СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КАРАМЕЛИ
METHOD FOR CANDY PRODUCTION

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к кондитерской, и может быть использовано при производстве карамели.
Известен способ производства карамели, включающий приготовление сиропа из сахара, патоки и воды, уваривание его до карамельной массы в пленочном аппарате роторного типа, введение в нее вкусовых, красящих и ароматических веществ, охлаждение, формование и завертку полученных изделий. "Основы технологии пищевых производств" под редакцией Е.С.Дробоглава. М.: Пищевая промышленность, 1978, с.156-157.
К недостаткам этого способа можно отнести значительные габариты и недостаточно высокую производительность варочного оборудования, сложность его технического обслуживания и мойки, а также трудность получения твердых видов карамели.
Известен способ производства твердой карамели, предусматривающий приготовление сахарного сиропа путем смешивания сахара и воды, смешивание полученного сиропа с патокой для получения сахаропаточного сиропа, его уваривание до содержания сухих веществ 97-97,5%, охлаждение полученной карамельной массы и формование из нее изделий (см. И.М.Герасимова. Технология карамели. М.: Пищевая промышленность, 1978).
Недостатком этого способа является трудность достижения стабильного качества продукта из-за влияния различных факторов производства на реологические свойства готовой карамели.
Известен способ производства карамели (Патент RU 2260293, МПК A23G 3/00, опубл. 20.09.2005 г.).
Способ производства карамели с «жевательными» свойствами осуществляется следующим образом. Согласно заявляемой рецептуре предварительно готовят сироп; для этого сахар-песок загружают в диссутор, снабженный барботером и греющим змеевиком, растворяют его в воде в соотношении 1:0,25 и добавляют подогретую патоку, смесь перемешивают и уваривают при давлении греющего пара 0,4 МПа до содержания сухих веществ 81-82%. Готовый сироп загружают в смеситель с обогревом (температура в рубашке 75-80°C), куда добавляют компоненты в виде эмульсии из желатина с яблочным пюре в соотношении 1:8 и кокосового масла. Смесь с содержанием сухих веществ 80-81% перемешивают до однородного состояния, добавляют фосфатиды, после чего плунжерным насосом подают в змеевик варочного аппарата, где уваривание производят при давлении греющего пара 0,4 МПа до достижения температуры массы 128-130°C и влажности 6-7%.
Недостатком данного способа является сложная технология приготовления.
Известен способ производства карамельной массы (Патент RU 2202219, МПК A23G 3/00, опубл. 20.04.2003 г.). Способ реализуется следующим образом. Для приготовления карамельной массы используемые компоненты подготавливают по традиционной технологии. Сыпучие компоненты просеивают и пропускают через магнитный уловитель. Жидкие компоненты фильтруют. При использовании в качестве пластификатора твердых при комнатной температуре липидных продуктов их зачищают, растапливают и фильтруют. Компоненты, консервированные в таре, после мойки тары инспектируют. Для приготовления сахарного сиропа рецептурное количество сахара загружают в котел с водой, содержимое котла нагревают и перемешивают до полного растворения сахара, после чего сироп фильтруют и передают на уваривание. Рекомендуемая концентрация сахарного сиропа 60-70%. Рецептурное количество пектина смешивают с 5 частями сахара-песка и растворяют в 20 частях воды, нагретой до 55-60°C, при интенсивном перемешивании. Полученный раствор перед использованием выдерживают 2-3 часа для полного набухания пектина. В полученный сахарный сироп добавляют рецептурное количество патоки и сгущенного молока и уваривают при атмосферном давлении до приобретения характерного для карамели цвета при постоянном перемешивании. Время уваривания составляет 1,5-2 часа.
Недостатком данного способа являются его многостадийность и необходимость использования нескольких единиц оборудования.
Наиболее близким техническим решением является способ производства твердой карамели (Патент RU 2277791, МПК A23G 3/42, опубл. 20.06.2006 г.). При производстве твердой карамели предусмотрено получение сахаропаточного сиропа, а также формование изделий из карамельной массы. Сахаропаточный сироп получают путем совместного смешивания и уваривания сахара, патоки и воды до содержания сухих веществ 78-80%. Карамельную массу получают путем последовательного уваривания сахаропаточного сиропа в слое 1-1,5 мм при температуре 120-126°C, испарения из него влаги и последующего уваривания в пленочном слое при температуре 146-157°C. После чего производят формование карамельной массы путем отлива полученной горячей массы в формы.
Недостатком данного способа является сложная и энергоемкая технология получения карамели, а также сложное и дорогое в обслуживании оборудование для уваривания массы.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является получение стабильных параметров карамели, обеспечивающих высокое качество, уменьшение энергозатрат на ее приготовление и снижение затрат на обслуживание варочного оборудования.
Поставленная задача решается с помощью способа производства карамели, включающего смешение компонентов карамельной массы в емкости, варку карамельной массы, формование изделий из карамельной массы.
Варку карамельной массы проводят циркуляцией ее через выпарной контур, который включает насос для забора части карамельной массы из емкости и обеспечения ее циркуляции в выпарном контуре, нагреватель для обеспечения дополнительного нагрева в выпарном контуре и требуемого приращения температуры и, по крайней мере, одно инжекторное устройство для обратного впрыска нагретой карамельной массы в емкость, установленное в верхней части емкости над поверхностью карамельной массы, соединенные линией трубопроводов, при этом в течение всего цикла варки уровень карамельной массы в емкости не должен достигать ее верха.
Предпочтительно насос и нагреватель объединены в одно устройство. Предпочтительно инжекторное устройство выполнено в виде регулирующего клапана.
Предпочтительно емкость снабжена устройством перемешивания.
Традиционная технология варки карамели включает в себя смешение исходных компонентов продукта в подогреваемой емкости, получение гомогенного продукта за счет нагрева и активного механического перемешивания и последующее удаление из него избытка влаги за счет выпаривания, выполняемого обычно при атмосферном давлении.
Для достижения необходимых товарных свойств и требуемой реологии охлажденного продукта требуется обеспечить определенную концентрацию влаги в готовом продукте. Это значит, что весьма важно точно определить момент окончания выпаривания, иначе от варки к варке свойства продукта будут варьироваться в широких пределах, и не будут соответствовать предъявляемым к ним требованиям.
Оперативно определить концентрацию влаги в горячем продукте - технически сложная задача. Существует зависимость температуры кипения продукта от его влажности, и момент окончания выпаривания наиболее простым способом можно определить по достижению им заданной температуры, которая соответствует температуре кипения при атмосферном давлении. Таким образом, задача обеспечения стабильного качества и требуемой реологии готового продукта сводится, в частности, к точному измерению температуры кипения продукта. Точно ее определить бывает не просто, так как внутри варочной емкости перепад температуры может составлять несколько градусов из-за того, что продукт достаточно вязкий и склонный к обильному образованию пены. И то и другое сильно затрудняет конвективный тепломассообмен и Приводит к значительным градиентам температуры в продукте и к его неоднородности, а значит, к заметной погрешности в определении осредненной по массе продукта температуры его кипения, так как обычно температура измеряется лишь одним термодатчиком в месте его установки.
Вышеописанные сложности в обеспечении стабильных свойств продукта заставляют искать такие технические и технологические решения, которые бы гарантированно обеспечивали стабильные параметры продукта и его высокое качество от варки к варке.
Отличительной особенностью предлагаемого способа производства карамели является то, что стадию варки карамельной массы осуществляют в одном варочном аппарате для карамельной массы, включающем выпарной контур.
Устройство и принцип работы варочного аппарата для получения карамели иллюстрируются схемой, изображенной на Фиг.1.
При варке карамельной массы продукт в емкости 1 принудительно циркулирует через выпарной контур 2, который, помимо необходимых трубопроводов, включает в себя:
- насос 3 для забора карамельной массы из емкости и обеспечения ее циркуляции в выпарном контуре 2;
- инжекторное устройство 4 для обратного впрыска карамельной массы (далее - продукт) в емкость 1, снабженное регулирующим клапаном;
- нагреватель 5 для обеспечения дополнительного подогрева продукта в контуре и интенсификации процесса испарения. В качестве нагревателя предпочтительно используют механический нагреватель по патенту RU 2267350.
При использовании механического нагревателя по патенту RU 2267350 насос 3 и нагреватель 5 могут быть выполнены одним устройством.
Варочный аппарат имеет на емкости 1 один или несколько люков для загрузки исходных компонентов и сливной клапан для выгрузки готового продукта, который может быть вмонтирован в стенку емкости, либо в трубопровод выпарного контура. Загрузочные люки и сливой клапан на схеме не показаны.
Процесс варки карамели включает в себя внесение в емкость 1 исходных компонентов в определенной последовательности, циркуляционное, струйное или механическое их смешение и растворение, подогрев при циркуляции через выпарной контур, сопровождаемый плавлением не растворившихся компонентов, последующее удаление избыточной влаги путем ее выпаривания в процессе кипения при атмосферном давлении до достижения заданной технологией варки температуры и выгрузку готового продукта из емкости.
Внесение исходных компонентов в емкость 1 осуществляется через загрузочный люк, расположенный в верхней ее части. В выпарной контур 2 продукт из емкости отбирается в нижней ее части. Инжекторное устройство 4 выпарного контура располагается в верхней части емкости над свободной поверхностью продукта, в то время как остальные элементы выпарного контура (насос, нагреватель, трубопроводы) могут быть расположены произвольно: как снаружи, так и внутри емкости.
Между инжекторным устройством и поверхностью продукта для нормального процесса кипения необходимо свободное пространство; таким образом, в течение всего цикла варки уровень продукта в емкости не должен достигать ее верха. Максимальный уровень наполнения емкости для конкретного продукта определяется опытным путем.
В связи тем, что температура продукта, поступающего из выпарного контура выше, чем в емкости, кипение продукта начинается и происходит в свободном падении в капельно-струйном состоянии и при малом перегреве продолжается в верхнем слое продукта, в непосредственной близости к свободной поверхности. Такая локализация кипения позволяет продукту легко освобождаться от водяного пара без образования обильной пены.
Так же, как и при традиционном способе варки, момент окончания выпаривания определяется по достижению требуемой температуры продукта, которая и должна характеризовать температуру его кипения при атмосферном давлении. Однако следует заметить, что в данном случае правильней говорить о давлении насыщенного пара, равном атмосферному.
При традиционном нагреве жидкости через стенки сосуда парообразование при кипении происходит внутрь жидкости и парциальное давление пара равно полному, что и позволяет говорить об определенной температуре кипения при заданном внешнем давлении. В предлагаемом способе варки происходит кипение перегретой жидкости в условиях развитой свободной поверхности, и испарение происходит в общем случае в окружающую газовую среду. В таких условиях концентрацию влаги в продукте будет характеризовать не полное давление, а парциальное давление пара, которое в общем случае уже не равно атмосферному и не так просто определяется. Но эту возникшую сложность технически просто преодолеть, если свободный доступ воздуха к поверхности продукта закрыть настолько, чтобы при интенсивном испарении выделяющийся пар вытеснял из емкости воздух. Тогда давление пара становится равным полному, и для определения конца выпаривания можно использовать те же значения температур, что и при традиционной технологии варки.
С учетом вышесказанного, варочная емкость в начале кипения продукта закрывается, а для выхода пара и уравновешивания давления с атмосферным в верхней части емкости 1 может быть установлено дополнительное устройство - сапун 6. Функции сапуна 6 могут выполнять также зазоры и технологические отверстия в верхней части емкости.
Использование предлагаемого способа варки карамели позволяет получать продукт стабильно высокого качества именно за счет вышеописанной организации процесса кипения. Кипит только поступающий из инжекторного устройства перегретый продукт, а величина перегрева может регулироваться с помощью клапана инжекторного устройства 4 и ограничивается разностью температур продукта на выходе и входе выпарного контура. Указанная разность температур может составлять всего несколько десятых долей градуса, и именно в этом узком диапазоне температур находится реальная температура кипения продукта. Таким образом, в сравнении с традиционным способом варки погрешность определения температуры кипения снижается в несколько раз, а это позволяет получать от варки к варке продукт с одинаковой влажностью и стабильными реологическими свойствами.
На фиг.1 приведена схема простейшего аппарата, позволяющего сварить качественный продукт. В таком аппарате перемешивание осуществляется лишь за счет циркуляции продукта через выпарной контур. Для оптимизации и ускорения перемешивания продукта аппарат может быть снабжен механической мешалкой или устройством перемешивания струей продукта. Устройство струйного перемешивания необходимо отключать перед началом кипения, чтобы не нарушать режим выпаривания и не создавать пены.
При использовании предлагаемого способа варки продукта подвергаемая варке масса должна принудительно циркулировать через выпарной контур, а значит быть достаточно текучей на всех стадиях варки. В то же время, как сам готовый продукт, так И некоторые его исходные компоненты, такие как сахар, при комнатной температуре являются твердыми, т.е. не текучими.
В дальнейшем термином «текучий» будет характеризоваться такое реологическое состояние продукта или его компонента, которое пригодно для перекачивания продукта циркуляционным насосом выпарного контура, а термином «не текучий», соответственно такое, которое для перекачивания через выпарной контур не пригодно. При этом текучесть исходного компонента будет характеризоваться при температуре его внесения в варочную емкость. (Здесь имеется в виду температура самого компонента, а не температура продукта в емкости в момент внесения.) Так, например, патока при отрицательной температуре может быть охарактеризована как «не текучая» из-за слишком вязкой консистенции и как «текучая» в подогретом состоянии.
Способ варки карамельной массы.
В емкость 1 варочного аппарата, снабженного выпарным контуром 2, вносится один или несколько текучих компонентов. Это может быть вода, сахарный сироп или сахарная суспензия, патока, цельное или сгущенное молоко или их смесь в разных пропорциях. Объем первой загрузки должен обеспечивать нормальную работу выпарного контура.
Включается насос 3 и нагреватель 5 выпарного контура, и перемешивающее устройство (при необходимости). Находящаяся в емкости смесь подогревается до требуемой температуры.
Затем, не прерывая циркуляции и нагрева, путем непрерывной подачи или отдельными порциями в емкость постепенно вносятся не текучие компоненты (такие как сахар, сухое молоко, маргарин, холодная патока, какао и т.п.) и оставшиеся текучие компоненты. При ручном внесении компонентов через люк кратковременные остановки выпарного контура и перемешивающего устройства допускаются. Как, когда и в каком количестве нужно вносить в емкость исходные компоненты определяет технология варки конкретного продукта при соблюдении обязательного условия: после любого внесения в емкость исходных компонентов находящаяся в ней смесь должна оставаться текучей.
После внесения необходимых компонентов смесь подогревается до начала кипения. К моменту начала кипения продукт в емкости должен быть однородным. В противном случае необходимо увеличить содержание влаги в первично вносимых компонентах, либо использовать более эффективное перемешивающее устройство.
Также перед началом кипения с помощью регулирующего клапана инжекторного устройства 4 устанавливается требуемый перепад температуры продукта между выходом и входом выпарного контура. Оптимальный перепад температуры определяется опытным путем. Он должен быть не слишком маленьким, чтобы продукт не пенился, и не слишком большим, чтобы не вносить погрешность в определение действительной температуры кипения продукта, и иметь возможность пользоваться ранее известными температурами окончания варки.
В начале кипения емкость закрывается и не открывается вплоть до окончания выпаривания. Выпаривание ведется до достижения температуры, регламентированной технологией варки конкретного продукта.
После окончания выпаривания интенсивный нагрев в выпарном контуре отключается. Затем в емкость вносятся компоненты, не переносящие длительной термообработки (вкусоароматические добавки, красители), и продукт некоторое время перемешивается в режиме циркуляции.
По окончании варки готовый продукт выгружается из емкости самотеком или принудительно. При необходимости дальнейшего осушения или быстрого охлаждения продукта может применяться разгрузка самотеком в вакуумированную приемную емкость.
После слива продукта во избежание застывания его остатков в механических устройствах выпарного контура в емкость заливается горячая вода, либо порция подогретых текучих компонентов для следующей варки и выполняется циркуляционная мойка, либо варка следующей порции продукта.
Ниже приводятся примеры варки различных сортов карамели: молочной и леденцовой. Варка производилась в аппарате тепловой обработки. Аппарат снабжен механическим нагревателем в виде погружного центробежного насоса (насос 3 и нагреватель 5 выполнены единым узлом, помещенным в емкость ближе к ее дну). Трубопроводы выпарного контура расположены частично внутри и частично снаружи варочной емкости. На крышке варочной емкости установлены два одинаковых инжекторных устройства выпарного контура, выполненные в виде регулируемой дроссельной форсунки. Кроме того, аппарат снабжен отключаемым устройством струйного перемешивания продуктом, представляющим собой возвратную линию Продуктопровода, подключенную к выпарному контуру через запорный клапан. Внутри емкости выходной патрубок устройства перемешивания направлен в область внесения сухих компонентов, так чтобы выходящая из него струя продукта размывала внесенную порцию.
Пример 1. Варка молочной карамели «Сибирская буренка».
В настоящем примере варки закладка сырья рассчитана на 75 кг готовой продукции. Сырье отвешивается в соответствии с рецептурой. Сахар отвешивается тремя порциями по 14 кг. Используются также возвратные отходы от предыдущих варок в количестве не более 5 кг. Для ускорения процесса смешения на стадии внесения сырья используется перемешивание массы под загрузочным люком струей продукта. Можно использовать и механическое перемешивание.
Варка выполняется в следующей последовательности:
1. В варочную емкость заливается подогретая (для ускорения варки) вода в количестве 7,2 литра; варочный аппарат включается в режиме подогрева.
2. Засыпается первая порция сахара; выполняется перемешивание и нагрев до температуры 65-70°C.
3. Засыпается вторая порция сахара; снова выполняется перемешивание и нагрев до температуры 65-70°C.
4. Засыпается третья порция сахара; выполняется перемешивание и нагрев до получения однородной массы с температурой 80°C.
5. При температуре смеси 80°C засыпается сухое молоко в количестве 6,8 кг; выполняется перемешивание и нагрев до получения однородной массы с температурой 90°C.
6. При температуре смеси 90°C вносится маргарин или сливочное масло; выполняется нагрев смеси до 110-112°C.
7. Загружаются возвратные отходы продукта для плавления и смешения; снова выполняется нагрев до 112°C.
8. Загружается патока в количестве 14,4 кг; загрузочный люк закрывается до завершения выпаривания продукта.
9. Регулировкой дроссельных форсунок выпарного контура устанавливается подходящий перепад температуры продукта на выходе и входе выпарного контура (предпочтительно не более 1°C).
10. При температуре 112-113°C начинается кипение продукта с активным выделением пара; выпаривание продолжается до достижения температуры 117°C.
11. При 117°C нагрев отключается, вносятся вкусовые добавки (в зависимости от вида готовой продукции) и некоторое время выполняется перемешивание в режиме циркуляции до однородности массы.
12. Готовая карамельная масса выгружается из варочного аппарата и разливается в силиконовые формы для охлаждения.
До применения предлагаемого способа варка карамели «Сибирская буренка» выполнялась по традиционной технологии в подогреваемой паром через рубашку емкости, снабженной механической мешалкой якорного типа с частотой вращения около 2 Гц. Подогрев емкости обеспечивался парогенератором на жидком топливе, находящимся в другом помещении. Таким образом, использовались две независимые единицы оборудования.
В результате перехода на описанный в примере способ варки удалось добиться стабильно высокого качества конфет при требуемых реологических свойствах карамельной массы. За счет применения более интенсивного перемешивания погружным центробежным насосом с частотой вращения около 50 Гц удалось снизить количество используемой для варки воды, что привело к троекратному снижению затрат на энергоносители в составе себестоимости продукта. Кроме того, в 5-10 раз снизились затраты на ежегодное техническое обслуживание необходимого для варки комплекта оборудования. Появилась возможность исключить из производственного комплекса парогенератор, освободить тем самым площади и улучшить санитарные условия на производстве.
Пример 2. Варка леденцовой карамели «Дропси».
Варка выполняется на варочном аппарате, аналогичном использованному в предыдущем примере, с тем отличием, что готовая леденцовая масса выгружается самотеком в вакуумированную приемную емкость, находящуюся рядом с варочной. За счет этого варочный аппарат технически усложняется.
В данном примере количество исходных компонентов указывается из расчета на 50 кг готовой продукции. Сырье отвешивается в соответствии с рецептурой. Сахар отвешивается двумя порциями в 14 и 20 кг. Количество воды на 1 варку составляет 5,5-6,5 литров. Вся вода вносится в начале варки. Если указанного количества воды не хватает для нормальной работы выпарного контура, перед началом нагрева готовится суспензия сахара в воде (сахар из первой порции). Суспензия может готовиться как вне, так и внутри варочного аппарата в режиме циркуляции через устройство струйного Перемешивания (без интенсивного нагрева).
Варка выполняется в следующей последовательности:
1. В варочной емкости готовится сахарная суспензия или заливается подогретая вода. Аппарат включается в режим нагрева с циркуляцией через устройство струйного перемешивания.
2. Постепенно в емкость засыпается первая порция сахара с визуальным контролем его смешения с текучим содержимым емкости.
3. Масса в емкости нагревается до 60-65°С, затем таким же образом засыпается вторая порция сахара.
4. После получения однородной массы, устройство струйного перемешивания отключается, и дальнейшая варка выполняется только с циркуляцией через дроссельные форсунки в верхней части емкости. Регулировкой форсунок устанавливается требуемый прирост температуры продукта в выпарном контуре.
5. При температуре 115°C обороты насоса снижаются и загружается патока согласно рецептуре. Загрузочный люк закрывается вплоть до окончания выпаривания, аппарат вновь переводится в режим нагрева, а параметры его работы при необходимости регулируются.
6. Масса в варочной емкости подвергается выпариванию до достижения температуры 135°C, после чего режим нагрева отключается.
7. В карамельную массу вводится краситель, аппарат включается в режиме циркуляции и масса перемешивается до однородности.
8. Циркуляция через выпарной контур отключается, и с целью дальнейшего осушения и охлаждения готовая масса сливается в вакуумированную емкость.
Вкусоароматические добавки вносятся в продукт на последующей технологической стадии при вымешивании пластичной леденцовой массы.
До применения предлагаемого способа варка леденцов «Дропси» выполнялась на том же традиционном оборудовании, что и конфет «Сибирская буренка». Достигнутые преимущества от перехода на предлагаемый способ варки аналогичны перечисленным в примере 1.
Техническим результатом предлагаемого решения является получение карамели С высоким качеством при требуемых реологических свойствах карамельной массы, снижение энергозатрат на приготовление карамели и уменьшение количества единиц оборудования.