад не менше 99,9% сахарози.
Водні розчини цукру-рафінаду безбарвні, а розчини цукрового піску мають ледь помітний слабо-жовтий відтінок через неповну очищення його від органічних 'домішок. Зольність цукрового піску не повинна бути більше 0,03%. Зольність повідомляє цукрового піску буферні властивості і підвищену кольоровість сиропів і карамелі. Цукровий пісок на відміну від чистої сахарози, що має слабокислу реакцію, має завдяки мінеральним домішкам нейтральну або слаболужну реакцію.
Для виробництва високоякісної безбарвної карамелі необхідно застосовувати цукровий пісок зі ступенем очищення, прийнятої для цукру-рафінаду, т. Е. Так званий рафінований цукровий пісок.
Цукровий пісок прибуває на фабрику в мішках вагою 100 і 80 кг. Мішки з цукром зберігають в складах укладеними в штабелі. Між штабелями, а також між штабелями і стінами складу необхідно залишати проходи. Якщо в складі цементні або асфальтовані підлоги, то мішки з цукром слід укладати на дерев'яні стелажі, покриті чистим брезентом або іншою тканиною; брезент або мішковину можна стелить безпосередньо на підлогу, якщо він дерев'яний.
Склади для зберігання цукру повинні бути сухими і добре вентильованими. Відносна вологість повітря в них не повинна перевищувати 70%.
Цукор при надходженні у виробництво необхідно просіяти через сита для видалення сторонніх домішок і пропустити через магнітний уловлювач для звільнення від окалини та інших випадково потрапили металевих домішок.
Цукровий пісок, призначений для приготування сиропу, пропускають через сита з отворами не більше 5 мм, а для приготування цукрової пудри, обсипання карамелі і драже- ровки пропускають через сита з отворами не більше 3 мм.
Цукрові сиропи пропускають через металеві сита з розмірами вічок не більше 1,5 мм.
За останні роки отримує все більш широке поширення безтарне перевезення і зберігання цукрового піску. При цьому способі цукор доставляється на фабрики в спеціальних ємностях і передається в спеціальні силоси, встановлені в складських приміщеннях. З силосів цукровий пісок надходить у виробничі цехи по системі трубопроводів за допомогою пневматики.
У зарубіжній літературі є вказівки про використання для виробництва карамелі цукрових розчинів 70% -ної концентрації, які доставляють на кондитерські фабрики з цукрових заводів. Інформація, що міститься в цих сиропах проінвертірованний сахароза (близько 5%) оберігає їх від зацукровування.
Такі розчини надходять на фабрики в спеціальних цистернах і перекачуються насосами.
Група працівників цукрової промисловості запропонувала використовувати для приготування карамельної маси набряки рафінадного виробництва. У цій пропозиції передбачається будівництво кондитерських фабрик з рафінадний цехами.
Аналіз рафінадних оттеков, виконаний у ВКНІІ, показав, що вміст в них сухих речовин в середньому становить 60%, з них сахарози близько 99%. Зміст золи близько 0,1% замість 0,03 в цукровому піску, редукуючих цукрів 0,3 замість 0,05%, pH близько 7.
Досліди, проведені на Київській кондитерській фабриці по отриманню карамелі при заміні цукрового піску відтік рафінадного виробництва, показали можливість отримання карамелі, що відповідає вимогам стандарту.
потоку
Патока є продуктом неповного гідролізу крохмалю (кукурудзяного або картопляного). За даними робіт, проведених в Науково-дослідному інституті крахмало-патокової промисловості, патока, яка задовольняє вимоги карамельного виробництва, може бути також отримана з крохмалю пшениці і жита. Для виробництва карамелі застосовують патоку вищого і першого сортів з вмістом 38-44% редукуючих речовин. Зміст золи в перерахунку на суху речовину не більше 0,4-0,45%; pH картопляної патоки не нижче 4,5, а кукурудзяної 4,6.
Патока прибуває на кондитерські фабрики в цистернах по 25 і 50 т і в бочках вагою 200-300 кг.
У цистернах патока доставляється при наявності у фабрики під'їзних шляхів. З цистерн за допомогою зливних пристроїв
патока надходить в баки, звідки насосом перекачується в виробничі цехи безпосередньо ,, для роботи або в баки для тривалого зберігання (рис. 2), що виготовляються зазвичай з заліза і покриті всередині лаком, що оберігає -
2 Мал. 2. Схема приймальні паточной станції:
1-бак для патоки; 3-підігрівач; 3-насос.
щим залізо від корозії.
Патоку при зливі з цистерн в баки, а також при перекачуванні її в-цех до місць споживання необхідно нагріти до 40-50 °. При нагріванні патоки досягається зниження її в'язкості (табл. 1), завдяки чому вона легко перекачується.
Таблиця 1
Кількість сухих речовин в патоці в%в'язкість патоки в пуаз при температурі в °С
15,6

26,7

37,8

48,9

60

79,35

1193,3

242,0

67,6

23,5

10

81,10

3288,0

572,4

159,6

50,7

19,4

82,8

-

2161,4

484,4

132,7

41,2

Прогрів патоки ведеться паром через змійовики, розташовані зазвичай в нижній частині цистерни. У зв'язку з тим, що при нагріванні патоки кольоровість її підвищується через розкладання цукрів, її необхідно нагрівати до температури не вище 60 °.
В даний час передбачається виготовлення патоки для карамелі з вмістом редукуючих цукрів 31-34%; за даними ВКНІІ, карамель на такий патоці менш гігроскопічна.
Щоб уникнути перегріву патоки в баках є камери ємністю близько 1 м3 з паровими змійовиками. Камери знаходяться всередині бака або пов'язані з ними зливними пристроями. Пере
містечка камери, розташованої усередині бака у дна, мають прорізи. Патока, розігріваючи пропускається через змійовики паром з тиском 1-2 атм, піднімається вгору, витісняється патокою, що надходить через прорізи, і забирається насосом.
На деяких фабриках баки для патоки, встановлені на виробництві у місця виходу патоки в трубопровід, мають невелику (до 1 м) трубу для барботування. При пропущенні пара через трубу патока на обмеженій ділянці прогрівається і одночасно за рахунок конденсується пара злегка розріджується, що дозволяє легко здійснювати перекачку її до місць споживання. Істотним недоліком цього способу прогрівання патоки є її розрідження, що викликає необхідність додаткового видалення вологи з цукрово-патокової суміші.
Якщо патока надходить на фабрики в бочках, то вона зберігається в складах покладеної в штабелі по 2-3 бочки. Температура складу, де зберігаються бочки з патокою, не повинна перевищувати 12-14 °. При підвищенні температури в складі патока може випливати з щілин бочок, що створює великі втрати. При відсутності складських приміщень бочки з патокою можна зберігати взимку на відкритих майданчиках, але в теплу пору року таке зберігання патоки неприпустимо.
Бочки з патокою, що надходять на фабрики взимку, можна укладати на настили в штабелі і закривати снігом або льодом і посипати тирсою. При цих умовах патоку можна зберігати без втрат і в теплу пору року. При приготуванні карамельного сиропу патоку необхідно попередньо профільтрувати за допомогою спеціальних пристроїв через сита з розміром вічок не більше 1,5 мм.
допоміжна сировина
Кислоти, барвники, ароматичні речовини та інші матеріали, які прибувають на фабрику у відповідній предусматриваемой стандартом або технічними умовами упаковці, зберігаються в складських приміщеннях окремо від решти сировини при температурі близько 20 ° і відносній вологості повітря в приміщенні 65-75%. Характеристика фруктово-ягідної сировини, жірсодержащіх ядер, молочних продуктів та інших видів сировини, що застосовуються для приготування карамельних начинок, і умови підготовки їх до виробництва викладені в інших розділах підручника.
Уся сировина, що надходить у виробництво, за своїми органолептичними показниками, фізичному стану і хімічним складом має відповідати вимогам стандартів або технічних умов. Всі сипуча сьгрье має бути пересіяне, а сировину в рідкому або мазеобразную стані відповідно проціджений або протертому через сита з отворами відповідного діаметру.
Діаметр
Найменування сировини осередків сита
в мм
Цукровий пісок . . . . 2-3-5
Кислоти кристалічні, порошок какао, тальк. . 1-2
Патока, мед, молоко згущене, жири розплавлені 1,5-2
Пюре фруктово-ягідне 1-1,5
Есенції, вина, кислота молочна 0,5
Розчин барвників 500 отворів на 1 см2
Фізико-хімічні властивості вуглеводів карамелі
сахарози
Властивості цукру, що містить понад 99% сахарози, визначаються властивостями останньої. Сахароза - безбарвна кристалічна речовина з температурою плавлення від 165 до 180 °. Водні розчини сахарози обертають площину поляризації вправо, а питоме обертання їх становить 66,5 °.
Розчини сахарози здатні заломлювати світлові промені. За показником заломлення можна швидко визначити кількості сахарози в розчині.
Сахароза добре розчиняється у воді і розчинність її швидко збільшується з підвищенням температури. В'язкість розчинів сахарози залежить від концентрації і температури. У табл. 2 наведені деякі дані по 'розчинності сахарози і в'язкості її водних розчинів.
Таблиця 2

Показники

Розчинність сахарози при температурі в ° С

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Вміст сахарози в насиченому розчині в%

67,09

68,70

70,42

72,25

74,18

76,22

78,36

80,61

82,97

Вміст сахарози в 100 частинах води в р. .

203,8

219,5

238,1

260,0

288,1

320,4

362,0

415,7

487

В'язкість в пуаз ....

2,24

1,63

1,26

1,02

0,90

0,82

0,85

0,90

-

Продовження

В'язкість в пуаз при температурі в ° 1

с

Вміст сахарози в %

20

30

40

50

60

70

80

90

100

40

0,062

0,044

0,0326

0,025

0,0198

0,0161

0,0134

0,0112

_

60

0,567

0,340

0,213

0,140

0,0987

0,0718

0,0542

0,0417

-

80

-

-

21,60

8,32

3,94

2,0

1,15

-

-

При додаванні до сахарози інших цукрів розчинність сахарози зменшується, а загальна кількість цукрів в 100 частинах розчинника збільшується. У табл. 3 наводимо деякі дані нашої роботи [40] але розчинності сахарози в присутності інших цукрів і патоки. Таблиця 3

Сахарози в%

Інвертного цукру в%

Сахарози на 100 г води в р

Інвертного цукру на 100 г води в р

Загальна кількість сухих речовин на 100 г води в р
Розчинність сахарози в присутності інвертного цукру при 50 °
72,25

0

260,36

-

260,36

62,81

11,42

243,73

44,31

288,04

53,80

22,65

228,45

96,17

324,62

46,20

32,32

215,08

150,46

365,54

35,75

46,05

196,43

253,02

449,75

Розчинність сахарози в присутності патоки при 50 °
72,25

0

260,36

-

260,36

62,97

10,05

233,39

37,25

270,64

55,05

18,26

208,16

69,01

277,17

46,81

28,86

193,19

119,52

312,71

37,96

40,54

176,56

188,56

365,12

Розчинність сахарози в присутності глюкози при 25 °
67,89

0

211,4

-

211,4

63,62

5,21

204,1

16,7

220,8

59,20

10,34

199,13

34,88

234,01

53,87

19,50

202,29

73,23

275,52

Розчинність сахарози в присутності мальтози при 25 °
67,89

-

211,4

-

211,4

63,46

5,33

203,33

17,08

220 * 41

59,31

10,54

196,7

35,00

231,7

51,97

18,54

176,23

62,87

239,1

Як видно з наведених в табл. 3 даних, інвертний цукор і патока, додані в розчин сахарози, підвищують вміст сухих речовин в насиченому розчині. Зі збільшенням кількості додаються до цукрового розчину патоки або інвертного цукру підвищується кількість сухих речовин, розчинних в 100 частинах розчинника - води.
Мальтоза і глюкоза, додані до сахарозний розчинів, також підвищують, хоча і в меншій мірі, ніж патока і інвертний цукор, зміст сухих речовин в насиченому розчині.
Це властивість патоки і інвертного цукру підвищувати вміст сухих речовин в насичених цукрово-патокових і цукрово-інвертних розчинах в порівнянні з насиченими розчинами однієї сахарози сприяє збереженню цукрово-патокового сиропу і карамельної маси від кристалізації.
Сахароза практично не гігроскопічна, вона починає поглинати вологу з навколишнього повітря при відносній вологості вище 90%.
При додаванні до сахарози інших цукрів гігроскопічність суміші сахарози з іншими цукрами підвищується. У табл. 4 наводимо дані, що характеризують гігроскопічність сахарози в присутності інших цукрів.
Таблиця 4

Найменування

Відносна вологість в% (при t = 20 °)

81,8

62,7

43,0

сахарози

Чи не гігроскопічна

Чи не гігроскопічна

Чи не гігроскопічна

Сахароза + 10% glюkozи

Гігроскопічна, зволожується через 10 днів

Сахароза + 10% malьtozиТе ж

Сахароза + 10% fruktozи

Гігроскопічна, зволожується через 3 дняGigroskopichna

Сахароза + 10% invertnogo Сахару

Гігроскопічна, зволожується через 3 дняГігроскопічна, зволожується через 23 дня

Як видно з даних табл. 4, при додаванні до сахарози 10% інвертного цукру або фруктози здатність поглинати вологу з навколишнього повітря спостерігається вже при відносній вологості 62,7%, а при підвищенні відносної вологості до 81,8% сахароза в суміші з інвертний цукор або фруктозою зволожується вже через три дні. Додавання до сахарози 10% глюкози або мальтози також підвищує гігроскопічність суміші в порівнянні з чистим сахарозою, але в значно меншому ступені в порівнянні з фруктозою і інвертний цукор. Поглинання (вологи сахарозою в суміші з мальтозою і глюкозою відбувається при відносній вологості 81,2%, а помітне зволоження її спостерігається після 10 днів зберігання в зазначених умовах.
Сахарозний розчини при тривалому нагріванні через кислої реакції сахарози (константа електролітичноїдисоціації при 25 ° дорівнює 3- 10 "13) піддаються інверсії, в результаті якої частина сахарози, приєднуючи воду, переходить в інвертний цукор.
Якщо розчини сахарози піддавати нагріванню в кислому середовищі, то процеси інверсії і освіти інвертного цукру значно прискорюються.
У карамельному виробництві цією властивістю сахарозних розчинів користуються для отримання інвертного цукру.
Утворений при нагріванні сахарози в кислому середовищі інвертний цукор, що складається з рівних кількостей глюкози і фруктози, піддається при нагріванні подальшому розкладанню з утворенням різних продуктів.
Дослідженнями ВНДІ кондитерської промисловості [13, 21, 40] встановлено, що при нагріванні сахарози в кислому середовищі в числі продуктів розкладання є первинні продукти, які представляють собою ангідриди цукрів і їх з'єднання, так звані продукти конденсації, які мають значний поглинанням при довжинах хвилі λ = 225-230 mμ.
Величина поглинання характеризується коефіцієнтом екс- тйнкціі е, що виражається логарифмом відносини інтенсивності світла, що пройшло через шар розчину, до інтенсивності падаючого світла, взятої з протилежним знаком і віднесена до одиниці товщини поглинаючого шару. Крім того, в сахарозних розчинах є і продукти глибшого розкладання - оксіме- тілфурфурол, кислоти, фарбувальні і гумінові речовини, утворення яких характеризується утворенням максимуму при λ = 282,5 mμ і підвищеної кольоровістю у видимій частині спектру.
Процеси розкладання сахарози при нагріванні прискорюються з підвищенням температури і тривалості нагрівання, а також з підвищенням кислотності середовища.
При дії на сахарозу лугів вона має стійкість, так як не містить вільних альдегідних і кетонів груп,
Сахароза і її розчини стійкі до дії на них високих температур [15]. При нагріванні розчину сахарози до температури 100 ° процес автогідроліза починається тільки через
20 годину. Зниження температури нагрівання до 80 ° значно збільшує індукційний період, який за цих умов становить 43-55 годину. Наші дослідження змін,

3 Мал. 3. криві поглинання:
а-розчинів цукрового піску при нагріванні; б-цукрово-патокової суміші при нагріванні.
Е розчину 20 г в 100 Мл
що відбуваються при нагріванні концентрованих сахарозних розчинів до 145 °, показали, що в цих умовах мають місце тільки незначні хімічні зміни. Нагрівання сахарозних розчинів до 160 ° супроводжується утворенням недо- тор ого кількості інвертного цукру і змінами активної і титруемой кислотності і кольоровості. Спектрофотометричні вимірювання в ультрафіолетовій частині спектру показують наявність максимуму поглинання при λ = 282,5 mμ, що вказує на що відбуваються в цих умовах нагрівання хімічні зміни сахарози. На рис. 3уа наводимо результати наших досліджень про зміни кривих поглинання цукровими розчинами в ультрафіолетовій частині спектру при довжині хвилі λ = 230 і 282,5 mμ і різних температурах нагрівання [40].
Додавання до сахарози інших цукрів знижує її стійкість до нагрівання. Розпад сахарози з утворенням інвертного цукру та інших продуктів подальшого розпаду сахарози при нагріванні її в суміші з іншими цукрами починається при більш низьких температурах. Так, при нагріванні цукрових розчинів, в які додавалася патока або інвертний цукор, розпад сахарози з утворенням інвертного цукру та інших продуктів розкладання має місце вже при 100 °, зі збільшенням тривалості нагрівання розпад сахарози прискорюється. При нагріванні цукрово-патокових розчинів, в яких цукор і патока знаходяться в зазвичай прийнятих при приготуванні карамельної маси співвідношеннях (1 частина цукру і 0,5 частини патоки), збільшення кількості редукуючих речовин (в перерахунку на інвертний цукор), за нашими дослідженнями, починається при 100 °. Зі збільшенням тривалості нагрівання вміст редукуючих речовин поступово підвищується. Зі збільшенням температури нагрівання до 115-125 ° і тривалості нагрівання до 60-90 хв. кількість редукуючих речовин в цукрово-паточном сиропі збільшується майже на 50% і становить від 13 до 17%.
Підвищення температури нагрівання цукрово-патокової суміші до 145 ° веде до зростання редукуючих речовин до 19-20%, а при підвищенні температури до 160 ° і тривалості нагрівання 30 хв. кількість редукуючих речовин різко збільшується і становить 52%. Це вказує на значні хімічні зміни сахарози і вуглеводного складу патоки.
Якщо початок розпаду сахарози при більш низькій температурі в разі нагрівання її в присутності патоки можна пояснити кислим середовищем патоки (pH близько 5), то сильніший розпад сахарози при подальшому підвищенні температури і тривалості нагрівання цукрово-патокової суміші пояснюється утворенням в цих умовах не тільки інвертного цукру, але і кислих продуктів, значно прискорюють процеси розпаду сахарози.
На освіту кислих продуктів і, зокрема, левуліновой кислоти вказує зниження показника pH та підвищення титруемой кислотності.
Крім того, більш швидке утворення продуктів розкладання при нагріванні цукрово-патокової суміші в порівнянні з розчинами однієї сахарози підтверджується спектрофотометрическими дослідженнями в ультрафіолетовій частині спектру в діапазоні довжини хвиль від 200 до 400 тц. Початкові криві поглинання патоки, розчинів сахарози, глюкози і фруктози мають невеликий підйом в короткохвильової частини спектра. У міру нагрівання цукрово-патокової суміші поступово утворюються максимуми (рис. 3,6) при довжинах хвиль 282,5 і 230 ШЦ. Наявність максимумів поглинання при λ = 230 і 282,5mμ вказує на появу продуктів хімічних змін цукрово-патокової суміші: ангідридів, продуктів реверсії, оксиметилфурфурола.
Кольоровість сахарочпаточной суміші у видимій частині спектру при нагріванні починає помітно зростати лише в температурному інтервалі 145-160 ° і при тривалості нагрівання від 30 до 90 хв. Помітні зміни показника поляризації цукрово-патокової суміші спостерігаються також тільки при нагріванні від 145 до 4600.
4 Мал. 4. Зміна величини поглинання я цукрово-инвертная суміші при нагріванні.
При нагріванні цукрово инвертная суміші, що містила 16% інвертного цукру, до 160 ° і тривалості нагрівання від 30 до 90 хв. характер хімічних змін такий же, як і при нагріванні цукрово-патокової суміші, але швидкість цих змін значно вище. Максимуми, що утворюються на кривій поглинання нагрівається сахароінвертних сиропів при довжинах хвиль 282,5 і 230 мм, більше (рис. 4), що вказує на більш швидкий розпад сахарози в присутності інвертного цукру.
(Наводимо також деякі теплові характеристики сахарози, необхідні при розрахунках:
теплопровідність розчину сахарози 80% -ної концентрації 0,280 ккал / м годину град., питома теплоємність при 15 ° дорівнює 0,325 ккал / кг град, а сахарози в розчині-0,43 ккал / кг град; температуропровідність при 15 ° дорівнює 4,61 • 10-4 4 м21час.
крохмальна патока
Патока є продуктом неповного гідролізу крохмалю мінеральними кислотами.
Зазвичай патока містить 78-82% сухих речовин і 18-22% вологи. Склад патоки прийнято визначати співвідношенням міститься в ній глюкози, мальтози і декстринів.
Крохмальна патока за кордоном виробляється також у вигляді сухої патоки, яка виходить сушінням звичайної патоки до змісту близько 94% сухих речовин. Співвідношення між складовими частинами в сухий патоці і кислотність її майже не відрізняються від цих показників для звичайної патоки,
За уточненою методикою визначення складових частин патоки [32] в стандартній патоці міститься в середньому глюкози 19-22%, мальтози 18-20%, декстринів 55-60%.
За опублікованими останнім часом даними [66], кукурудзяні патоки, отримані кислотним гідролізом, мають в своєму складі поряд з глюкозою і мальтозою цукру з великою кількістю глюкозних одиниць. Співвідношення між різними цукрами в патоці залежить від ступеня гідролізу крохмалю.
За цими даними, патока, яка містить 35-40% редукуючих речовин, має наступний вуглеводний склад, встановлений хроматографічним методом.
Кількість глюкозних одиниць в патоці .... Одна Дві Три ЧетиреПять Шість Сім Вище семи
процентне зміст 13,4- 11,3- 10- 9,1- 7,8- 6,5- 5,5- 36,4-
16,9 13,2 11,2 9.7 8,3 6,7 5,7 28,3
Кількість редукуючих речовин в патоці, що виробляється на наших патокових заводах для приготування карамелі, зазвичай коливається в межах 38-44%. За нашими дослідженнями [42, 43], для приготування карамелі краще застосовувати патоку з вмістом 30-34% редукуючих речовин.
Карамель, приготована на патоці зі зниженою кількістю редукуючих речовин, має меншу гігроскопічність і підвищеною стійкістю при зберіганні.
Патока, призначена для приготування карамелі, повинна (бути прозорою, безбарвною або слабо-жовтого кольору. Активна кислотність патоки повинна бути максимально близькою до нейтральної.
При нагріванні патоки утворення продуктів розкладання в зв'язку зі змінами хімічного складу починається вже при 100 °. Початок хімічних змін зі зміни кількості редукуючих речовин встановити не можна, так як при нагріванні патоки відбувається, з одного боку, збільшення кількості редукуючих речовин завдяки гідролізу мальтози та інших цукрів з великою кількістю частинок глюкози, а з іншого боку, кількість редукуючих цукрів завдяки розкладанню глюкози зменшується . Наявність хімічних змін при нагріванні патоки легко встановити по що з'являється максимуму поглинання піддавалася нагріванню патоки в ультрафіолетовій частині спектру при λ, = 230 і 282,5 mμ. Ці зміни патоки при підвищенні температури нагрівання значно прискорюються в зв'язку з підвищеною в порівнянні з сахарозою кислою реакцією патоки.
На рис. 5 показані криві поглинання патоки в ультрафіолетовій частині спектру в залежності від температури і тривалості нагрівання.
5 Мал. 5. Зміна величини поглинання патоки при нагріванні.
В'язкість патоки дуже висока завдяки наявності в їх складі високомолекулярних продуктів гідролізу крохмалю; вона коливається в значних межах залежно від температури, кількості сухих речовин і співвідношення між складовими частинами патоки (табл. 5а,56). Азотистих речовин в патоці міститься 0,1-0,2%.
(Підвищення кількості азотистих речовин в патоці обумовлює значне зростання кольоровості і підгоряння патоки при нагріванні.
ВНДІ кондитерської промисловості спільно з НДІ крахмалопаточной промисловості розробили спосіб отримання патоки ферментативним гідролізом крохмалю [4]. Склад патоки, (одержуваної ферментативним гідролізом крохмалю, відрізняється від патоки, одержуваної кислотним гідролізом, меншим вмістом глюкози і більш високою кількістю мальтози та інших цукрів з великою кількістю глюкозних одиниць. Карамель, приготована на ферментативної патоці, володіє в зв'язку про цим підвищеною стійкістю проти намок -
Таблиця 5а Таблиця 5б
Сухих речовин в% (при вмісті 42,3% редукуючих речовин)В'язкість меляси в пуаз при температурі в ° Сзводиться
рующих речовин в%

В'язкість меляси в пуаз при температурі в ° С

55-56

60-60,5

70,5-71,2 CB

17

49

82

84,2

45,79

33,21

15,8 78

42

122 000

27,50

2,87

82,5

26,03

15,90

7,95 78

55

67 200

16,00

1,67

80,5

15,08

-

5,00 83

42

2000 000

33,00

17,30

78,0

7,36

5,15

2,67 83

55

+1 000 000 XNUMX

16,80

8,30



ня. Наводимо деякі теплові характеристики патоки з питомою вагою ɣ = 1,434 при 20 °:
коефіцієнт температуропровідності при 15 ° α = 3,67 • 10-4 м2/час;
теплопровідність при 20 ° дорівнює 0,315 ккал / м годину град; питома теплоємність при 15 ° дорівнює 0,6 ккал / кг град.
інвертний цукор
Інвертний цукор являє собою суміш рівних частин глюкози і фруктози.
Інвертний цукор обертає площину поляризації вліво, питоме обертання його становить
- (19,447 - 0,06068 р + 0,000221 р2), Де р - ваговій відсоток.
Інвертний цукор добре розчиняється в воді. В'язкість ц розчинів інвертного цукру значно нижче, ніж у патоки (табл. 6).
Таблиця 6
Зміст сухих речовин в%Зміст інвертного цукру в%В'язкість інвертного цукру t /ƞ
74,00

73,65

30

40,2

50

70,5

6,63

3,04

1,40

0,599

79,84

79,35

10,1

30,7

45,1

60

53,44

20,76

4,31

1,45

81,75

78,97

20,3

30,2

45,0

70

237,14

77,52

16,48

1,57

У карамельному виробництві інвертний цукор застосовується при відсутності крохмальної патоки або при виготовленні карамелі зі зниженою кількістю патоки. Крім того, інвертний цукор утворюється при нагріванні цукрових і цукрово-патокових розчинів в процесі приготування карамельної маси і начинки.
Для виробництва карамелі інвертний цукор готують на кондитерських фабриках з цукру, який в присутності кислоти приєднує воду. При цьому з однієї молекули сахарози утворюються дві молекули моносахаридів. Інвертний сироп, застосовуваний для приготування карамелі, містить 70-78% інвертного цукру, 2-10% непроінвертірованной сахарози і
20% води. Крім того, в приготованому инвертном сиропі містяться незначні кількості продуктів розкладання глюкози і фруктози. Приготований інвертний цукор має підвищену кольоровістю, обумовленої утворилися в процесі інверсії сахарози продуктами розкладання. Зміни фізико-хімічних властивостей інвертного цукру при нагріванні протікають значно швидше, ніж при нагріванні сахарози, завдяки наявності в її складі фруктози, що володіє високою чутливістю до нагрівання.
6 Мал. 6. Криві поглинання інвертного цукру при нагріванні.
Кислотність за показаннями pH і числу мілілітрів 0,1 N розчину NаОН починає зростати при нагріванні інвертного цукру вже при 100 °. З підвищенням температури і продолжітельності нагрівання збільшується кислотність.
Значне збільшення кислотності середовища пояснюється утворенням серед продуктів розкладання інвертного цукру і особливо фруктози, продуктів глибокого розпаду - левуліновой та інших кислот.
Зменшення редуцирующей здатності інвертного цукру при нагріванні спостерігається лише при температурі 115 °. Збільшення температури і тривалості нагрівання викликає зменшення редуцирующей здатності, яке стає значним тільки при нагріванні до 145 і 160 ° протягом 60- 90 хв. Незначні зміни редуцирующей здатності інвертного цукру при нагріванні в умовах 100-125 ° вказують на те, що утворюються при цьому продукти розкладання також мають редуцирующей здатністю.
Початок розпаду інвертного цукру спостерігається по вимірюванню поглинання його розчинів в ультрафіолетовій частині спектру при довжинах хвиль λ, = 230 і 282,5 mμ вже на початку нагрівання при 100 °. З підвищенням температури і тривалості нагрівання максимум поглинання значно підвищується. Показник розкладання, виражений через коефіцієнт екстинкції 6 при довжині хвилі Х = 282,5 mμ, також значно зростає з підвищенням температури і тривалості нагрівання (рис.6), Що вказує на більш швидке розкладання інвертного цукру.
Кольоровість розчинів інвертного цукру © видимій частині спектру при Х = 430 тр, при нагріванні починає підвищуватися вже при 100-125 ° і значно зростає з підвищенням температури нагрівання до 145-160 ° і збільшенням тривалості до 60-90 хв. Швидке підвищення кольоровості в розчинах інвертного цукру вказує на появу в них забарвлених продуктів глибокого розкладання інвертного цукру і особливо фруктози.
У лужному середовищі розкладання інвертного цукру протікає більш інтенсивно з утворенням продуктів глибокого розпаду,
7 Мал. 7. Структурна формула глюкози і фруктози.
що володіють високою кольоровістю В1 / 5].
Інвертний цукор дуже гігроскопічний, і це властивість обмежує можливість його (Застосування для виробництва карамелі. При зберіганні інвертного цукру в приміщенні при відносній вологості повітря 50% і температурі 20 ° він поглинає вологу з навколишнього повітря. При підвищенні відносної вологості повітря до 65- 70% інвертний цукор, поглинаючи вологу, швидко розпливається. інвертний цукор має здатність відновлювати окис міді до закису. З цієї відновлювальної здатності розчинів інвертного цукру можна визначати го кількість в досліджуваних розчинах.
Складові частини інвертного цукру - глюкоза і фруктоза, маючи однакову хімічну формулу С6H12O6, Відрізняються між собою за своїми властивостями. Структурні формули їх мають такий вигляд (рис. 7).
глюкоза
Глюкоза в карамельному виробництві застосовується як складова частина патоки і інвертного цукру. Глюкоза утворюється також при варінні карамельної маси і начинок в зв'язку з гідролізом сахарози і складових частин патоки - декстринів і мальтози.
Глюкоза є кристалічною речовиною і зустрічається в двох формах: безводна З6H12O6 і гидратная З6H12O6-N2О.
Питома вага глюкози безводної 1,5384, а гідратної 1,5714. Молекулярний вага відповідно 180 і 198. Глюкоза має точку плавлення 146 °. У розчині глюкоза знаходиться в вигляді α- ​​і β-форм в стані рівноваги, а викристалізовується з розчину тільки б вигляді α-форми. Розчини глюкози обертають
площину поляризації вправо, питоме обертання свіжоприготованого розчину глюкози 109,6 °. Після встановлення рівноваги і переходу частини α-форми глюкози в β-форму обертальна здатність становить 52,5 °.
Розчинність глюкози у воді швидко збільшується з підвищенням температури (табл. 7). При температурі вище 60 ° розчинність глюкози більше, ніж сахарози.
Таблиця 7
Температура в °

20

30

40

50

60

70

80

90

Процентний вміст глюкози в насиченому розчині ... ..47,72

54,64

61,83

70,91

74,73

78,23

81,83

84,63

Вміст глюкози в 100 частинах води. . .91,60

120,46

162,14

243,8

295,0

359,94

436,31

552,77

В'язкість в пуаз

0,183

0,187

0,224

0,509

0,662

0,784

1,04

-

В'язкість розчинів глюкози залежить від температури і концентрації розчину. Гігроскопічність кристалічної глюкози незначна, вона починає притягувати вологу з навколишнього повітря при відносній вологості в приміщенні вище 85-90%. Гігроскопічність глюкози в водних розчинах, в яких вона знаходиться не тільки в α-, але і в β-формі, вище, ніж кристалічної. Цим пояснюється і збільшення гігроскопічності патоки з підвищенням кількості міститься в ній глюкози.
Глюкоза здатна відновлювати окис міді до закису. На цій реакції засноване кількісне визначення глюкози в її водних розчинах. При нагріванні глюкозних розчинів в кислому середовищі утворюються різні продукти розкладання, серед яких поряд з ангідридами і продуктами конденсації є оксиметилфурфурол, фарбувальні і гумінові речовини [20, 30, 31]. При дії лужних розчинів на глюкозу вона швидко розкладається з утворенням сильно забарвлених продуктів.
фруктоза
Фруктоза зустрічається в карамельному виробництві як складова частина інвертного цукру, який додається в рецептуру карамелі або утворюється в напівфабрикатах карамельного виробництва при їх нагріванні.
Молекулярний вага її безводної форми 180, а температура плавлення 104 °. Фруктоза обертає площину поляризації вліво, Питоме обертання її
- (88,16 + 0,258 р), де р - ваговій відсоток.
Якщо солодкість сахарози прийняти за 1, то солодкість фруктози становить 1,5, а глюкози 0,6.
Фруктоза добре розчиняється в воді. Розчинність її вище, ніж сахарози і глюкози. Наводимо дані про розчинність фруктози при різних температурах.
Температура в °

20

30

40

50

Розчинність фруктози в воді в%

78,94

81,64

84,34

86,90

Фруктоза має високу гігроскопічність. Навіть при низькій відносній вологості повітря 45-50% вона притягує вологу з навколишнього повітря. Фруктоза так само, як і глюкоза, відновлюючи окис міді до закису, окислюється до відповідних кислоти, і цим її властивістю користуються для кількісного визначення фруктози.
При нагріванні фруктози вона піддається розкладанню так само, як і глюкоза, але швидкість розкладання фруктози значно вище. З підвищенням кислотності середовища розпад фруктози прискорюється. При нагріванні в лужному середовищі утворюються вже на початку нагрівання темно-забарвлені речовини.
Мальтоза
Мальтоза зустрічається в продуктах карамельного виробництва як складова частина патоки. Деяка кількість 'мальтози утворюється при варінні карамельної маси і начинок в зв'язку з гідролізом декстринів патоки.
Мальтоза є дисахаридом. При гідролізі мальтози утворюються дві молекули глюкози.
Мальтоза кристалізується з вмістом однієї молекули води (С12Н22О11 • Н20). Вона легко розчинна у воді. Питоме обертання + 132 °. Питома вага мальтози (гідрату) 1,5, молекулярна вага 360, температура плавлення 108 °.
У промисловості вона виходить шляхом оцукрювання крохмалю ферментом амілазою або соляною кислотою.
10 Мал. 10. Зміна поглинання розчинами цукрів при нагріванні
9 тривалість нагрева в годиннику
Мал. 9. Редуцирующая здатність цукрів, що піддавалися нагріванню.
8 Мал. 8. Гігроскопічність цукрів, що піддавалися нагріванню.
Хімічні властивості мальтози обумовлені наявністю в її молекулі альдегідної і гідроксильної груп.
Мальтоза відновлює фелінгової рідина. Відновлювальний здатність мальтози по відношенню до фелінгової рідини становить 59-61% від відновлювальної здатності глюкози.
Розчинність мальтози змінюється з підвищенням температури:
Температура в ° С. 21 29,6 34,4 43,5 54,2 66,3 74,2 87,0 96,5
Розчинність мальтози в% .... 44,1 48,0 49,6 55,3 60,2 66,7 72,3 79,3 85,1
В'язкість насичених розчинів мальтози менше, ніж сахарози. Солодкість мальтози по відношенню до солодощі сахарози 0,3-0,4.
До появи перших молекул глюкози мальтоза досить стійко витримує вплив високої температури. Після появи глюкози розкладання під впливом тепла відбувається значно швидше.
Міцними розчинами лугів мальтоза розкладається з утворенням молочної кислоти.
На рис. 8-10 наведені криві, що характеризують зміни редуцирующей здатності, гігроскопічність і поглинання в ультрафіолетовій частині спектру при довжині хвилі 282,5 mμ розчинів сахарози, патоки, інвертного цукру і їх сумішей.

Додати коментар

Вашу адресу електронної пошти не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *