Загальна технологічна схема виробництва морозива

Морозиво усіх видів із застосуванням фризерів безперервної дії виготовляють за загальною технологічною схемою. Відмінностями технології є лише перші технологічні операції: приймання та оцінка якості сировини, підготовка сировини та складання суміші, особливості яких за­лежать від вибору та підготовки різноманітних рецептурних компонентів. Фасування морозива також залежить від апаратурного оформлення цієї технологічної операції.

Принципова технологічна схема виробництва морозива представле­на на рисунку, апаратурно-технологічна схема виробництва морози­ва на рисунку.

Для виготовлення морозива розроблено велику кількість рецептур, що дозволяє виробникам складати різноманітні за складом суміші для окремих видів продукту. Але якщо на підприємстві відсутня стандартна за складом сировина, необхідно зробити перерахунок рецептур, метою якого є встановлення кількості наявних молочних продуктів для одержання морозива з заданим вмістом жиру, СЗМЗ та сухих речовин.

Підготовка сировини - це зважування розрахованих рецептурних компонентів, фільтрування рідких, просіювання та, за необхідності, змішу­вання сухих інгредієнтів, подрібнення добавок, очищення ягід та фруктів, зачищення та розплавлення вершкового масла, миття родзинок, ягід та фруктів, набухання та розчинення стабілізаторів структури.

Складання суміші починають зі змішування рідких компонентів (води, молока, вершків та ін.) та підігрівання одержаної суміші до температури 40...45 °С. Потім додають розплавлені та згущені компонен­ти, далі - сухі продукти, яєчні продукти і наприкінці - стабілізатори. Не можна допускати розчинення компонентів при температурах більших за 60 °С, інакше зі складовими рецептурних компонентів можуть відбу­тися незворотні фізико-хімічні зміни. Складання суміші проводять у сироробних ваннах, ваннах тривалої пастеризації або у інших ємностях з мішалками.

Очищення проводять шляхом фільтрування суміші з метою вида­лення нерозчинних часток рецептурних компонентів, для чого викорис­товують дискові, пластинчасті, циліндричні та інші фільтри.

У випадку виготовлення морозива з рослинними оліями або замінни­ками молочного жиру, після фільтрування необхідно додатково провести емульгування жирової фази. Для цього суміш нагрівають до тем­ператури 60...65 °С, вносять у неї жировий компонент та проводять емульгування за допомогою спеціального обладнання - емульгаторів або диспергаторів, або ж суміш на протязі 10 хв. перекачують по замкнутому контуру за допомогою насоса. Емульгувати жир можна також у невеликій кількості молока (до 30 % від загальної кількості) за тих же умов з метою отримання молочно-рослинних вершків, які дала додають до основної суміші.

Принципова технологічна схема виробництва морозива

Апаратурно-технологічна схема виробництва морозива

Пастеризацію суміші для морозива проводять при досить високотемпературних режимах внаслідок підвищеного вмісту сухих речовин, що збільшують в'язкість сумішей та виявляють захисну дію щодо мікроор­ганізмів. Суміш пастеризують за температури 80...85 °С з витримкою 50...60 с або без витримки при температурі 92...95 °С. За цих умов жир та емульгатор плавляться, проходить розчинення цукру та стабілізаторів, які не розчиняються у холодній воді. Важливим ефектом пастеризації є також денатурація сироваткових білків, які набувають підвищеної здат­ності зв'язувати вільну вологу та можуть діяти як захисні колоїди.

Обробку суміші проводять у безперервному потоці без доступу по­вітря для високої ефективності пастеризації та зберігання летких арома­тичних речовин. Для цього застосовують пластинчасті пастеризаційно-охолоджувальні установки, трубчасті пастеризатори, а також апарати пе­ріодичної дії (ванни тривалої пастеризації, пароварочні котли тощо).

Гомогенізацію проводять з метою підвищення збитості морозива та покращення його консистенції, чому сприяє подрібнення жирових ку­льок. Гомогенізація підвищує в'язкість сумішей у 5-15 разів, внаслідок чого в них не відстоюється жир до фризерування. У гомогенізованих сумішах емульгатор та молочний білок розподіляються по поверхні жи­рових кульок та утворюють захисну оболонку, а тонко розподілений ста­білізатор запобігає утворенню великих кристалів льоду. Суміші для пло­дово-ягідного та ароматичного морозива гомогенізації не потребують. Гомогенізацію проводять лише у виробництві морозива на молочній основі для подрібнення жирових кульок молочного жиру або частинок рослинного жиру до тонкодисперсного стану. За даними Т. П. Арсеньєвої, наявність крупних жирових кульок у перетині між повітряними буль­башками значно знижує стійкість останніх. Не допускається, щоб хоча б частина суміші не була піддана гомогенізації. У добре гомогенізованій молочній суміші діаметр жирових кульок не повинен перевищувати 2 мкм за відсутності жирових агломератів. При їх наявності суміші мають най­більшу в'язкість та найнижчу збитість.

Температура гомогенізації становить 63...90 °С. Такий температур­ний режим забезпечує рідкий стан жирової фази та протидіє злипанню жирових кульок під дією природного компонента молока - аглютинану. Встановлено, що максимальна ефективність гомогенізації виявляється при температурі близько 80±5 °С, бо за цих умов сили тяжіння між мо­лекулами казеїну стають слабкими, білок легше розподіляється по поверхні жирових кульок та стабілізує їх. Цей ефект найбільший, коли гомогенізація проходить після теплової обробки. Якщо не витримати температурний режим гомогенізації, можуть утворюватися агломерати жирових кульок, які відчуваються як дрібна крупка, а це, окрім вади консистенції, ще й зменшує збитість. Окрім того, занадто високі тиск і температура гомогенізації знижують теплову стабільність молочних білків, що може призвести до коагуляції суміші.

Тиск гомогенізації залежить від: складу суміші (вмісту жиру та співвідношення жир / СЗМЗ), типу жиру (молочний, рослинний рідкий чи твердий), умов гомогенізації (одинарна, двоступенева, подвійна) температури.

Тиск гомогенізації сумішей морозива знаходиться у зворотній залежності від вмісту в них жиру: для молочного морозива тиск складає -12,5... 15,0 МПа, вершкового -10,0... 12,5 МПа, пломбіру - 7,5...9,0 МПа При двоступеневій гомогенізації на першому ступені застосовують тись 15...20 МПа, а на другому - 5,0 МПа для розбивання агломератів жиро­вих кульок.

Жир, що вміщує певну кількість природного захисного колоїда, як наприклад, у вершках, може протидіяти більш високому тиску, ніж твер­де рослинне масло. Під терміном "протидіяти" мається на увазі те, ще велика кількість знов утворених жирових кульок формує оболонку Д( появи агломератів жирових кульок.

Практика показала, що двоступенева гомогенізація не дає кращого ефекту, ніж одинарна гомогенізація, але спостерігається позитивний ефект при використанні подвійної гомогенізації (тобто 2-х машин).

Охолодження та визрівання сумішей. Після гомогенізації суміш охолоджують до температури 0...6 °С та витримують протягом не менше 2-х год. Під час визрівання проходить кристалізація близько 50 % молочного жиру, білки молока і стабілізатор у процесі витримки набухають поглинають вологу, відбувається адсорбція деяких компонентів суміші на поверхні жирових кульок. В результаті в'язкість суміші зростає, а кількість вільної вологи зменшується, що запобігає утворенню великих кристали льоду в процесі заморожування. Суміш після визрівання інтенсивніше по­глинає та утримує повітря під час фризерування.

За даними Т. П. Арсеньєвої, визрівання сумішей, незалежно від ма­сової частки жиру та застосованого стабілізатора, необхідно проводити при температурі 0...6 °С не менше 4-х год. Більша тривалість визріван­ня може бути передбачена у кожному конкретному випадку, але зни­ження температури нижче 0 °С - недоцільне.

Фризерування - це процес збивання суміші та її одночасного час­ткового заморожування з метою формування кремоподібної та збільшеної в об'ємі маси. Фризерування - це складний фізико-хімічний, тепловий та механічний процес, який проводять у спеціальних апаратах безперерв­ної та періодичної дії - фризерах. Суміш для морозива надходить у фризер при температурі не вище 6°С, охолоджується до кріоскопічної тем­ператури, потім при інтенсивному перемішуванні частково заморожуєть­ся при температурі -А.. -6 °С, внаслідок чого приблизно 40...60 % води, що знаходиться у розчині, перетворюється у дрібні кристали льоду, більшість з яких має розміри 60... 100 мкм. Водночас суміш збивається мішалками та насичується дрібними бульбашками повітря, внаслідок чого початковий об'єм її збільшується на 50... 100 % в залежності від виду морозива.

Саме під час фризерування емульгатор виявляє дестабілізуючий ефект. Внаслідок механічної обробки з жирових кульок витискається жир. Емульгатор знижує відштовхування між жировими кульками, тому з'являється можливість утворення агломератів жирових кульок, внаслі­док чого насичення повітрям та розподіл повітря полегшується.

Агломерати розташовуються як оболонка навколо повітряних ку­льок та утримують їх. Цим досягається стабільність при зберіганні, кремовидність та опір таненню.

Стабілізатор підвищує стійкість морозива внаслідок зв'язування води, запобігає рухомості води внаслідок танення морозива, попереджає ут­ворення занадто великих кристалів льоду.

Найбільш досконалим обладнанням для фризерування є фризери без­перервної дії. Менші енергетичні витрати, безперервність процесу, більша кількість обертів мішалки, можливість регулювання об'ємів суміші та повітря, що надходять, швидкість фризерування (біля 0,5 хв. замість 5... 15 хв. у фризері періодичної дії) забезпечують кращу якість морозива у порівнянні з морозивом, яке одержують у фризерах періодичної дії. Про­цес загартування може бути скорочений за рахунок високого ступеня заморожування продукту. Системи охолодження можуть бути аміачними та фреоновими. Теплообмін відбувається через металеву поверхню, а швидкість заморожування залежить від температурного перепаду між сумішшю та холодоагентом.

Характерною особливістю фризера безперервної дії є примусовий рух суміші у циліндрі. Повітря, що необхідне для збивання суміші, та­кож вводиться примусово. Суміш морозива та повітря перемішується в насосі другого ступеня та у підведеному трубопроводі. Дробіння повітря здійснюється в кільцевому каналі фризера. Під час фризеру­вання в морозильному циліндрі проходить енергійний рух морозива. На початку кільцевого каналу суміш охолоджується до кріоскопічної тем­ператури, а потім на протязі 9/10 всієї довжини кільцевого каналу про­ходить основний процес - фризерування. Під дією відцентрової сили морозиво відкидається до стінок морозильного циліндра та водночас за допомогою мішалки, що проштовхує продукт, рухається до пере­дньої кришки фризера. По досягненні передньої кришки, потік морози­ва змінює напрямок та рухається у внутрішню порожнину циліндра, звідки воно знову відкидається до стінки циліндра. Таким чином, рух морозива складається в основному з двох напрямків - поступального та обертового - і здійснюється по гвинтовій лінії. При зниженні темпе­ратури морозива та підвищенні його в'язкості, поступальний рух упо­вільнюється. Встановлено, що по досягненні температури -4,5 °С цир­куляція суміші морозива майже припиняється і процес фрезерування стає аналогічним перемішуванню тіста.

У замороженій суміші, що знаходиться під тиском 0,5-0,8 МПа, по­вітря знаходиться у стисненому та частково розчиненому стані. Тому на виході з фризера при перепаді тиску розчинність повітря знижується, а його надлишок виділяється з рідини у вигляді бульбашок, що в свою чергу збільшує збитість морозива. Фризерування закінчують по досяг­ненні сумішшю морозива температури - 4,5...-6 °С та збитості до 100 %. М'яке морозиво вивантажується з фризера примусово, воно майже не холодне і має дуже ніжну, м'яку та кремоподібну консистенцію.

Продуктивність фризера підвищується при надходженні суміші з ниж­чою температурою, більш високому коефіцієнті теплопередачі, зменшенні збитості суміші, зниженні температури холодоагента. При збільшенні збитості морозива продуктивність фризера зменшується.

Фасування та загартування морозива. Морозиво, що виходить з фризера, відразу ж фасують та направляють на загартування. Будь-яка затримка може призвести до відтанення частини закристалізованої води та утворення великих кристалів льоду.

Промисловість випускає морозиво вагове та фасоване. Вагове мо­розиво випускають: в гільзах з нержавіючої сталі з щільно прилягаючи­ми кришками, в ящиках з полімерних матеріалів, з гофрованого картону з мішками-вкладишами. Фасоване морозиво випускають дрібними пор­ціями масою нетто від ЗО до 250 г та в крупному фасуванні типу "Сімей­ного") - від 300 до 2000 г.

Дрібнофасоване морозиво випускають:

/ у вигляді брикетів одношарових, багатошарових, з печивом, ваф­лями і без них, у глазурі або ароматизованому покритті і без них, з па­личкою та без палички, упаковані в етикетку або пакетик;

/ у вигляді одношарових, багатошарових різнобарвних порцій по формі, близькій до циліндра, прямокутного паралелепіпеда, прямокутно­го батончика, зрізаного конуса, еліпса або піраміди у глазурі або без неї, в ароматизованому покритті або без нього, з паличкою або без неї, упа­ковані в етикетку або пакетик;

/ у стаканчиках паперових з кришками, коробочках картонних та в стаканчиках із полістиролу з паперовими етикетками у вигляді кружка або квадрата;

/ у вафельних стаканчиках, ріжках, трубочках, конусах, корзиноч­ках, запаковані в етикетку, пакетик або без упаковки;

/ у вигляді тістечок різної форми з пломбіру або вершкового моро­зива, оформлених кремом, цукатами, фруктовими композиціями, шоко­ладом, перекладених серветками в картонних коробках.

Нове покоління гнучких універсальних автоматизованих ліній для випуску практично необмеженого за формою фасованого морозива доз­воляє виготовляти методом екструзії або вертикального об'ємного до­зування: одно-тришарове морозиво, одношарове тривимірне фігурне морозиво на паличці та без неї, в глазурі та без неї, брикети, сендвічі, тістечка, рулети, кекси, ріжки, конуси, міні-порціїта ін. Екструзійна тех­нологія співіснує з системою ескімогенератора, який традиційно викори­стовують в лініях по фасуванню морозива у стаканчики. Але екструзійне обладнання гарантує кращу структуру отриманої маси, бо дозволяє виготовляти як стандартні види морозива, так і нові зразки. Обидві тех­нології важливі для виробництва, хоча при використанні тільки ескімоге­нератора морозиво не досягає настільки високих показників збитості, як при екструзійній технології.

Принципово новим видом обладнання, що з'явилося за останні роки, стали лінії горизонтальної екструзії для виробництва тортів з морозива типу "Венетта". Таке обладнання виготовляють закордонні компанії "Тетра Пак Хойєр", "Грам", "А. Шнобер", "Хинзе", а також російське підприємство - завод "Ліга".

Для того, щоб морозиво було твердішим і повільніше розтавало, тоб­то містило більше замерзлої води, його піддають глибшому охолоджен­ню. Цей процес, який називається загартуванням, значно довший, ніж фризерування. Загартування - це процес охолодження та витримки мо­розива при температурах -18 °С і нижче з метою надання морозиву міцності та опору таненню. Після загартування близько 75...90 % води зна­ходиться у вигляді дрібних кристалів, які зростаються в жорсткий крис­талізаційний каркас. В результаті морозиво набуває щільної консистенції та високої міцності. В залишку води сильно зростає концентрація цукру та солей, тому, щоб заморозити такі розчини, необхідна температура -50...-55 °С.

Загартування морозива необхідно проводити швидко. Коливання тем­ператури у камерах недопустиме, інакше лід почне розтавати та знову викристалізовуватися з утворенням великих кристалів, що призведе до грубої структури та консистенції готового продукту.

Загартування здійснюють за допомогою спеціальних швидкоморозильних апаратів або холодильних камер при температурі -30...-40 °С. У камерах повітря охолоджується в результаті безпосереднього випа­ровування аміаку в батареях, розташованих у вигляді стелажів. При швидкому заморожуванні в морозиві утворюються дрібні кристалики льоду, що обумовлює його ніжну консистенцію.

Морозильні апарати - це прямокутні сталеві добре ізольовані ка­мери з вертикальним (з люльками для стаканчиків, ріжків чи брикетів) або горизонтальним (без люльок) конве'єром. Усередині камери розташовані батареї випарника, в яких проходить кипіння аміаку. При пе­реміщенні транспортера усередині камери морозиво обдувається хо­лодним повітрям за допомогою вентиляторів та загартовується про­тягом 35...45 хвилин.

Для виробництва ескімо є спеціальні поточні автоматизовані лінії, до складу яких входять ескімогенератори карусельного типу, де і прохо­дить загартування морозива.

На сучасних підприємствах процеси фасування та загартування моро­зива повністю механізовані та виконуються на поточних лініях. До складу таких ліній входять: фризер безперервної дії, автомат-дозатор та моро­зильний апарат, що з'єднані системою транспортерів. В залежності від виду фасування в лінію підключаються обгорточні автомати. Поточні лінії виключають важкі ручні операції, що підвищує продуктивність праці.

Пакування та зберігання морозива. Готовий продукт упакову­ють у транспортну тару: контейнери, картонні ящики та металеві гільзи. Морозиво зберігають до відправлення у камери при температурі не вище -18 °С. Під час зберігання продукту збільшуються кристали льоду та лактози, цьому сприяють високі температури зберігання та їх значні ко­ливання. Тому, за необхідності зберігання морозива більше 2-х місяців, бажано знизити температуру у камерах до -ЗО °С. Допускається збері­гання морозива при температурі -22.. .-26 °С, але не вище -18 °С.

Терміни зберігання морозива різних видів від 1 до 6 місяців. Більшість видів морозива зберігають не більше 2...4 місяців, а подовжений термін зберігання (5-6 місяців) забезпечує використання стабілізуючих систем та замінників молочного жиру. При випуску з підприємства морозиво молочних видів повинне мати температуру - 12 °С, плодово-ягідне та ароматичне -14 °С.

Під час зберігання морозиво легко набирає сторонніх запахів з по­вітря та з таропакувальних матеріалів, також може змінюватися колір продукту. При порушенні режимів зберігання можуть статися суттєві зміни з основними складовими морозива - жиром, білком та ін. Дрібно-фасоване морозиво може втрачати до 1,5 % ваги при зберіганні протя­гом 3-х місяців. При завантаженні камер необхідно притримуватися таких норм: на 1 м³ дозволяється вантажити 170...230 кг продукту, а дрібнофасованого морозива у контейнерах - до 330 кг.

Транспортування проводять в автомобілях-рефрижераторах або в автомобілях-фургонах з ізотермічним кузовом за умов, що забезпечу­ють підтримання температури продукту не вище -12 °С. Одним з пору­шень, які викликають приховані пошкодження продукту, є порушення температурного режиму. Для контролювання температури сучасні мо­делі рефрижераторів обладнують електронними реєстраторами, які доз­воляють відслідковувати температурні коливання протягом усього часу перевезення.