1 ПРОИЗВОДСТВО КАРАМЕЛИ

Измерение концентрации содержания сахара в

растворах кондитерского производства

Введение

Производство карамели

Технология приготовления карамели

Технохимический контроль производства карамели

1.3. Влияние рецептуры и влажности карамельной массы

на ее качество

Методы и средства измерения концентрации сахарозы в растворах

2.1. Рефрактометрия

2.2. Поляриметрия

2.3. Фотоколориметрия

3. Измерение концентрации сахарозы по плотности карамельной массы

ВВЕДЕНИЕ

Карамель по объему производства среди различных видов кондитерских изделий занимает одно из первых мест. Качество карамели во многом зависит от режима приготовления сахарного сиропа. В процессе уваривания сиропа температура может изменятся в диапазоне от 100 до 120 °С, а процентное содержание сухих веществ - в пределах 80-86 %.

В технологических требованиях карамельного производства указано, что для получения карамели заданного качества необходимо в процессе приготовления контролировать температуру карамельной массы и процентное содержание в ней сухих веществ по сахарозе. При этом точность измерения температуры должна быть не хуже ±1 °С, а точность измерения процентного содержания сухих веществ по сахарозе - не хуже ±0,5%.

1.ПРОИЗВОДСТВО КАРАМЕЛИ

1.1 Технология приготовления карамели

Карамель по объему производства среди различных видов кондитерских изделий занимает одно из первых мест.

Карамельная масса при температуре свыше 100°С представляет собой вязкую прозрачную жидкость. По мере снижения температуры вязкость ее значительно возрастает. Масса приобретает пластичность при температуре 70-90°С. При этих температурах она хорошо формуется. При дальнейшем охлаждении ниже 50° С карамельная масса превращается в твердое стекловидное тело.

Технологический процесс приготовления карамели состоит из следующих стадий: приготовление сиропа; приготовление карамельной массы; охлаждение и обработка карамельной массы; приготовление карамельных начинок; формование карамели; охлаждение карамели; завертывание или отделка поверхности карамели; упаковывание.

Каждая из этих стадий включает много отдельных операций, которые на разных предприятиях и при выработке карамели различных наименований выполняются по-разному.

Исходным продуктом для получения карамельной массы является сахарный сироп. 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 обычно используют комбинированные сиропы, в состав которых входит не один вид сахара, а два или более.

Применение патоки или инвертного сиропа в карамельном производстве обусловлено их антикристаллизационными свойствами. Не представляется возможным приготовить карамельную массу без добавления антикристаллизаторов. 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.

В связи со всем вышеперечисленным исходным сырьем для приготовления карамельного сиропа как полуфабриката для изготовления карамельной массы служат сахар и патока.

1.2 Технохимический контроль производства карамели

Продукцию высокого качества можно выпустить только при соблюдении всех технологических режимов производства и оперативном исправлении всех возможных отклонений. Для такого оперативного исправления возможных отклонений от оптимального технологического режима нужна постоянная оперативная информация о ходе технологического процесса. Такую информацию дает служба технохимического контроля на основе проводимых систематических анализов и показаний контрольно-измерительных приборов.

Контролируют все стадии производства, начиная от поступления сырья и кончая выходом готовой продукции. Качество сырья и материалов контролируют не только в момент поступления, но и периодически при продолжительном хранении на складах.

Одной из главных задач, стоящих перед службой технохимического контроля, является контроль хода технологического процесса производства. Постоянно проверяют все химические и физические изменения, происходящие в сырье и полуфабрикатах на всех стадиях технологического процесса. При этом контролируют параметры технологического процесса, такие как температура, влажность, продолжительность обработки в отдельных аппаратах и т.п.

Большое значение имеет контроль за точностью дозировки отдельных видов сырья и полуфабрикатов в соответствии с рецептурными нормами. Даже незначительные систематические отклонения в дозировке могут значительно повлиять на качество продукции, а также на экономические показатели работы предприятия. Например, при систематическом увеличении нормы введения дорогостоящих пищевых кислот себестоимость продукции значительно повысится, или при систематическом отклонении от нормы расхода шоколадной глазури может намного снизиться качество изделий, или это отрицательно повлияет на экономические показатели работы всего предприятия.

1.3 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 вязкости ее, 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.

2 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СУХИХ ВЕЩЕСТВ ПО САХАРОЗЕ

2.1 Рефрактометрия

Рефракцией или преломлением света называют изменение направления луча при прохождении им границы раздела двух прозрачных сред I и II (рис.1). Угол 90°–a , образованный направлением падающего луча с нормалью, называют углом падения, угол b , образованный направлением преломленного луча с продолжением этой нормали, – углом преломления. Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости.

Рис.1. Преломление светового луча на границе раздела двух сред

Способность различных веществ преломлять луч света характеризуется показателем преломления. Показатель преломления обусловлен природой вещества, его химическим строением. Показатель преломления растворов зависит от их концентрации. Это свойство широко используется в контроле производства. По показателю преломления, например, водного сахарного или спиртового растворов легко определяют их концентрацию, или по показателю преломления жира в специальном растворителе определяют содержание жира в объектах кондитерского производства.

Для измерения показателя преломления используют специальные приборы, которые называют рефрактометрами.

Для контроля кондитерского производства применяют рефрактометры марки РПЛ-3 (пищевой лабораторный), УРЛ (универсальный лабораторный) и РПЛ-2 (прецезионный лабораторный).

2.2 Поляриметрия

Это метод физико-химического анализа, основанный на измерении вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами. В лабораториях кондитерских фабрик этим методом определяют содержание сахарозы, редуцирующих веществ патоки, соотношение составных частей кондитерских изделий, содержание сорбита и др.

Свет представляет собой электромагнитные волны, колебания которых происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, или перпендикулярно направлению луча.

Естественный луч при помощи различных оптических приспособлений может быть легко превращен в поляризованный.

Многие химические соединения при пропускании через них поляризованного луча обладают способностью поворачивать плоскость поляризации. Такие вещества называют оптически активными. При пропускании поляризованного луча через слой оптически активного вещества или его раствора угол поворота будет возрастать с увеличением толщины слоя и концентрации оптически активного вещества. При одинаковой толщине раствора оптически активного вещества, через который проходит поляризованный луч, угол поворота пропорционален концентрации. Таким образом, измерив угол поворота поляризованного луча при прохождении через раствор оптически активного вещества, можно определить концентрацию этого вещества в растворе. В основном оптической активностью обладают только органические вещества. При этом такой активностью обладают только те соединения, в молекулах которых присутствуют асимметрические атомы углерода. Асимметрическими атомами называют такие атомы углерода в молекуле органического соединения, которые связаны с четырьмя различными атомами или группами атомов. Большинство углеводов обладают оптической активностью, поэтому содержание их можно определять поляриметрическим методом.

Поляриметрические методы особенно широко применяются для определения содержания сахарозы.

Приборы, которые используют для таких определений, называют сахариметрами.

2.3 Фотоколориметрия

Под фотоколориметрией понимают метод количественного анализа, основанный на избирательной способности различных веществ и их растворов поглощать световой поток. При контроле кондитерского производства этим методом определяют содержание редуцирующих веществ, общего сахара, алкоголя, цветность патоки, качество красителей, содержание карамельной массы в халве и др.

На рис.2 схематично показано поглощение светового потока. Входящий световой поток Iо пропускается через поглощающее вещество А. Часть энергии поглощается этим веществом, и выходящий световой поток I слабее входящего, т. е. Iо > I. Поглощение света, .или ослабление светового потока, при прохождении через какую-либо среду является следствием перехода световой энергии во внутреннюю энергию вещества.

При применении фотоэлектроколориметрии измеряют уменьшение светового потока при прохождении через исследуемое и стандартное вещество или через их растворы.

Рис.2. Схема поглощения светового потока

3.ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРОЗЫ ПО ПЛОТНОСТИ РАСТВОРА

Метод основан на зависимости концентрации сухих веществ (влажности) карамельной массы от ее плотности; стало быть, измерив плотность карамельной массы, можно судить о содержании в ней сухих веществ.

Для измерения плотности карамельной массы используют пикнометры, гидроскопические весы, а также способность тел погружаться в жидкость (тонуть) или оставаться па поверхности жидкости (плавать) – в зависимости от соотношения плотностей тела и жидкости.

Погружаются ли тела в жидкость или плавают в ней – зависит только от соотношения их плотностей. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет, если меньше – плавает, а если плотности их равны, то тело и жидкость находятся в состоянии так называемого флотационного равновесия. Независимость способности тел тонуть или плавать в жидкости от величины их массы дало возможность исключить из метода операцию взятия навески и проводить анализ с образцом произвольной массы.

Кроме того, в методе используется значительное отличие температурных коэффициентов расширения твердых тел и жидкостей. В данном случае твердое тело – карамельная масса и жидкость – четыреххлористый углерод.

Плотность карамельной массы при нагревании почти не меняется, а плотность четыреххлористого углерода при нагревании значительно уменьшается. При обычной температуре (18-25° С) плотность ССl₄ больше плотности карамельной массы и кусочки карамельной массы, помещенные в четыреххлористый углерод, плавают на его поверхности. При нагревании плотность CCl₄ быстро уменьшается и становится при некоторой температуре равной плотности карамельной массы, а при дальнейшем нагревании становится меньше плотности карамельной массы. Карамельная масса при этом начнет погружаться. Температура при погружении карамельной массы в четыреххлористый углерод у различных образцов карамельной массы неодинакова и зависит от влажности. Например, карамельная масса, приготовленная по нормальной рецептуре (50% патоки к массе сахара), влажностью 1,5% начинает погружаться в СС1₄, при 52° С, карамельная масса влажностью 2,5% тонет при 58° С, а влажностью 3,0% – при 61° С и т.д. Таким образом, измеряя температуру при погружении карамельной массы в CCl₄, можно с большой точностью определить ее влажность. На графике (рис.3} изображена зависимость температуры погружения карамельной массы в ССl₄ от влажности.

Рис.3. Зависимость температуры погружения карамельной массы в четыреххлористый углерод от влажности

В связи с тем, что плотность (как следствие – температура при погружении) зависит не только от влажности, но н от рецептуры приготовления карамельной массы (соотношение сахара и патоки), график имеет самостоятельные линии для различного соотношения патоки и сахара в рецептуре карамельной массы.

К жидкости, используемой в качестве среды для погружения, в данном методе предъявляется целый ряд требований:

1) плотность ее должна быть при обычной температуре (18-25 °С) несколько выше плотности карамельной массы;

2) величина температурного коэффициента расширения жидкости должна быть достаточно велика, чтобы при нагревании до температуры не выше 60-70°С (пока карамельная масса не приобретает липкости) плотность ее уменьшалась так, чтобы стала меньше плотности карамельной массы при этой температуре;

3) жидкость не должна растворять или химически реагировать с веществами, входящими в состав карамельной массы (декстрины, сахара, вода).

Всем вышеперечисленным требованиям отвечает четыреххлористый углеводород, который к тому же, не горит.

В кондитерском производстве относительной плотностью водных растворов многих продуктов пользуются для определения количества сухих веществ в них и за неимением специальных, таблиц применяют таблицы, составленные для растворов чистой сахарозы. При пользовании этими таблицами необходимо помнить, что кондитерские продукты, как, например, карамель леденцовая, содержат примесь несахаров, к которым относятся декстрины патоки, влияющие на величину относительной плотности приготовленного раствора, а стало быть, и на результат определения содержания сухих веществ в исследуемом объекте.