6.2 Приготовление сиропов и карамельной массы

Приготовление сиропов

Сиропом называют концентрированный (свыше 40%) раствор различных Сахаров (сахарозы, глюкозы, мальтозы, фруктозы и т. д.) или их смеси в воде.

Сироп представляет собой прозрачную вязкую, почти бесцветную жидкость. В зависимости от растворенного сахара сироп называют: сахарным (сахарозы), инвертным (смесь равных количеств глюкозы и фруктозы), сахаропаточным (сахароза и патока) и т. д.

В карамельном производстве широко применяют сахарные, инвертные, сахаропаточные, сахароинвертные, сахаропаточно-инвертные сиропы.

Сахарные сиропы получают растворением сахара в воде, обычно при нагревании. Инвертный сироп получают из сахарных сиропов путем инвертирования (гидролиза) сахарозы; при этом нагревают сахарный сироп в присутствии кислоты (как катализатора). При необходимо­сти введенную кислоту затем нейтрализуют.

Сиропы должны быть прозрачны, не должны содержать взвешенных частиц (сахаропаточные сиропы имеют небольшую опалесценцию), не должны иметь посторонних запахов и вкуса.

Концентрация сиропов, применяемых в кондитерском производстве, обычно выше 70%. Высокая концентрация сахара оказывает консервирующее действие, поэтому такие сиропы проявляют устойчивость к сбраживанию.

Сахаропаточные, сахароинвертные и сахаропаточно-инвертные сиропы являются исходным продуктом (полуфабрикатом) для получения карамельной массы; их называют поэтому карамельными сиропами.

Для изготовления карамельного сиропа существуют периодические и поточно-механизированные способы.

Периодические способы приготовления карамельного сиропа. Для уваривания этими способами в качестве основного оборудования применяют варочные котлы, оборудованные паровой рубашкой или специальные аппараты - диссуторы.

Диссутор представляет собой цилиндрический бак, закрытый крышкой, внутри которого смонтированы змеевик и барботер. Барботером называют устройство, из которого греющий пар поступает непосредственно внутрь котла через маленькие отверстия. Пар в змеевик и барботер подается по трубопроводу, подача его регулируется соответствующими вентилями. Сахар поступает через люк, а патока - по трубопроводу через дозатор. Вторичный пар из змеевика отводится по специальному трубопроводу. Снаружи диссутор покрыт слоем теплоизоляции.

Применение патоки или инвертного сиропа в карамельном производстве (приготовление карамельной массы) обусловлено их антикристаллизационными свойствами. При уваривании раствора сахара концентрация его непрерывно повышается; и достигает насыщения, т. е. такого состояния, когда дальнейшее увеличение концентрации приводит к перенасыщению и выделению сахара в виде кристаллов.

Антикристаллизационные свойства патоки обусловлены еще и тем, что содержащиеся в патоке декстрины значительно повышают вязкость раствора, а это замедляет процесс кристаллизации.

Нормальное соотношение сахара и патоки в карамельном сиропе составляет 2:1, или на каждые 100 кг сахара вводят 50 кг патоки. При недостатке или отсутствии патоки вводят инвертный сироп (заменитель патоки).

1) Приготовление сиропа с предварительным растворением сахара в воде. В диссутор вводят небольшое количество воды и засыпают сахар. Растворение производят при перемешивании, которое осуществляется барботером. Затем сироп уваривают до концентрации сахара около 80%. После полного растворения сахара барботер выключают. Затем дозируют предварительно подогретую до 40-50° С патоку или нейтрализованный инвертный сироп. Уваривание ведут, включив змеевик, до содержания сухих веществ 84-86%. Готовый сироп пропускают через фильтр с отверстиями диаметром 1,5 мм и подают для уваривания в карамельную массу.

Недостатком этого способа является необходимость введения в сироп при растворении сахара значительного количества воды. На каждые 100 кг примерно 15 кг дозируется непосредственно в диссутор, а 10-15 кг воды образуется в результате конденсации пара при работе барботера. Большая часть этой воды затем выпаривается при уваривании сиропа, на что тратится большое количество тепла и времени. В результате этого на приготовление карамельного сиропа затрачивается 40-50 мин. Все это время сахар на­ходится под воздействием высоких температур, при этом некоторая часть сахарозы разлагается; цветность сиропа увеличивается. Преимуществом этого способа является то, что большая часть процесса происходит без введения патоки. Введенная в сироп патока, обладая слабокислой реакцией, вызывает при повышенной температуре гидролиз сахарозы, т. е. нежелательное нарастание редуцирующих веществ.

2) Приготовление сиропа с растворением сахара в патоке. Этот способ прогрессивен, однако следует учитывать, что количество воды, со­держащейся в патоке, недостаточно для растворения всего предусмотренного рецептурой сахара, если процесс вести при атмосферном давлении. Поэтому этот способ правильнее называть приготовлением сиропа с растворением сахара в водно-паточной смеси. В диссутор помещают подогретое до 40-50° С рецептурное количество патоки и горячую воду в количестве, 10% массы сахара. Вместо патоки можно использовать нейтрализованный инвертный сироп. Затем вводят сахар и растворяют его при включенном барботере. После растворения сахара барботер отключают и сироп уваривают до указанной выше массовой доли сухих веществ (84-86%).

Недостатки - продолжительное нагревание сахара в присутствии патоки с повышенной кислотностью может привести к значительному увеличению массовой доли редуцирующих веществ, что снижает каче­ство сиропа и приготовленной из него карамельной массы. Преимуществами этого способа являются значительное снижение общей продолжительности процесса, экономия пара и повышение производительности труда и оборудования. Поэтому такой способ применяется шире, чем способ с предварительным растворением сахара в воде.

3) Приготовление сиропа с непосредственным введением в него кислоты. Этот способ применяют преимущественно на небольших предприятиях, где готовят небольшие партии карамельного сиропа, который используют сразу же после приготовления. Способ применяют только при большом дефиците патоки.

В процессе приготовления сахарного сиропа после растворения сахара вводят определенное количество кислоты. Инвертный сироп как заменитель патоки заранее не готовят. Необходимое количество редуцирующих веществ (глюкозы и фруктозы), выполняющих функцию антикристаллизатора, образуется в процессе приготовления сиропа в результате гидролиза сахарозы под влиянием вводимой кислоты. Обычно используют органические кислоты (молочную, лимонную), которые имеют сравнительно слабую инвертирующую способность и не способствуют быстрому гидролизу сахарозы. В связи с этим молочная кислота, обладающая более низкой инвертирующей спо­собностью, чем лимонная, применяется более широко. Обычно молочную кислоту 40 %-ной концентрации вводят в количестве 0,3-0,5 л на I т сахара. Дозу кислоты для каждой партии сахара определяют в лаборатории фабрики.

Обычно этот способ применяют при наличии хотя бы небольшого количества патоки. В качестве вещества, тормозящего гидролизующее действие кислоты, можно использовать лактат натрия.

Недостаток - карамельный сироп, приготовленный по этому способу, обычно имеет невысокую цветность, но обладает способностью к быстрому не­прерывному увеличению массовой доли редуцирующих веществ, по­этому его нельзя хранить даже кратковременно в промежуточных сбор­никах

Поточно-механизированные способы приготовления карамельного сиропа. Карамельный сироп, приготовленный периодическим способом, обычно имеет различные качественные показатели в каждой сваренной порции. Это значительно осложняет проведение не­прерывного процесса варки карамельной массы. При приготовлении сиропа периодическим способом значительны потери сухого вещества, которые могут быть снижены при выполнении этой операции поточно-механизированным способом.

Существуют два способа поточно-механизированного приготовле­ния карамельного сиропа:

- при повышенном давлении – сахар растворяют в патоке или инвертном сиропе с добавлением небольшого количества воды;

- при атмосферном давлении - сахар растворяют в воде с последующим введением патоки или инвертного сиропа.

1) Приготовление карамельного сиропа при повышенном давлении. При повышении давления в процессе уваривания увеличивается температура кипения и, как следствие, увеличивается растворимость сахара. Это позволяет вводить в рецептуру минимальное количество воды. Регулируя величину отверстия в диафрагме, можно изменять избыточное давление.

П роцесс приготовления карамельного сиропа этим способом осуществляют в сироповарочных станциях. Аппаратурно-технологическая схема такой станции представлена на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Схема сироповарочной станции ШСА

Сироп готовят следующим образом. Предварительно просеянный и пропущенный через магнит сахар из бункера 9 ленточным дозатором 10 непрерывно дозируется в воронку 11 смесителя-растворителя 8. Сюда же непрерывно закачивается насосами-дозаторами 12 и 13 патока, вода и, если необходимо, инвертный сироп. Патоку предварительно подогревают до 65° С, инвертный сироп - не выше 60° С и воду - до 45° С. При работе без инвертного сиропа на каждые 100 кг сахара вводят 50 кг патоки и 15,8 кг (л) воды. Дозу инвертного сиропа предварительно рассчитывают по приведенной выше формуле, принимая массовую долю редуцирующих веществ в пересчете на сухое вещество в рецептуре сиропа 9-11%, а затем уточняют опытным путем.

Смеситель 8 представляет собой горизонтальный цилиндр с паровой рубашкой. Внутри смесителя параллельно расположены два горизонтальных вала с лопастями, установленными под определенным углом. Валы, вращаясь один навстречу другому, интенсивно перемешивают смесь по всей длине смесителя и передвигают ее к выходу. Из смеси­теля 8 рецептурная смесь попадает в сборник и непрерывно закачивается насосом-дозатором 7 в змеевик варочной колонки 6. Рецептурная смесь представляет собой кашицеобразную массу из кристаллов сахара, сме­шанных с водно-паточным его раствором; она содержит 81-83% сухих веществ и имеет температуру 65-70°С.

Змеевик варочной колонки обогревается паром под давлением 0,45-0,55 МПа. Колонка на конце змеевика снабжена расширителем 5, внутри которого смонтирована диафрагма, предназначенная для регулирования давления внутри змеевика. Размер отверстия в диафрагме - от 10 до 15 мм. Давление внутри змеевика колеблется в пределах 100-200 кПа. Соответственно температура сиропа на выходе из змеевика повышается и составляет 103-105° С. Повышение температуры за счет давления и соответствующего повышения растворимости создает условия для более быстрого растворения сахара в меньшем количестве воды. Испарившаяся вода в виде вторичного пара отделяется от сиропа в пароотделителе 4 и удаляется при помощи вентилятора. Полученный карамельный сироп с массовой долей редуцирующих веществ 10-13% и сухих веществ не ниже 84% поступает через фильтр 3 в сборник 2, откуда шестеренным насосом / подается в производство карамельной массы. Весь цикл приготовления сиропа продолжается 5 мин. Из них продолжительность нахождения сиропа в змеевике составляет всего 90 с.

Производительность станции - 2 т/ч.

2) Приготовление карамельного сиропа при атмосферном давлении. Преимуществом этого способа является то, что продолжительность ува­ривания сиропа в присутствии патоки или инвертного сиропа мини­мальна. Карамельный сироп этим способом приготовляют на специальных станциях.

Основным агрегатом станции является секционный растворитель, в котором сахар превращается в сироп и последовательно проходит все шесть секций. Процесс приготовления сиропа идет следующим образом. Просеянный и пропущенный через магнит сахар поступает через шнековый дозатор в первую секцию. Туда же непрерывно дозатором вво­дится необходимая для растворения сахара подогретая вода. Растворе­ние сахара и весь процесс приготовления сиропа проходят при нагрева­нии паром, для чего агрегат оборудован паровой рубашкой. Для пере­мешивания массы смонтирована лопастная мешалка, ось которой про­ходит через все секции аппарата. Перегородки между секциями имеют отверстия, через которые сиропная масса перемещается из секции в секцию. Во второй и третьей секциях происходит полное растворение сахара. В четвертой секции сахарный раствор нагревается до кипения. В кипящий раствор в смесительной секции непрерывно поступает подог­ретая патока, или инвертный сироп, или патока и инвертный сироп. Эти компоненты дозируются плунжерным насосом. Для фильтрования си­ропа на оси аппарата смонтирован фильтр. Готовый отфильтрованный сироп собирается в последней секции, откуда подается в производство карамельной массы.

К качеству карамельного сиропа предъявляют следующие требова­ния:

1. карамельный сироп независимо от способа приготовления должен быть прозрачным, не содержать взвешенных частиц;

2. сахар должен быть полностью растворен, т.к. даже незначи­тельное количество кристаллов сахара могут при дальнейшем уваривании сиропа образовать центры кристаллизации;

3. влажность си­ропа должна быть не выше 16% (масс. доля сухих веществ контролируется в отобранной пробе сиропа по рефрактометру);

4. массовая доля редуцирующих веществ - не выше 14% при введении 50% патоки к массе сахара и не выше 16% при пониженном содержании патоки или без нее.

Приготовление карамельной массы

Карамельную массу получают увариванием высококонцентриро­ванных растворов сахара в смеси с другими углеводами до концентра­ции сухих веществ 96-99%.

Карамельная масса в отличие от сахара, являющегося твердым кристаллическим веществом, представляет собой аморфное вещество, обладающее одновременно свойствами, характерными для твердого и жидкого состояния. В промышленности карамельную массу получают растворением сахара в воде и увариванием сахарного раствора с антикристаллизато­ром до почти полного удаления воды. Необходимость введения анти­кристаллизатора (патоки или инвертного сахара) в рецептуру карамель­ной массы вызвана тем, что при глубоком уваривании чистого сахарно­го раствора сахар выкристаллизовывается.

Особенностью аморфного состояния является то, что перевод из твердой в жидкую фазу идет постепенно в широком диапазоне темпера­тур, а не при определенной температуре, как это свойственно кристал­лическим массам.

Для получения карамельной массы обычно используют змеевиковые вакуум-аппараты с отделенной вакуум-камерой. Он состоит из трех ос­новных частей: греющей (варочная колонка), выпарной (вакуум-камера) и сепаратора-ловушки. Все эти части соединены между собой трубопроводами. Ловушка устанавливается на трубопроводе, соединяющем выпарную камеру с конденсатором и вакуум-насосом.

При уваривании в змеевиковых аппаратах с вакуумом и без него на греющих поверхностях змеевика, а также на поверхности накопителя и приемника могут в процессе уваривания оказываться частицы увари­ваемой массы, в том числе частицы выкристаллизовавшегося сахара. Они могут стать центрами кристаллизации и послужить причиной засахаривания карамельной массы. С целью предотвращения этого явления аппараты подвергают систематической промывке 2 раза в смену. При отсутствии патоки и полной или частичной замене ее инвертным сиро­пом число промывок увеличивают, так как в этом случае вероятность засахаривания возрастает. Кроме того, промывку проводят всякий раз при появлении в получаемой карамельной массе следов засахаривания.

Для промывки через змеевики аппарата сиропным насосом прока­чивают горячую воду, которую собирают в специальный сборник. После промывки сливают остат­ки воды, включают обогрев и вакуум и тщательно просушивают всю внутреннюю поверхность аппарата.

Образующуюся после промывки воду, содержащую 1,5-5% сахара, используют в производстве. Возможно многократное применение такой воды для промывки. Обычно промывные воды фильтруют (диаметр ячеек не более 1,5 мм) и используют для растворения отходов и приготовления начинки. Промыв­ные воды для приготовления карамельного сиропа не используют.

Влияние рецептуры и влажности карамельной массы на ее ка­чество. Большое значение в карамельном производстве имеет вязкость жидкой и пластичность несколько охлажденной карамельной массы. Высокая вязкость способствует поддержанию карамельной массы в аморфном состоянии, так как чем выше вязкость, тем меньше она подвержена кристаллизации - засахариванию. Вязкость и пластичность карамельной массы зависят от температуры, массовой доли сухих ве­ществ (влажности) и рецептуры - соотношения патоки и сахара. Вязкость карамельной массы, приготовленной с патокой, много выше при­готовленной на инвертном сиропе. Чем выше массовая доля сухих ве­ществ в карамельной массе, тем выше ее вязкость. В связи с этим реко­мендуется для получения карамельной массы с оптимальными техноло­гическими свойствами уваривать ее до различной влажности в зависи­мости от количества введенной по рецептуре патоки в соответствии со следующими данными.

Масса патоки, кг на 100 кг сахара	50	35	25	15	0 (на инвертном сиропе)
Оптимальная влажность карамельной массы, %	2,6-2,7	2,3-2 4	1,9-2,0	1,7-1,8	1,3

Требования к качеству карамельной массы.

1) должна быть прозрачными, без следов помутнения, т.е. засахаривания;

2) цвет карамельной массы, приготовленной на патоке должен быть светло-желтый, на инвертном сиропе – темноокрашенный;

3) должна быть пластичной при формовании, т.е. тянуться и принимать любую форму;

4) содержание редуцирующих веществ не должно превышать 20 %;

5) влажность карамельной массы для леденцовой карамели должна быть 1-1,5 %, для карамели с начинкой – 2-3 %. Допускается увеличение влажности до 4 % для леденцовой карамели, вырабатываемой на карамелеформующих завертывающих агрегатах (КФЗ).