Технология и оборудование для производства мороженого

Мороженое – продукт, полученный взбиванием и замораживанием пастеризованной смеси коровьего молока, сливок, сахара, стабилизатора и наполнителей. Благодаря содержанию молочного жира и белков, углеводов, минеральных веществ и витаминов оно обладает высокой пищевой ценностью и легко усваивается организмом. Мороженое делят на основные и любительские виды. К основным видам относят молочное, сливочное, плодово-ягодное, ароматическое мороженое и пломбир. Основные показатели физико-химических свойств некоторых видов мороженого приведены в табл.

Сырьем для мороженого служат молоко цельное и обезжиренное, сгущенное молоко с сахаром и другие сгущенные молочные продукты, сухое молоко, сливки различной жирности, сливки сгущенные с сахаром и сухие, сливочное масло, сухие смеси для мороженого, сгущенная и сухая пахта, сыворотка осветленная и сброженная сгущенная, а также куриные яйца либо яичный порошок, вкусовые вещества (орехи, чай, кофе, какао-порошок, шоколад, органические кислоты, пряности и др.), сахаристые продукты (свекловичный и тростниковый сахар, инвертный сахар и патока, мед), ароматические вещества (ароматические масла, эссенции, ваниль и ванилин), естественные красители (краситель из выжимок темных сортов винограда, сок клюквы, смородины, свеклы и др.).

В производстве плодово-ягодного мороженого и некоторых видов любительского используются плоды, ягоды, овощные и бахчевые культуры в свежем и консервированном виде. Из консервированных плодов и ягод используют замороженные плоды и ягоды, быстрозамороженные полуфабрикаты (пульпа и пюре), повидло, джем, варенье, цукаты, сиропы, соки и экстракты, а также сухие плоды и ягоды.

При производстве мороженого для больных сахарным диабетом вместо сахара используются сорбит и ксилит, являющиеся многоатомными спиртами. Они обладают сладким вкусом и безвредны для больных.

В состав мороженого всех видов входят стабилизаторы, представляющие собой гидрофильные коллоиды полисахаридной или белковой природы, которые легко связывают воду. Благодаря этому увеличивается вязкость и улучшается взбиваемость (насыщение воздухом) смесей мороженого.

Наиболее широко используют агар, агароид, альгинат натрия, крахмал пищевой и желирующий модифицированный, метилцеллюлозу, пектин, пшеничную муку, желатин и казеинат натрия. Агар, агароид и альгинат натрия выпускаются в виде сухих порошков белого цвета без запаха и вкуса. Обычно их применяют в количестве 0,3–0,7 %. Доза желирующего модифицированного крахмала 1 % для сливочного мороженого и пломбира, для молочного и плодово-ягодного – 1,5 %. Он является более доступным и дешевым стабилизатором, чем агар и агароид. Метилцеллюлоза представляет собой волокнистую массу белого цвета. Ее используют в количестве 0,2 % для плодово-ягодного и ароматического видов мороженого и 0,3 % – для молочных. Пектины яблочный и свекольный проявляют наилучшие желирующие свойства при pH 3,1–3,5. Поэтому их используют главным образом в производстве плодово-ягодного мороженого. Крахмал и пшеничную муку высшего сорта используют в количестве 2–3 %. Желатин получают из коллагена. В смесь мороженого обычно добавляют 0,5–0,9 % пищевого желатина. Казеинат натрия используют в количестве до 1 %.

Технологический процесс производства мороженого состоит из следующих операций: приемки и подготовки сырья, дозирования и смешения отдельных видов сырья, пастеризации, фильтрации смеси до и после пастеризации, гомогенизации, охлаждения и созревания, фризерования, фасования и закаливания.

В процессе приемки молоко цельное и обезжиренное, сливки взвешиваются, оценивается их качество, и далее они хранятся в охлаждаемых резервуарах при температуре не выше 6 °С.

Все сыпучие продукты подвергаются просеиванию на просеивателях центробежного типа, а сгущенные молочные консервы, сахарный сироп и фруктовые соки фильтруют или процеживают.

Сливочное масло сначала размораживают и освобождают от тары, а затем разрезают на куски и подвергают плавлению.

Подготовленное сырье дозируется дозаторами или отвешивается в соответствии с рецептурой и смешивается в заготовительной емкости.

Смешение компонентов лучше проводить с подогревом до температуры 35–45 °С. Сухие молочные продукты предварительно смешивают с сахарным песком в соотношении 1: 2 и растворяют в небольшом количестве молока до получения однородной массы.

Стабилизаторы вносят в смесь до пастеризации, в процессе пастеризации или после охлаждения пастеризованной смеси.

Желатин и агар вводят в смесь в виде 10 %-го водного раствора, метилцеллюлозу – в виде 1 %-го раствора, а другие стабилизаторы используют в сухом виде.

Мука может использоваться в виде клейстера, для чего ее смешивают с холодной водой в соотношении 1: 2, образовавшееся тесто заваривают 3–5-кратным количеством кипятка и нагревают до потери запаха и приобретения характерной стекловидности.

Пектин заливают холодной водой в соотношении 1: 20 и нагревают до полного растворения при постоянном перемешивании, а затем кипятят в течение 1–2 мин. Приготовленный раствор фильтруется и вводится в смесь до пастеризации.

Пюре из плодов получают в варочных котлах, а также в протирочной машине.

Для приготовления смесей наиболее целесообразно использовать поточные линии (рис.), которые объединяют указанные виды оборудования с автоматическими дозаторами в технологическую линию. Жидкие компоненты дозируются насосами-дозаторами, а сыпучие – специальными весовыми бункерами. Применение поточных линий позволяет значительно механизировать и автоматизировать процесс приготовления смесей для мороженого.

Полученную смесь фильтруют для удаления нерастворившихся частиц и примесей.

После фильтрации смесь поступает на пастеризацию в пластинчатых пастеризационных установках смесь пастеризуется при температуре 80–85 °С с выдержкой 50–60 с, а в трубчатых – при аналогичной температуре или при температуре 92–95 °С без выдержки.

Для улучшения структуры мороженого и уменьшения отстаивания жира при фризеровании проводится гомогенизация жиросодержащих смесей при температуре, близкой к температуре пастеризации. При одноступенчатой гомогенизации применяют давление от 12,5 до 15 МПа для молочной смеси, от 10 до 12,5 МПа для сливочной смеси и от 7 до 9 МПа для пломбира.

Пастеризованная и гомогенизированная смесь охлаждается до 4–6°С и хранится не более 24 ч. Хранение или созревание является обязательной стадией для смесей мороженого приготовленных с использованием желатина как стабилизатора. Такие смеси выдерживают при температуре не выше 6°С в течение 4–12 ч, чтобы повысить их вязкость. Смеси, приготовленные с другими стабилизаторами, хранить необязательно.

Созревшая смесь подвергается фризерованию. При этом преследуются две цели: насыщение смеси воздухом и ее замораживание.

Степень насыщения смеси воздухом оценивается по взбитости, которая представляет собой отношение объема воздуха в мороженом к первоначальному объему смеси, выраженное в процентах. Минимальная взбитость должна быть не ниже 50 % (молочное мороженое), 60 % (сливочное мороженое и пломбир), 35–40 % (плодово-ягодное мороженое). Взбитость повышается при увеличении содержания СОМО, количества стабилизатора и дисперсности жира, а также при уменьшении содержания жира и сахара. Смеси, приготовленные с использованием сухих молочных продуктов, взбиваются лучше, чем с применением жидкого молока. Взбитость мороженого зависит также от конструктивных особенностей фризеров. В хорошо взбитом мороженом средний размер воздушных пузырьков не должен превышать 60–70 мкм. При взбитости 100 % в 1 г мороженого содержится около 8,3 млн. воздушных пузырьков с общей поверхностью 0,1 м².

Начальная температура замораживания смеси мороженого составляет от –2 до –3,5 °С Температура смеси при выходе из фризера обычно устанавливается от –5 до –7 °С. Количество вымороженной воды при –5; –11 и –30 °С составляет соответственно 50, 72 и 85 %.

Вымороженная вода образует кристаллы, средний размер которых в мороженом составляет 50–100 мкм. Получение более крупных кристаллов нежелательно, так как они ощущаются на вкус и ухудшают структуру продукта. Главными условиями получения мелких кристаллов являются хорошее перемешивание смеси в процессе замораживания и высокая скорость охлаждения.

Мороженое, вышедшее из фризера, по консистенции и внешнему виду напоминает крем. После фризерования мороженое фасуется и замораживается (закаливается) до –15 ¸ –18 °С. Закаливание следует осуществлять интенсивно, чтобы не допустить увеличения размеров кристаллов льда более чем до 60–80 мкм.

Мороженое фасуется в брикеты на вафлях; в вафельные стаканчики, трубочки и рожки; бумажные стаканчики, брикеты на палочке, в полиэтиленовую пленку и др.

Готовое мороженое хранится в холодильных камерах при температуре воздуха –20 ¸ –23 °С. Допустимые колебания температуры не должны превышать ±2 °С. Резкие колебания температуры мороженого приводят к укрупнению в нем кристаллов льда, в результате чего ухудшается его качество.

Допустимая продолжительность хранения 1–1,5 мес (молочное мороженое), 1,5–2 мес (сливочное) и 2–3 мес (пломбир). Длительность хранения снижается для мороженого с повышенным содержанием влаги, мелкофасованного и при наличии наполнителя.

Характеристика комплексов оборудования. Производство мороженого состоит из двух основных этапов: выработки смеси и приготовления из нее мороженого.

Начальные стадии технологического процесса производства мороженого выполняются при помощи комплексов оборудования для приема, охлаждения, переработки, хранения и транспортирования сырья. Приемку сырья осуществляют при помощи весов (молокосчетчиков), сепараторов-молоко-очистителей, пластинчатых охладителей, фильтров и вспомогательного оборудования.

Ведущий комплекс линии состоит из подогревателей, сепараторов-сливкоотделителей, гомогенизаторов, пастеризаторов, охладителей и емкостей для хранения полуфабрикатов.

Завершающий комплекс оборудования линии обеспечивает фасование, закаливание и хранение готовой продукции. Он содержит фасовочно-упаковочные машины и оборудование морозильных камер для готовой продукции.

Устройство и принцип действия линии. В процессе приемки молоко цельное и обезжиренное, сливки взвешиваются, оценивается их качество и хранятся в охлаждаемых резервуарах 1 при температуре не выше 6 °С.

Смеси для мороженого приготавливают из подготовленного сырья в соответствии с рецептурами, рассчитанными исходя из фактического наличия сырья, его состава и качества. Сырье для получения смеси на молочной основе загружают в смесительные ванны 2 в такой последовательности: жидкие продукты (молоко, сливки, вода), сгущенные молочные продукты, затем сухие молочные продукты, сахар, вкусовые наполнители и стабилизаторы.

Для более полного и быстрого растворения сухих продуктов смесь нагревают до 35...40°С и тщательно перемешивают. Затем для удаления нерастворившихся частиц и примесей ее фильтруют на дисковых, плоских, пластинчатых фильтрах.

Для смешения компонентов сырья используют сливкосозревательные ванны 7 и ванны длительной пастеризации, а также аппараты для выработки сырного зерна.

Стабилизаторы вносят в смесь до пастеризации, в процессе пастеризации или после охлаждения пастеризованной смеси.

Желатин и агар вводят из емкости 8 в смесь в виде 10 %-ного водного раствора, метилцеллюлозу — в виде 1 %-ного раствора, а другие стабилизаторы используют в сухом виде.

 

Машинно-аппаратурная схема линии производства мороженого

Пектин заливают холодной водой в соотношении 1: 20 и нагревают до полного растворения при постоянном перемешивании, а затем кипятят в течение 1...2 мин. Приготовленный раствор фильтруется и вводится в смесь до пастеризации.

Пюре из плодов получают в варочных котлах, а также в протирочной машине. Для хранения смесей используют изотермические емкости вместимостью 2000... 10 000 л.

Жидкие компоненты дозируются насосами-дозаторами, а сыпучие — специальными весовыми бункерами 3.

Полученная в емкости для смешивания 4 смесь сначала фильтруется, а затем подвергается пастеризации.

Фильтрация смесей осуществляется на цилиндрических фильтрах, имеющих две камеры, которые работают поочередно. Производительность фильтров 2000...4600 кг/ч, давление фильтрации 0,2...0,25 МПа.

После фильтрации смесь поступает на пастеризацию. В пластинчатых пастеризационных установках 6 смесь пастеризуется при температуре 80...85 °С с выдержкой 50...60 с, а в трубчатых — при аналогичной температуре или при температуре 92...95 °С без выдержки.

Для улучшения структуры мороженого и уменьшения отстаивания жира при фризеровании проводится гомогенизация в гомогенизаторах 5 жиросодержащих смесей при температуре, близкой к температуре пастеризации. При одноступенчатой гомогенизации применяют давление от 12,5 до 15 МПа для молочной смеси, от 10 до 12,5 МПа для сливочной смеси и от 7 до 9 МПа для пломбира.

После гомогенизации смесь охлаждается до 2...6 °С в пластинчатых охладителях 9. Применение агара, агароида и других равноценных стабилизаторов позволяет перерабатывать охлажденную смесь без дальнейшей выдержки. При использовании желатина смесь требуется выдерживать в течение 4...12ч (созревание смеси). В процессе созревания в результате связывания воды стабилизатором и белками увеличивается вязкость смеси. Общая длительность созревания смеси не должна превышать 24 ч. Затем смесь поступает на фризерование.

При этом преследуются две цели: насыщение смеси воздухом и ее замораживание.

Степень насыщения смеси воздухом оценивается по взбитости, которая представляет собой отношение объема воздуха в мороженом к первоначальному объему смеси, выраженное в процентах. Минимальная взбитость должна быть не ниже 50 % (молочное мороженое), 60 % (сливочное мороженое и пломбир), 35...40 % (плодово-ягодное мороженое).

Взбитость повышается при увеличении содержания СОМО, количества стабилизатора и дисперсности жира, а также при уменьшении содержания жира и сахара. Смеси, приготовленные с использованием сухих молочных продуктов, взбиваются лучше, чем с применением жидкого молока.

Взбитость мороженого зависит также от конструктивных особенностей фризеров. В хорошо взбитом мороженом средний размер воздушных пузырьков не должен превышать 60...70 мкм. При взбитости 100 % в 1 г мороженого содержится около 8,3 млн. воздушных пузырьков с общей площадью поверхности 0,1 м².

Начальная температура замораживания смеси мороженого составляет -2,0.. -3,5 °С, Температура смеси при выходе из фризера обычно устанавливается -5...-1 °С.

Вымороженная вода образует кристаллы, средний размер которых в мороженом составляет 50... 100 мкм. Получение более крупных кристаллов нежелательно, так как они ощущаются на вкус и ухудшают структуру продукта. Главными условиями получения мелких кристаллов являются хорошее перемешивание смеси в процессе замораживания и высокая скорость охлаждения.

Мороженое, вышедшее из фризера, по консистенции и внешнему виду напоминает крем. После фризерования мороженое фасуется и замораживается (закаливается) до -15...-18 °С. Закаливание следует осуществлять интенсивно, чтобы не допустить увеличения размеров кристаллов льда более чем до 60...80 мкм.

Мороженое фасуется в брикеты на вафлях по 100 г, стаканчики из вафель и бумажные по 100 г, вафельные рожки по 100 г, пачки по 250 г и брикеты на палочке (эскимо) по 50 и 100 г. Торты из мороженого выпускают массой 0,25...3,0 кг, кексы 0,5... 1,0 и пирожные 0,1 кг.

Готовое мороженое хранится в холодильных камерах при температуре воздуха -20.. -23 °С. Допустимые колебания температуры не должны превышать ±2 °С. Резкие колебания температуры мороженого приводят к укрупнению в нем кристаллов льда, в результате чего ухудшается его качество.

Ниже приведено описание особенностей технологии производства отдельных видов мороженого.

Мягкое мороженое. C целью расширения ассортимента вырабатывают мягкое мороженое, обладающее кремообразной консистенцией, невысокой взбитостью (40–60%) и температурой от минус 5 до минус 7°С. Это мороженое не закаливают и отпускают потребителю сразу из фризера. Для приготовления мягкого мороженого используют восстановленные смеси, приготавливаемые из сухих смесей для мороженого.

Мороженое молочное, сливочное и пломбир. Их выпускают обычно без наполнителей и добавок.

Для расширения ассортимента мороженого используют шоколадную глазурь, различные вкусовые наполнители или добавки. Наполнители (кофейный отвар, какао-порошок, ореховый пралине, сироп, крем-брюле) образуют со смесью мороженым однородную массу, их вводят в смесь мороженого при пастеризации или после охлаждения (шоколадный сироп). Добавки (ягоды, орехи, шоколад, а также шоколадный, ореховый, клубничный и другие гарниры) обычно вносятся в мороженое после фризерования с помощью фруктопитателя.

Эскимо готовят из сливочной или молочной смесей без наполнителей и с наполнителями, глазированным и неглазированным. Глазурь (шоколадная, сливочно-кремовая, ароматическая и шоколадно-ореховая) должна составлять 20 % массы эскимо.

Плодово-ягодное мороженое. Технологический процесс производства этого мороженого отличается от производства основных видов мороженого подготовкой сырья. Гомогенизацию смеси не проводят.

Ароматическое мороженое. При производстве растворы пищевой кислоты, ароматических и красящих веществ предварительно пастеризуются и вносятся в охлажденную сахарную основу перед фризерованием.

Мороженое любительских видов. Оно отличается массовой долей жира, имеющей промежуточное значение между массовой долей молочного мороженого и пломбира. Выпускают также обезжиренные виды и шербет с массовой долей жира 1 %.

Торты, кексы и пирожные из мороженого готовят на сливочной или пломбирной основе с оформлением кремом или другими десертными добавками.