Глава 3. Сиропы

Сиропы - промежуточный полуфабрикат при производстве ряда кондитерских изделий, преимущественно сахарных. Основной целью приготовления сиропов является растворение сахара-песка. Приготовление сиропа как полуфабриката можно рассматривать как один из приемов, направленных на видоизменение сахарозы. По структуре сиропы представляют гомогенную дисперсную систему - раствор. Особенностью сиропов как растворов является высокая концентрация сухих веществ, большая доля которых представлена сахарами и, прежде всего, сахарозой. Сироп представляет собой светлую, прозрачную, вязкую жидкость. Высокая концентрация сахарозы в сиропах (более 40 %, а обычно не ниже 70 %) обеспечивает их микробиологическую устойчивость, прежде всего к сбраживанию. Сахароза в сиропах находится только в растворённом состоянии.

Виды сиропов рассматривают по назначению и по сырьевому составу. В зависимости от назначения готовят: карамельный сироп, используемый в производстве карамели, помадный - в производстве конфет с помадным корпусом, сиропы для тиражения, для кондирования - для обработки поверхности кондитерских изделий и др. В зависимости от состава готовят сахарный сироп и комбинированные, сложные по сырьевому составу сиропы - сахаро-паточный, сахаро-инвертный, сахаро-молочный, агаро-сахаро-паточный и др. Особым видом сиропа как по назначению, так и составу является инвертный сироп.

Сиропы характеризуются следующими основными технологическими свойствами: химическим составом, вязкостью, прозрачностью.

Химический состав сиропов зависит от сырьевого состава и условий приготовления. Важнейшими характеристиками сиропов являются влажность и массовая доля редуцирующих веществ. Значения этих физико-химических показателей качества устанавливаются для сиропов в зависимости от их целевого назначения. Например, карамельный сироп готовится с влажностью от 14 до 16 % и массовой долей РВ от 12 до 14 %.

Вязкость сиропов является важным технологическим свойством, ибо обуславливает степень текучести сиропа, возможность его транспортирования перекачиванием и устойчивость к засахариванию при хранении. На вязкость сиропов влияет массовая доля и состав сухих веществ, температура.

Прозрачность свидетельствует о состоянии сиропа, отсутствии нежелательных признаков кристаллизации сахарозы.

Контролируемыми показателями качества сиропов являются: органолептические - состояние (внешний вид: цвет, прозрачность), вкус и запах; физико-химические - влажность, массовая доля РВ (для комбинированных).

Сиропы получают путем уваривания в варочной аппаратуре (котлы, диссуторы, варочные агрегаты и станции), обогреваемой преимущественно водяным острым (греющим) паром с давлением до 0,6 МПа. Существующие способы приготовления сиропов различаются условиями уваривания и режимом работы оборудования.

В зависимости от режима работы оборудования различают периодический способ, осуществляемый в варочных котлах, диссуторах, и непрерывный - на станции ШСА, в шестисекционном агрегате непрерывного действия.

В зависимости от давления, создаваемого в зоне уваривания варочного оборудования, различают способы уваривания при нормальных (по давлению) атмосферных условиях и под избыточным давлением. В зависимости от состава различают способы, при которых растворение сахара идет только в воде (без присутствия других сырьевых компонентов), и способы, при которых растворение сахара происходит в присутствии других видов растворимого сырья (для комбинированных сиропов).

При получении сиропов в приведенных способах вначале осуществляется частичное растворение сахара (сахарозы сахара-песка) в избытке воды, а затем при достижении температуры кипения испарение лишней влаги, сопровождаемое повышением температуры кипения, и полное растворение сахара.

Вода для получения сиропов берется в избытке по отношению к их заданной влажности. Это связано с необходимостью создания условий для полного растворения сахара. Поскольку готовятся высококонцентрированные сиропы, то воды, содержащейся в них, недостаточно для растворения сахара даже при нагревании. Это условие - избыток воды - необходимо соблюдать при приготовлении сиропов с влажностью менее 22-25 %. При влажности сиропа более 25 %, если нет других ограничений, масса воды берется на основании установленной расчетным путем (т.е. исходя из влажности сиропа). Последний способ используется крайне редко, называется растворением, а полуфабрикат в этом случае называют раствором. Необходимо учитывать, что при уваривании создаются высокие температуры, оказывающие стерилизующее действие, что не обеспечивается при температурах растворения.

Масса воды для приготовления сиропов берется в избытке по отношению к массе сахара-песка с учетом заданной влажности сиропа и способа приготовления в зависимости от условий уваривания. Например, для растворов с влажностью менее 25 % количество воды берется 25-30 весовых частей на 100 частей сахара, если сироп будет готовиться только из сахара. При приготовлении сахаро-паточного сиропа с растворением сахара в присутствии патоки, количество воды уменьшается на долю воды, вносимой с патокой. При уваривании сиропов под избыточным давлением количество воды также принимается меньше, что связано с повышением при таких условиях уваривания температуры кипения и, следовательно, более интенсивным растворением сахара.

По температуре кипения опосредованно судят о заданной влажности сиропов, поскольку между влажностью и температурой кипения существует корреляционная зависимость. С понижением влажности сиропа в процессе уваривания его температура кипения повышается. При установлении заданной температуры кипения также учитывается и состав сиропа. Температуры кипения сахарного и сахаро-паточного сиропов одинаковой влажности различны. Продолжительность уваривания сиропов зависит от условий уваривания и заданной влажности сиропов: в варочных аппаратах периодического действия при нормальных условиях составляет от 30-ти мин и более, в аппаратах непрерывного действия под избыточным давлением - до 3-х мин.

При уваривании сиропов под действием высокой температуры и кислой среды сахароза частично подвергается кислотному гидролизу. Образование глюкозы, фруктозы является причиной увеличения содержания РВ. В свою очередь фруктоза уже при температуре 90 °С начинает разлагаться с образованием темноокрашенных продуктов. Это является причиной потемнения сиропа. Продолжительное уваривание, т.е. длительное воздействие высокой температуры, приводит к получению темного сиропа. При получении сиропов процесс растворения сахара целесообразно вести как можно быстрее. Основным технологическим приемом интенсификации уваривания сиропов является уваривание под избыточным давлением. Такой процесс осуществляется на станции ШСА. При создаваемом в змеевике варочной колонки избыточном давлении температура кипения сиропа повышается на 10-15 С в сравнении с температурой кипения при нормальных условиях. Повышение температуры кипения увеличивает растворимость и сокращает продолжительность уваривания. Возможная интенсификация накопления продуктов гидролиза сахарозы компенсируется сокращением на порядок продолжительности уваривания.

Сахарный сироп готовится преимущественно периодическим способом при нормальных условиях. Приготовление и последующее производственное хранение сахарного сиропа осложнено опасностью нежелательной кристаллизации сахарозы.

Комбинированные (сахаро-паточные и др.) сиропы могут готовиться однофазно или двухфазно. При однофазном способе все компоненты вносятся сразу, т.е. процесс растворения сахара идет в присутствии других сырьевых компонентов, например патоки. Сущность двухфазного способа заключается в предварительном растворении сахара в воде, т.е. на первой фазе готовится сахарный сироп, а на второй - вносятся другие сырьевые компоненты и осуществляется окончательное уваривание сиропа. Преимущества и недостатки способов приготовления сиропов связаны с особенностями протекания массообменных процессов - растворения сахара, выпаривания влаги и химического процесса - кислотного гидролиза сахарозы.

Инвертный сироп - особый вид сиропа, получаемый целенаправленным кислотным гидролизом (инверсией) сахарозы в сахарном растворе в присутствии пищевых кислот как катализаторов.

Сахароза, присоединяя молекулу воды, расщепляется на две молекулы моносахаридов: глюкозу и фруктозу. Процесс идет по уравнению реакции разложения:

.

Кислоты и температура катализируют эту реакцию. В присутствии сильных кислот (соляная) процесс протекает с большей скоростью, чем в присутствии слабых (молочная, уксусная, лимонная). Количество кислоты принимается с учетом ее инвертирующей способности и составляет соответственно 0,02; 0,4; 1,5; 0,35 % к массе сахара (в пересчете на 100 %-ю кислоту). При получении инвертного сиропа возможно использование кислотосодержащего сырья, например различных видов молочных сывороток. При полной инверсии сахарозы, как видно из уравнения, масса полученного инвертного сахара больше массы прогидролизованной сахарозы. Из 342 частей сахарозы получается 360 частей глюкозы и фруктозы.

Образовавшиеся в равных количествах глюкоза и фруктоза (инвертный сахар) придают сиропу особые свойства: антикристаллизационную способность, редуцирующую способность, гигроскопичность.

Инвертный сироп в кондитерской промышленности используется в производстве сахарных и мучных кондитерских изделий с разными целями. При производстве сахарных кондитерских изделий используется инвертный сироп с глубокой степенью инверсии как антикристаллизатор, что позволяет полностью или частично заменять им патоку. Условия замены в этом случае определяются постоянством редуцирующих веществ в конечном полуфабрикате. Массу инвертного сиропа (М _ис, кг) при замене патоки рассчитывают по формуле:

, (1)

где - массовая доля редуцирующих веществ готового сиропа, патоки, инвертного сиропа соответственно, % на сухое вещество;

- масса сахара, патоки соответственно, кг;

- содержание сухих веществ в патоке, инвертном сиропе соответственно, доли единицы.

При производстве мучных кондитерских изделий используется инвертный сироп с частично гидролизованной сахарозой и как самостоятельный полуфабрикат, и как заменитель патоки. Замена инвертного сиропа патокой и наоборот осуществляется по условию постоянства сухого вещества исходя из формулы:

. (2)

В производстве мучных кондитерских изделий инвертный сироп используется преимущественно для формирования более выраженных органолептических показателей качества готовых изделий (цвет, вкус и запах).

Инвертный сироп для сахарных кондитерских изделий должен иметь следующие показатели качества: влажность не более 20 %, массовую долю редуцирующих веществ от 76 до 78 %; для мучных кондитерских изделий - влажность не более 30 %, массовую долю редуцирующих веществ не менее 50 %.

Приготовление инвертного сиропа включает следующие стадии:

- получение сахарного сиропа путем уваривания до заданной влажности или растворения;

- инверсию сахарозы при внесении в сахарный сироп кислоты в заданном температурном режиме до накопления заданного количества РВ;

- нейтрализацию до слабокислой реакции среды путем внесения расчетного количества 10 % раствора пищевой соды.

Инвертный сироп хорошего качества (светлый, со стабильным содержанием редуцирующих веществ) получают при использовании 25 % раствора соляной кислоты. При использовании 25 % раствора соляной кислоты инверсию проводят предварительно приготовленного сахарного сиропа с влажностью 20-22 % при температуре 78-80 С в течение 60 мин при непрерывном перемешивании. Кислота в количестве от 0,015 до 0,03 % (в пересчете на соляную концентрированную) к массе сахара в виде раствора вводится небольшими порциями при перемешивании. В процессе инверсии необходимо контролировать нарастание массовой доли редуцирующих веществ. При накоплении заданной доли редуцирующих веществ для прерывания дальнейшего гидролиза сахарозы проводят нейтрализацию 10 %-м раствором пищевой соды до слабокислой реакции среды (от 5,7 до 6,3 ед. рН). Раствор соды вносится небольшими порциями при тщательном перемешивании. Продолжительность нейтрализации до 15 мин. Расчет необходимого количества соды проводится исходя из условия нейтрализации введенной кислоты на 90 %. Готовый сироп охлаждают до температуры не выше 60 С.

В процессе производственного хранения и транспортировки сиропов происходят изменения, обусловленные протеканием физико-химических процессов, приводящие к ухудшению качества.

Сиропы хранят в промежуточных обогреваемых емкостях, из которых их перекачивают для дальнейшей переработки. Температура сиропов при хранении должна поддерживаться около 60 С (сахарных - около 90 С). В случае охлаждения сиропов, в результате снижения растворимости сахарозы, раствор переходит в пересыщенное состояние. В таком растворе может произойти самопроизвольная кристаллизация сахарозы - при этом сироп теряет прозрачность, становится мутным, т.е. засахаривается. Запыленность воздуха и нерегулярная обработка емкостей для хранения и трубопроводов для перекачивания сиропов может также явиться причиной засахаривания. Длительное хранение сиропа до момента использования, так же как и повышение температуры хранения, является причинами повышения содержания РВ и потемнения сиропа. Таким образом, контроль качества сиропа должен осуществляться не только при его приготовлении, но и при хранении.