Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Виноградное вино является алкогольным напитком, имеющим сложный химический состав. Кроме воды и этилового спирта оно содержит: органические кислоты в основном винную и яблочную, в меньшем количестве лимонную, уксусную, сахара (глюкоза и фруктоза), дубильные, красящие, экстрактивные, минеральные вещества, ферменты, витамины и др. На состав и свойства вина оказывают влияние природа исходного винограда и технология производства.

Ассортимент выпускаемой продукции зависит от вида, качества и способа обработки виноматериалов. Виноградные вина делят на сортовые, выбранные из одного сорта винограда, и купажные – из смеси винограда различных сортов или смеси различных вин. Различают вина тихие, не содержащие диоксид углерода, игристые, содержащие диоксид углерода. Принято деление тихих вин на следующие категории: столовые (сухие и полусладкие), крепленые (крепкие, десертные), ароматизированные (крепкие, десертные). По окраски различают вина белые, розовые, красные.

Столовые вина получают без добавления спирта, они – продукт полного сбраживания натурального виноградного сока. Столовые сухие вина содержат объемную долю от 9…14 % спирта естественного брожения и не более 0,3 % массовой доли сахара, столовые полусладкие – соответственно 9…12 % и 3…8 % несброженного сахара.

При производстве крепленых виноградных вин (типа Портвейн, Кагор и др.) допускается добавление спирта-ректификата. Крепкие виноградные вина содержат от 17 до 20 % спирта и от 1 до 14 % сахара. Десертные вина содержат 12…17 % спирта; по содержанию сахара эти вина подразделяются на полусладкие (5…12 % сахара при 14…16 % спирта), сладкие (14…20 % сахара и 12…17 % спирта) и ликерные (21…35 % и 12…17 % спирта).

Ароматизированные вина приготовляются с добавлением спирта-ректификата, сахарозы, а также настоев различных растений. Содержание спирта в них 16…18 %, сахара 6…16 %. К группе ароматизированных вин относятся вермуты.

Вина, содержащие диоксид углерода, делятся на насыщенные естественным путем вторичным брожением (шампанское, полусладкое игристое) и шипучие или газированные, искусственно насыщенные диоксидом углерода путем сатурации.

В зависимости от качества виноградные вина делят на ординарные и марочные. Ординарными называются вина, выпускаемые без выдержки, но не ранее чем через 3 месяца после переработки винограда. Марочные вина высококачественные, выдержанные от 1,5 до 4 лет (в зависимости от типа), выработанные из лучших сортов винограда в определенных винодельческих районах. Наилучшие по качеству марочные вина, которые дополнительно выдерживаются в бутылках на менее 3 лет.

В общем случае готовое вино получают и из виноматериала – продукта брожения сусла (при производстве сухих вин) или спиртования бродящего сусла (при производстве крепленных вин). Вино может быть приготовлено и из плодово-ягодного сырья. Особым видом напитка является коньяк. Он приготовляется из коньячного спирта, получаемого путем дистилляции виноградных вин.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Предприятия вторичного виноделия могут размещаться совместно с предприятиями переработки винограда либо находиться вблизи мест потребления готовой продукции. Возможен вариант размещения в местах потребления продукции только комплексов оборудования для фасования готового вина, поставляемого в крупногабаритной таре: цистернах и бочках.

Молодое вино (виноматериал) еще не обладает свойствами, отличающими выдержанные, зрелые вина. Технологические приемы, с помощью которых виноматериал улучшает свои свойства, приобретают стабильность, осуществляют в соответствии с утвержденными технологическими схемами обработки и выдержки виноматериалов и вин.

Обработку виноматериалов при производстве вина выполняют с целью достижения нормативных показателей качества продукции. К таким показателям относятся органолептические показатели (вкус, аромат, цвет, прозрачность и др.) и содержание полезных и посторонних веществ в химическом составе вина (спирта, сахара, кислот, железа, минеральных веществ и др.). Основными операциями обработки виноматериалов являются купажирования, очистка, деметаллизация и оклейка осветляющими веществами, обработка теплом и холодом, осаждение примесей, фильтрование и др.

Купажирование заключается в смешивании различных партий виноматериалов, полученных в результате переработки одного или разных сортов  винограда в определенном соотношении. Дегустационная комиссия предприятий выбирает лучший вариант из нескольких пробных купажей. Этот вариант должен соответствовать таким нормативным требованиям по органолептическим и химическим показателям, которые характеризуют наименование вырабатываемого вина.

 Очистка виноматериалов предназначена для предотвращения белковых помутнений вина, удаления механическими способами. Поэтому виноматериалы обрабатывают реактивами, чтобы растворимые примеси (соли тяжелых металлов, белки, алкалоиды и др.) преобразовать в нерастворимые частицы. Затем виноматериал смешивают с липкими веществами и адсорбирующими средствами. В результате такой обработки происходит коагуляция примесей и образование осадка в виде хлопьев. Далее виноматериал очищают (осветляют) от этих хлопьев методами осаждения или фильтрования.

Деметаллизацию проводят обработкой вин гексациано-(II)-ферратом калия (K₄[Fe(CN)₆]), фитином, трилоном Б, которые, реагируя с нежелательными компонентами вина – тяжелыми металлами, образуют осадки и выводят их тем самым их вина. Это повышают стабильность и улучшает вкус вина.

Оклейка вина – введение органических (желатин, казеин, танин) или неорганических (диатомит, бентонитовые глины) сорбентов, вступающих во взаимодействие с коллоидами вина и образующих хлопьевидные скопления, которые при оседании увлекают за собой взвеси и вещества, способные образовывать муть и придавать вину посторонние привкусы и запахи.

Охлаждение вин ускоряет созревание и стабилизацию, так как при низких температурах снижается растворимость виннокислых солей, осаждаются дубильные и красящие вещества, белковые и пектиновые соединения, бактерии, споры грибов и мельчайшие взвешенные частицы.

Тепловая обработка (60…65 °С) обусловливает повышение стойкости вина, ускоряет созревание, улучшает вкусовые свойства и придает специфические особенности некоторым типам вин.

Фильтрованием через различные материалы (диатомин, перлит) достигается освобождение вина от частиц, вызывающих образование мути, полное осветление (до прозрачности с блеском).

Для обработки вина применяют и другие способы воздействия на него. Выбор способа обработки определяется в зависимости от состояния и типа приготовляемого вина.

Выдержка виноматериалов и вин. Это ответственный технологический период созревания вина, в результате которого формируется вкус и букет, характерные для вина данной типичности, вино осветляется и становится стабильным к помутнениям. При выдержке в вине происходят различные биохимические процессы.

Из биохимических процессов наибольшее значение имеют окислительно-восстановительные реакции, в результате которых развиваются букет и вкус вина. В зависимости от типичности получаемого вина, которая определятся в основном степенью окисленности его компонентов, выдержку виноматериалов ведут при различных условиях кислородного режима и температуры. Так, при выдержке столовых вин, для которых наличие окисленных тонов во вкусе и букете недопустимо, доступ кислорода воздуха исключают или максимально ограничивают.

При выдержке виноматериалов для крепких вин, наоборот, создают благоприятные условия для протекания окислительных процессов. Выдержку этих виноматериалов проводят в аэробных условиях при более высокой температуре (60…65 °С) с дозированием определенных количеств кислорода. В результате сложных окислительно-восстановительных реакций происходит переход некоторых веществ в нерастворимое состояние. В период созревания идет целый ряд химических превращений составных веществ вина, например реакции эфирообразования.

Основными физическими процессами, протекающими при выдержке виноматериалов, являются осаждение взвешенных частиц. Частично выпадают в осадок белковые, пектиновые и красящие вещества, что ведет к изменению окраски вина, его вкуса. Кроме того, происходит испарение летучих компонентов вина. В результате испарения уменьшается объем выдерживаемого вина, повышается концентрация экстрактивных веществ и снижается содержание летучих компонентов. На стадии созревания вина протекают процессы, способствующие улучшению вкуса, букета и стабилизации вина.

Длительность выдержки, в результате которой вино становится зрелым и пригодным к фасованию, зависит от целого ряда факторов, важнейшими из которых являются тип вина, общая экстрактивность вина, количество дубильных веществ, кислотность, условия обработки и выдержки и т.д.

При достижении вином устойчивой стабильности и хорошо развитых дегустационных свойств (зрелого и способного к фасованию состояния) дальнейший контакт вина с кислородом воздуха приводит к ухудшению качества вина. Последующее хранение вина должно осуществляться в герметически закрытых емкостях для исключения контакта вина с воздухом.

Готовым называется вино, прошедшее полный цикл обработки и выдержки, розливозрелости и являющееся стабильным ко всем видам помутнений. Такое вино фасуют в потребительскую тару – стеклянные бутылки, которые в свою очередь упаковывают в транспортную тару: полимерные, картонные или дощатые ящики.

Стадии технологического процесса. Вторичное виноделие имеет следующие стадии:

– приемка, контроль качества, хранение и транспортирование виноматериалов;

– смешивание (купажирование) и обработка виноматериалов разного качества в зависимости от способа приготовления вина: очистка от посторонних примесей, осветление, нагревание, охлаждение и др.;

– отдых и выдержка виноматериалов и вина в емкостях при заданной температуре;

– транспортирование и подготовка стеклотары;

– фасование и укупоривание вина в бутылки;

– пастеризация и выдержка вина в бутылках;

– товарное оформление бутылок с вином и упаковывание бутылок в транспортную тару.

Характеристики комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для купажирования и оклейки виноматериалов, в состав которого входят насосы-дозаторы виноматериалов и реагентов (бентонита, рыбьего клея и др.), емкости для отдыха, купажа и оклейки виноматериалов, а также система трубопроводов.

Другой подготовительный комплекс оборудования линии содержит бутылкомоечную машину и устройства для подачи и дозирования бутылок, воды и моющих средств.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для обработки оклеенного виноматериала и получения вина, готового к фасованию. В его составе имеются фильтры, теплообменные аппараты, термические цистерны, а также напорный резервуар и система трубопроводов с насосами для транспортирования виноматериалов и подачи готового вина на фасование.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит из фасовочных, укупорочных, этикетировочных, укладочных и других машин для упаковывания вина и бутылок, а также системы конвейеров для межоперационных перемещений порожней и заполненной продуктом тары.

На рис. 3.14. показана машинно-аппаратурная схема линии производства вин.

Устройство и принцип действия линии. Виноматериал доставляется на предприятие в автомобильных или железнодорожных цистернах, бочках или контейнерах 1. После документального оформления приемки проводят оценку качества виноматериала по сортовым, органолептическим и физико-химическим показателям, от которой зависят условия использования продукта и последующие режимы его обработки и выдержки. Каждую партию виноматериала в отдельности перекачивают самовсасывающим насосом 2 через счетчик 3 в резервуары 4 для отдыха и предварительной выдержки.

Рис. 3.14. Машинно-аппаратурная схема линии производства вин

При производстве вина из резервуаров 4 дозируют в резервуар 5 различные виноматериалы и другие компоненты в соотношениях, предусмотренных рецептурой для данного типа вина и обеспечивающих показатели его качества требованиям стандарта и технических условий.

В резервуаре 5 проводят купажирование смеси компонентов для получения однородной партии с выровненными показателями по цвету, содержанию кислот, сахара и т.д. При выработке сортовых вин смешивают виноматериалы одного и того же сорта и назначения.

После купажирования виноматериалов в резервуар 5 дозируют оклеивающие вещества, после их смешивания с продуктом его перекачивают в резервуар 6 для выдержки купажа на клею. Через 2…4 нед после оклейки вино становится прозрачным и его снимают с осадка. Вкус вина вследствие уменьшения содержания дубильных веществ становится мягче.

Из резервуара 6 вино перекачивают через фильтр 7 в пластинчатый теплообменник 8 для охлаждения до 10…14 °С. Охлажденный купаж сульфитируют и выдерживают в термоцистерне 9. После этого вино снимают с осадка и перекачивают через фильтр 10 в пластинчатый нагреватель 11 для подогрева до 60…65 °С. Нагретый купаж выдерживают в термоцистерне 12.

После термической обработки вино снимают с осадка, охлаждают в теплообменнике 13, пропускают через пластинчатый фильтр 14 и загружают в напорный резервуар 15. В зависимости от типа и качества вина его могут направить на дальнейшую обработку и выдержку либо сразу передать на фасование в машину 21.

Технологическую схему обработки виноматериалов выбирают в зависимости от их особенностей и физико-химического состояния. Например, виноматериалы, предназначенные для ординарных сухих столовых вин, для придания им розливостойкости подвергают обработке в течение 8…20 сут в зависимости от характера помутнений и способа обработки. Обработанные вина оставляют в покое на 10 сут в условиях, исключающих доступ воздуха, фильтруют на фильтрах, обеспечивающих полную прозрачность вина с блеском, и фасуют в бутылки для реализации.

Для предупреждения окисления содержание свободной сернистой кислоты в белых столовых винах перед подачей на фасование доводят до 20 мг/дм³. С этой же целью из вина перед фасованием удаляют растворенный кислород путем смешивания вина в потоке с инертными газами (смесью азота и диоксида углерода) на специальной установке, вмонтированной в линию подачи вина на фасование. Газы поступают в вино в диспергированном состоянии в виде мелких пузырьков через специальную насадку-распылитель. Кислород, растворенный в вине, диффундирует в газовые пузырьки и вместе с ними удаляется из вина.

Подготовка бутылок, фасование в них вин и укупоривание, инспекция, пастеризация вин в бутылках, товарное оформление бутылок осуществляется на типовых комплексах оборудования для укупоривания вин. Такой комплекс работает следующим образом.

Автопогрузчик 16 подает пакеты с пустыми бутылками в пакетосформировывающую машину 17 и машины для выемки бутылок 18. Далее с помощью системы конвейеров пустые бутылки через световой экран загружаются в бутылкомоечную машину 19.

Качество мойки контролируют в инспекционной машине 20. Бутылки заполняются вином в фасовочной машине 21 и укупориваются в машине 22. Контроль заполнения и укупоривания бутылок выполняют во второй инспекционной машине 23, отделывают горлышко бутылки в машине 24, а затем наносят этикетку и оформляют бутылки в этикетировочной машине 25.

После этого бутылки укладывают в ящики в машине 26, формируют пакеты в машине 27 и направляют эти пакеты автопогрузчиком 28 в экспедицию.

Для повышения стойкости столовых вин к микробиологическому помутнению применяют горячее фасование и бутылочную пастеризацию. Фасования в условиях повышенной температуры подлежат только хорошо обработанные розливостойкие вина. При горячем фасовании вино нагревают в теплообменнике до температуры 50±5 °С и фасуют на специальных машинах в бутылки, предварительно подогретые до температуры не ниже 40 °С. Для пастеризации вина в бутылках используют бутылочные пастеризаторы. Температуру вина в бутылках в камерах максимального нагрева поддерживают на уровне 50±5 °С.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Водка – крепкий алкогольный напиток с объемным содержанием спирта (крепостью) 40…56 %, приготовленный смешиванием ректификационного спирта и воды с последующей обработкой и фильтрованием. Она представляет собой прозрачную бесцветную жидкость без посторонних включений с характерным водочным ароматом и вкусом.

Водку готовят на ректификационных спиртах высшей очистки «Экстра» и «Люкс». В зависимости от сорта спирта и ингредиентов она делится на водку и водку особую. Особая водка отличается специфическим ароматом и мягким вкусом, которые обусловлены внесением таких ингредиентов, как глицерин, мед, сахар, уксусная и лимонная кислота, гидроксид натрия, дихромат калия и эфирные масла.

Вода, используемая для приготовления водки, должна содержать минимальное количество продуктов распада органических азотистых веществ и легко окисляющихся неорганических примесей. Обессоливание воды обеспечивается электродиализным или обратноосмотическим методами.

Различные добавки вкусового характера рассчитывают на 1000 дал водки. Например, при приготовлении «Столичной» водки в сортировку задают в виде сиропа 20 кг сахара, в «Русскую водку» – 0,01 кг перманганата калия, в «Украинскую горилку» – 40 кг меда, в «Посольскую» водку – 3,1…6,2 кг сухого обезжиренного молока (как белковый полимер для извлечения ряда примесей и как источник сахара лактозы).

Особенности производства и потребления готовой продукции. Сортировку и водно-спиртовой раствор на ликероводочных заводах готовят периодическим и непрерывным способами, причем периодический способ является традиционным.

Для производства водки спирт сначала смешивают с очищенной умягченной водой. При этом происходит выделение теплоты (наибольшее тепловыделение при объемной доле спирта в растворе 36,25%) и сжатие (контракция) раствора. Выделение теплоты и сжатие раствора свидетельствуют о взаимодействии молекул воды и спирта, при котором образуются непрочные соединения – гидраты.

При расчете количества спирта и воды для приготовления заданного объема сортировки учитывают эти особенности процесса. Например, для приготовления водно-спиртового раствора с объемной долей спирта 40 % необходимо к 100 дал спирта 96,2 % прибавить не 100, а 147,59 дал воды.

Водно-спиртовой раствор, смешиваемый периодическим способом, готовят примерно 1,5 ч. Сначала из мерников последовательно задают расчетное количество спирта, а затем воду. Смесь перемешивают в течение 5…20 мин, а затем центробежным насосом перекачивают в напорный сборник. Воздух, содержащий пары спирта, направляют в ловушку-адсорбер для их улавливания.

Непрерывный способ приготовления водно-спиртового раствора обеспечивает высокую стабильность и точность объемной долей спирта в сортировке ±(0,05…0,1) % по отношению к номинальному процессу, сокращает продолжительность процесса и потери спирта на 0,05 %.

Приготовление водно-спиртовой смеси непрерывным способом с помощью поточного (струйного) многоступенчатого перемешивания обеспечивает встречное турбулентное давление струй спирта и воды в смесителе, сопровождающееся образованием гидратов. При работе по этому способу спирт и умягченная вода дозируются в соотношении 1 : 1,48. Объемная доля спирта в сортировке при этом 40±0,2 %. Ингредиенты вводят в поток воды перед смесителем. Скорость подачи спирта и умягченной воды контролируют расходомерами, а концентрацию спирта – поточным плотномером.

Непрерывный инжекционный способ обеспечивает объемную долю спирта водно-спиртового раствора 40±0,2 %. Смеситель, выполненный в виде инжектора с турбунизатором, с оборудованной внутри перфорированной трубой, обеспечивает эффективное гидродинамическое перемешивание. Скорость истечения смеси через отверстие перфорированной трубки 2,5…4,5 м/с. Давление на входе в инжектор составляет 0,8 МПа, а на выходе – 0,1 МПа. При приготовлении сортовых водок в смеситель подают расчетное количество ингредиентов в виде растворов.

Стадии технологического процесса. Производство водки состоит из следующих стадий:

– подготовка воды;

– приготовление, фильтрование и обработка водно-спиртовой смеси;

– фильтрование водки;

– внесение добавок;

– контрольное фильтрование водки;

– подготовка посуды;

– фасование в бутылки и оформление готовой продукции.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки водно-спиртовых растворов, в состав которого входят аппараты для кондиционирования воды, ультрафильтрационные и обратноосмотические установки, а также сортировочные аппараты и смеситель непрерывного действия.

Другой подготовительный комплекс оборудования линии содержит песочные фильтры, угольные колонки и установки для регенерации активированного угля перегретым паром.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для фасования и оформления готовой продукции. В его составе имеются бутылкомоечные, фасовочно-укупорочные, инспекционные и этикетировочные машины.

Рис. 3.13,а. Машинно-аппаратурная схема линии производства водки полунепрерывным способом

На рис. 3.13,а. представлена машинно-аппаратурная схема линии производства водки полунепрерывным способом, а на рис. 3.13,б. – инжекционным способом.

Рис. 3.13,б. Машинно-аппаратурная схема линии производства водки инжекционным способом

Устройство и принцип действия линии. Исходная питьевая вода повышенной жесткости поступает из напорного сборника (рис. 3.13,а) и умягчается на ионообменном реакторе 2 (катионитовом или анионитовом). Вода подается сверху вниз, после чего она направляется в сборник 3 исправленной (умягченной) воды. Регенерацию катионита осуществляют раствором соли, поступающем в реактор из солерастворителя 1.

Промывные воды из позиций 1 и 2 направляются в канализацию. Этиловый ректификованный спирт, пройдя мерники 4 и 5, поступает в смеситель 6, куда направляется также и умягченная вода. Перемешивание смеси и подача ее в напорный сборник осуществляется центробежным насосом 7. Спиртовые пары из смесителя 6 и другого оборудования поступают для улавливания в ловушку-адсорбер 15. Водно-спиртовые пары после извлечения их паром из ловушки 15 направляются для конденсации в теплообменник 14 и далее в виде отгона в сборник брака. Водно-спиртовая смесь из сборника 8 самотеком поступает вначале на предварительное фильтрование через песочный фильтр 9 в реактор-адсорбер 10 и далее в фильтр-песочник 11 на окончательное фильтрование.

Расход водно-спиртового раствора водки определяют с помощью ротаметра 12. После этого водка поступает в сборник готовой продукции 13. При необходимости крепость водки корректируют, добавляя спирт или воду при перемешивании. Готовую водку из сборника 13 направляют на фасование.

При получении водки инжекционным способом спирт из спиртохранилища (рис. 3.13.б) поступает в мерник 1, а затем через смотровой фонарь 3 в бачок постоянного уровня 4. Спирт подается в инжектор-смеситель 7 с помощью регулируемого вентиля 5, снабженного специальным маховиком. При изменении поворота маховика на одно деление крепость сортировки изменяется на 0,05 об. %. При этом учитывается влияние температуры сырья. Обработанная вода подается из сборника 2 в смеситель центробежным насосом 6. Этот насос обеспечивает постоянство коэффициента инжекции смеси. Диаметр трубопровода 50 мм. Сам смеситель выполнен в виде инжектора 7, который заканчивается турбулизатором 8, оборудованным внутри перфорированной трубкой. Благодаря такому устройству водно-спиртовой раствор подвергается эффективному гидродинамическому перемешиванию. Турбулизатор соединен через обратный клапан 9 с напорным сборником водно-спиртового раствора 11. Манометры 10 регистрируют давление в системе. Спиртовые пары С_п направляют на улавливание.

Скорость движения смеси через отверстие перфорированной трубки 2,5…4,5 м/с. Давление на входе в инжектор составляет 0,8 МПа, а на выходе – 0,1 МПа.

В случае необходимости при приготовлении сортовых водок в смеситель подают расчетное количество ингредиентов в виде соответствующих растворов. Готовую водку из сборников 11 подают на фильтрование и фасование.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Пиво – слабоалкогольный, игристый напиток, продукт законченного спиртового брожения, изготовленный из пивоваренного ячменного солода с применением хмеля.

Вследствие насыщенности диоксидом углерода и содержания небольшого количества этанола пиво не только утоляет жажду, но и повышает общий тонус организма. Являясь хорошим эмульгатором пищи, оно способствует более правильному обмену веществ и повышению усвояемости пищи. В пиве содержится значительное количество питательных и биологически активных веществ: белков, углеводов, микроэлементов и витаминов.

Качество пива оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям. По органолептическим показателям пиво должно соответствовать требованиям стандарта по прозрачности цвета, аромату, вкусу, пенообразованию и др.

Пиво вырабатывают трех типов: светлое, полутемное и темное. В зависимости от экстрактивности объемная доля спирта в светлом пиве не менее 2,8…9,4 %, в полутемном и темном – 3,9…9,4 %. Во всех типах пива массовая доля диоксида углерода должна быть не менее 0,33 %, высота пены – не менее 30 мм, пеностойкость – не менее 2 мин. Энергетическая ценность 30…85 ккал в 100 г пива в зависимости от экстрактивности начального сусла.

По способу обработки пиво подразделяют непастеризованное и пастеризованное.

Основным сырьем для производства пива является ячменный пивоваренный солод: светлый, темный, карамельный и жженый. Два последних вида солода получают из светлого солода путем термической обработки в обжарочном барабане и применяют для темных сортов пива.

Качество солода должно соответствовать требованиям стандарта по органолептическим (внешний вид, цвет, запах, вкус) и физико-химическим (размеры зерен, массовая доля сорных примесей, влаги, экстракта в сухом веществе солода, продолжительность осахаривания и др.). По этим показателям светлый солод разделяют на три сорта (высший, I и II классы), жженый солод на I и II классы. От соотношения видов солода в рецептуре и его качества во многом зависят сортовые особенности пива.

Для выработки пива возможно использование несоложеного ячменя, рисовой сечки, пшеницы, обезжиренной кукурузной муки. Применение несоложеного сырья экономически выгодно и технологически оправдано.

Вода считается оптимальной для пива, если отношение концентрации ионов кальция к общей щелочности воды не менее единицы, а соотношение ионов кальция и магния 1 : 1…1 : 3. Жесткость воды и ее солевой состав регулируют различными способами (реагентным, ионообменным, электродиалезным и обратноосмотическим).

Хмель придает пиву специфический горьковатый вкус и аромат, способствует удалению из сусла некоторых белков, служит антисептиком и повышает пеностойкость пива. Важная составная часть хмеля – дубильные вещества, количество которых достигает 3 %. В пивоварении используют высушенные хмелевые шишки, молотый, гранулированный или брикетированный хмель, а также различные хмелевые экстракты.

Ферментные препараты используют при применении более 20 % несоложенного сырья в количестве от 0,001 до 0,075 % к массе перерабатываемого сырья. Аминолитические препараты повышают выход экстракта и улучшают качество сусла, протеолитические используют для ликвидации коллоидных помутнений в пиве, цитолитические повышают стойкость пива.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Основу технологических процессов производства пива составляют биохимические превращения веществ в живом организме, происходящие под влиянием ферментов, и физико-химические процессы взаимодействия этих веществ под влиянием условий внешней среды. Основные процессы пивоваренного производства связаны с получением и брожением пивного сусла, дображиванием, выдержкой и осветлением пива.

Цель процесса приготовления пивного сусла – получение водного раствора ценных сухих веществ зернового сырья и хмеля в соотношении, определяемом сортом пива и жизнедеятельностью дрожжей, при минимальных потерях и затратах.

Для более тесного соприкосновения экстрагируемых веществ с водой, облегчения и ускорения их растворения зерновое сырье измельчают. Дробление стремятся вести так, чтобы мучнистая часть зерна превратилась в мелкую крупку и муку, а оболочку сохранить и использовать в качестве фильтрующего слоя. Весьма целесообразно дробить увлажненный солод, что позволяет устранить потери на распыл, характерные для дробления сухого солода, увеличить выход экстракта на 2,5…3,0 % и сократить продолжительность фильтрования затора на 20…25 %.

В солоде и несоложеных зерновых материалах содержание водорастворимых веществ составляет 10…15 %. Большая часть ценных сухих веществ, представленных в основном крахмалом и белком, находится в нерастворимом состоянии. Для перевода в растворимое состояние их в процессе затирания подвергают ферментативному гидролизу. Процесс смешивания дробленых зернопродуктов с водой называется затиранием, а полученная смесь – затором.

Основной целью затирания является перевод сухих веществ солода и несоложеных материалов в растворимое состояние под действием ферментов солода и применяемых ферментных препаратов. Солод для сусла и пива является не только источником получения экстрактивных веществ, но и источником ферментов, под действием которых нерастворимые вещества самого солода и несоложеных материалов переходят в раствор. В солоде высокого качества активность ферментов высокая, позволяющая провести необходимые биохимические изменения в заторе при использовании до 15 % несоложенного сырья. При большом расходе несоложеных материалов добавляют ферментные препараты.

На действие ферментов и экстрагирование растворимых веществ зернового сырья влияет гидромодуль затирания. С увеличением концентрации затора скорость ферментативных реакций замедляется, что заметно при увеличении концентрации свыше 16 %. Поэтому обычно при затирании используют соотношение дробленых зернопродуктов к воде 1 : 4, чтобы концентрация первого сусла не превышала 16 %.

При производстве темных сортов пива применяют жженый или карамельный солод, который измельчают до тонкого помола, затирают при температуре 80…90 °С в течение 30 мин, а затем подают в общий затор.

Затор готовят двумя способами: настойным (инфузионным) и отварочным (декокционным). При настойном способе сухой дробленый солод смешивают с водой требуемой температуры, в дальнейшем затор медленно со скоростью 1 °/мин подогревают с выдержкой белковой и мальтозной пауз, пауз осахаривания и общего осахаривания. Длительность пауз определяют качеством солода и сортом приготовляемого пива и колеблется в пределах 20…30 мин. Настойный способ применяется при использовании только хорошо растворенного солода с высокой ферментативной активностью, позволяет сократить продолжительность затирания и снизить энергозатраты.

Отварочные способы характеризуются тем, что часть затора (называемая отваркой) подвергается кипячению с целью клейстеризации крахмала, что облегчает воздействие на него ферментов и увеличивает выход экстракта. По количеству отварок различают одно-, двух- и трехотварочный способы. Наиболее распространенными в промышленности являются одно- и двухотварочный способы. При использовании несоложеного сырья применяют способы совместного затирания с солодом или предварительной раздельной подготовки его с последующим соединением с солодовым затором.

Брожение пивного сусла – сложный биохимический процесс, во время которого под действием ферментов пивных дрожжей сбраживается основное количество углеводов сусла. Потребительские свойства пива существенно зависят от вида применяемых дрожжей, определяющих вкус и аромат готового продукта.

Для отдельных сортов темного пива применяют специальные расы дрожжей верхового брожения.

Существуют низовое и верховое брожение. Они отличаются применяемыми расами дрожжей и температурным режимом. Низовое брожение протекает обычно при 6…10 °С, верховое – при 14…25 °С. Оба типа брожения протекают в две стадии: первую принято называть главным брожением, вторую дображиванием.

Главное брожение характеризуется более или менее интенсивным сбраживанием большей части сахаров сусла. В условиях ведения главного брожения на начальной стадии одновременно происходит как брожение, так и интенсивное размножение дрожжей. Биомасса дрожжей увеличивается в 3…4 раза. Но при нормальном брожении размножение дрожжей заканчивается задолго до конца брожения.

Основным биохимическим процессом при главном брожении является превращение сбраживаемых сахаров в этанол и диоксид углерода. Процессом, сопутствующим спиртовому брожению, является образование из аминокислот высших спиртов, которые оказывают влияние на аромат и вкус пива. Высшие спирты являются своеобразными побочными продуктами брожения.

Качество пива существенно зависит от окислительно-восстановительного потенциала сбраживаемого сусла. При высоком значении этого потенциала происходят окислительные процессы, в результате чего сусло и молодое пиво становятся темнее, ухудшается вкус готового пива, может появиться муть. Большую роль в изменении окислительно-восстановительного потенциала играют дрожжи. Они тормозят окислительные процессы, быстро поглощая растворенный в сусле кислород, затрачивая его на обменные реакции. Кроме того, выделяющийся диоксид углерода вытесняет кислород из сусла, что также замедляет окисление.

Из других физико-химических процессов важное значение для брожения имеют коагуляция белковых веществ и пенообразование. Образование спирта, эфиров и понижение рН сбраживаемого сусла способствует коагуляции белковых веществ. Белковые вещества частично денатурируют, частично теряют свой заряд и флокулируют. Происходит выделение некоторых фракций белков в виде крупных агрегатов с одновременной агглютинацией и осаждение дрожжей. Выделяются в основном белковые вещества, изоэлектрическая точка которых близка к рН молодого пива. При этом осаждается и часть тонких взвесей (белково-дубильные соединения), которые поступили в бродильный аппарат с суслом.

Пенообразование обусловлено выделением пузырьков диоксида углерода. Образующийся в ходе брожения диоксид углерода сначала растворяется в сбраживаемом сусле, а по мере насыщения сусла выделяется в виде газовых пузырьков. На поверхности газовых пузырьков появляется адсорбционный слой поверхностно-активных веществ (белки, пектин, хмелевые смолы). При слипании отдельных пузырьков появляется пена, постепенно покрывающая поверхность сусла. В процессе брожения сусла внешний вид пены изменяются: в определенный период она напоминает завитки. Основу для образования завитков создают коагулируемые белки и выделяемые хмелевые смолы, а их формирования – диоксид углерода.

Дображивание и выдержка пива имеют решающее значение для вкуса, пенистости и стойкости пива. В этот период протекают те же процессы, что и при главном брожении, но более медленно. Уменьшение скорости биохимических процессов обусловлено в основном более низкой температурой и меньшим количеством дрожжевых клеток в единице объема сбраживаемого продукта, так как основная масса дрожжей удаляется из него после окончания главного брожения.

Важным процессом при дображивании и выдержке является карбонизация пива, т.е. насыщение пива СО₂ – важнейшей составной частью пива, которая придает пиву приятный и освежающий вкус, способствует пенообразованию, предохраняет пиво от соприкосновения с кислородом воздуха, служит консервантом, подавляя развитие посторонних и вредных микроорганизмов.

Насыщение пива газом осуществляется при длительной выдержке пива в спокойном состоянии. Связывание и накопление углекислоты в пиве возможно благодаря тому, что дображивание происходит в закрытых емкостях под избыточным давлением. Этот процесс называется шпунтованием. В шпунтованном пиве большая часть углекислоты находится в пересыщенном состоянии. Молодое пиво после главного брожения содержит около 0,2 % растворенной углекислоты, а готовое пиво – не менее 0,35…0,40 %. В среднем при нормальных условиях дображивания пересыщение пива углекислотой достигает 30…40 %.

Существенное отличие пива от газированной воды заключается в сохранении пересыщения пива диоксидом углерода после снятия давления. Медленное выделение углекислоты при употреблении пива объясняется адсорбционными свойствами коллоидно-растворимых веществ, содержащихся в его экстракте.

Весьма важным процессом при дображивании и выдержке является осветление пива путем его продолжительного отстаивания. Цель осветления – удаление из пива твердых частиц для придания ему высокой прозрачности, биологической и белково-коллоидной стойкости без ухудшения вкуса, аромата и снижения пеностойкости.

Для удаления как можно большего количества частиц, способных к образованию мути, осветление необходимо вести при низких температурах (около 0 °C). С понижением температуры пива происходит выделение тех веществ, которые при температурных условиях главного брожения являлись еще растворимыми. Наступает помутнение, которое обусловливается главным образом белково-дубильными соединениями. Скорость и степень осветления зависят от характера и величины взвешенных частиц. Чем тяжелее и крупнее взвешенные частички, тем быстрее наступает осветление. Дрожжевые клетки оседают быстрее, чем белковые вещества. Тончайшие взвешенные частицы оседают очень медленно. Для их осаждения при 2…4 °С требуется продолжительное время. Однако оседающие дрожжи сорбируют белковую муть и другие взвеси, увлекая их на дно резервуара.

Особое значение при дображивании и выдержке имеют процессы созревания пива, заключающиеся в формировании аромата, вкуса и других потребительских свойств готового продукта. В период созревания протекают биохимические, химические и физико-химические процессы. Вследствие окислительных процессов исчезают вещества, которые обусловливают неприятный букет молодого пива. При выдержке вкус пива улучшается, выраженный дрожжевой привкус и привкус хмелевой горечи исчезают. Уменьшение горького вкуса при выдержке пива объясняется коагуляцией и старением хмелевых смол. Это одна из причин перехода грубого, горького вкуса в благородный. Дрожжевой привкус исчезает в результате оседания дрожжей.

Созревшее, выдержанное пиво является сложной полидисперсной системой с содержанием твердой фазы 0,15…0,01 % на сухое вещество. Частицы твердой фазы пива можно разделить на три группы: дрожжи и микроорганизмы размером 1…10 мкм; белки, полифенолы и углеводы размером 0,1…10 мкм; соли различных металлов, посторонние частицы (адсорбенты, частицы покрытия резервуаров). Основную массу твердой фазы составляют дрожжи (около 90 %).

По структуре и форме вещества твердой фазы различают хлопьевидные (белок), желеобразные (крахмал и гуми-вещества) и кристаллические (соли различных металлов). Белковые и полифенольные комплексы нестабильны, что может привести к образованию мути в готовом пиве. Эти реакции частично обратимы, выпадение мути происходит при охлаждении пива.

Осветление пива методом отстаивания не достигается в достаточной степени, поэтому готовое пиво дополнительно осветляют сепарированием, фильтрованием или тем и другим вместе.

Сепарирование пива основано на интенсификации процесса осаждения примесей при помощи центробежной силы. Сепаратор для осветления пива отличается от сепаратора для осветления сусла конструкцией барабана: для осветления сусла применяют камерный барабан, а для пива – тарельчатый.

Преимущества сепарирования: снижение производственных потерь пива, более легкий переход от пива одного сорта к пиву другого сорта. Однако сепараторы обладают невысокой эффективностью осветления: плохо выделяются частицы высокой степени дисперсности. Поэтому сепарированное пиво не имеет блеска. При сепарировании хорошо выделяются дрожжи, поэтому его применяют для предварительного осветления пива при высоком содержании плохо флокулирующих дрожжевых клеток (более 1,5 млн в 1 см³).

Фильтрование – наиболее эффективный способ очистки пива от примесей. Фильтрацию пива производят через намывной слой фильтрующего материала либо через фильтр-картон. В намывных фильтрах в качестве фильтрующего материала чаще всего используют диатомитовые порошки. Они механически задерживают частицы мути (смолы, белковые вещества, дрожжевые клетки и др.). Их готовят из сырого диатомита, который представляет собой остатки кремнистых панцирей одноклеточных микроскопических водорослей – диатомий.

Диатомитовые фильтры обеспечивают хорошее фильтрование и высокую производительность при содержании дрожжевых клеток 0,15…0,3 млн в 1 см³ нефильтрованного пива. При большем содержании дрожжей производительность фильтра снижается, поэтому рекомендуется использовать сепараторы для предварительного осветления пива.

Для осветляющего и стерильного фильтрования применяют картон. Размер пор картона для осветляющего фильтрования 10…15 мкм, для стерильного – 3…5 мкм. Картон изготавливают из древесной и хлопковой целлюлозы с добавлением асбеста. Во избежание попадания волокон асбеста в фильтр одна сторона картона имеет пористое полимерное покрытие.

В настоящее время самым удобным фильтрующим материалом считается инфузорная земля – кизельгур. Этот материал образует фильтровальный слой со значительной структурной расчлененностью поверхности, что позволяет ей задерживать частицы меньше, чем средний размер промежутков. В зависимости от фракционного состава инфузорной земли кизельгуровые фильтры могут задерживать частицы, размер которых превышает 2…5 мкм. С помощью этих фильтров выполняют стерильное фильтрование пива.

Однако если пиво инфицировано, то в нем присутствуют бактерии, размеры которых существенно меньше размеров пор фильтрующего материала. Для обеспложивания пива проводится пастеризация и стерилизация путем тепловых, химических, радиационных и др. процессов. В результате таких воздействий микроорганизмы гибнут или разрушаются, благодаря чему повышается стойкость продукта. Стойкость непастеризованного пива – не менее 8 сут, пастеризованного и обеспложенного – не менее 30 сут. Перспективным направлением эффективного обеспложивания пива является применение ультрафильтрационных установок.

Готовое пиво фасуют в новые и оборотные бутылки вместимостью 0,5 и 0,33 дм³, изготовленные из прозрачного стекла оранжевого или зеленого цвета. Такие цвета снижают отрицательное виляние на пиво дневного света и способствуют сохранению его качества. Пиво фасуют также в новые полимерные бутылки вместимостью 0,5…2 дм³, бочки, кеги, автоцистерны. Бутылки должны быть стандартными, с гладкой поверхностью, со стенками равномерной толщины, термостойкими. Они должны выдерживать внутреннее давление не менее 0,08 МПа. Во избежание потерь СО₂ используют изобарический принцип фасования.

Стадии технологического процесса. Приготовление пива можно разделить на следующие стадии:

– подготовка и дробление солода и несоложеных материалов;

– получение пивного сусла;

– сбраживание сусла и дображивание пива;

– фильтрование и осветление пива;

– упаковывание в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса выполняются с помощью комплексов оборудования для измельчения солода и приготовления пивного сусла: дробилки, заторные и варочные агрегаты, фильтрационные, сусловарочные аппараты и хмелеотборные аппараты.

Следующим идет комплекс оборудования линии для охлаждения и осветления пивного сусла, состоящий из холодильных компрессионных установок, теплообменных аппаратов и пластинчатых теплообменников, отстойных аппаратов и сепараторов.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для брожения (дображивания) пива и состоит из бродильных аппаратов и танков, установок для непрерывного брожения и дображивания.

Завершающим является комплекс оборудования для получения готового пива, включающий фильтр-прессы, сепараторы, диатомитовые и кизельгуровые фильтры для осветления пива, а также упаковочное оборудование.

Машинно-аппаратурная схема линии производства пива представлена на рис. 3.12.

Устройство и принцип действия линии. Пивоваренный солод выгружают из автотранспорта в приемный бункер 1, из которого он транспортируется норией 2 через весы 3 в распределительные шнековые конвейеры 4, обеспечивающие загрузку сырья в силосы 5. В них солод выдерживается 4…5 недель и, благодаря гигроскопичности, приобретает равновесную влажность 5…6 %.

Отлежавшийся солод по возможности надобности выгружают из силоса 5 через магнитный уловитель и весы 6 на ленточный конвейер 7. С последнего солод с помощью нории 8 и шнекового конвейера 10 загружают в бункеры суточного запаса 11.

Аналогичным образом ячмень, используемый в качестве несоложенного сырья, загружают и хранят в силосах, а затем загружают конвейером 9 в бункер 11.

Из бункера 11 солод через магнитный уловитель 12 и весы 13 падают в полировочную машину 14 для очистки от пыли и остатков ростков. После этого солод измельчают в вальцовой дробилке 15 и накапливают в бункере 17. Зерно ячменя через магнитный уловитель и весы подают в вальцовый станок 16, а после измельчения загружают в бункер 17.

Перерабатывать солод различного качества позволяет двухотварный способ затирания, при котором можно легко корректировать технологический режим. Для приготовления пивного сусла этим способом в заторный аппарат 20 предварительно набирают около половины всего количества воды, необходимого для затирания, включают мешалку и через предзаторник загружают из бункеров 17 дробленые зернопродукты и смешивают с теплой водой (40…45 °С). После окончательного перемешивания (затирания) затор нагревают до 45…52 °С и выдерживают белковую паузу 15…30 мин.

Затем густую часть (около 40 %) заторной смеси (затора) перекачивают насосом 19 в другой заторный (отварной) аппарат 18. В нем затор медленно подогревают до 61…63 °С и выдерживают мальтозную паузу 20…30 мин.

После этого затор в аппарате 18 осахаривают 15…30 мин при 70…72 °С, а затем доводят до кипения и кипятят в течение 20…30 мин. Вначале крахмал расщепляется до декстринов, а затем при 75…77 °С происходит общее осахаривание крахмала. Кипячение необходимо для разваривания крупных частиц солода заторной массы.

Первую отварку из аппарата 18 медленно возвращают в заторный аппарат 20 и смешивают с основным затором, чтобы повысить его температуру до 61…63 °С, и выдерживают мальтозную паузу 15…20 мин. После этого около 30 % основного затора (его густую часть) снова перекачивают в отварной аппарат 18, нагревают до 70…72 °С, выдерживают 15…20 мин, нагревают и кипятят 7…10 мин.

Рис. 3.12. Машинно-аппаратурная схема линии производства пива

Готовую вторую отварку медленно перекачивают из аппарата 18 в аппарат 20 к основному затору. При этом температура затора поднимается до 70…72 °С и в течение 20…30 мин проводится осахаривание крахмала. Продолжительность выдержки может быть увеличена (но не более 1 ч) до полного осахаривания затора, если качество солода понижено. После полного осахаривания затор подогревают до 75…77 °С и перекачивают насосом 19 в фильтрационный аппарат 24.

При всех стадиях затирания для интенсификации тепло-, массообменных и ферментативных процессов во время подогрева заторной массы в аппаратах 18 и 20 работают мешалки с большой частотой вращения; во время выдержек затора при различных температурных паузах мешалки вращаются медленнее.

Затор при фильтровании разделяют на две фракции: жидкую (пивное сусло) и твердую фазу (дробину). В фильтрационном аппарате 24 сусло отделяется через твердую фазу затора.

Фильтрационный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд с плоским дном. На расстоянии 8…12 мм от основного дна расположено второе ситчатое дно, которое служит основанием для дробины. Для полного извлечения экстрактивных веществ из дробины внутри чана находятся разрыхлительный механизм и сегнерово колесо. Фильтрационный аппарат снабжен регулятором давления, который позволяет регулировать скорость фильтрования и указывает величину разности уровней жидкости в фильтрационном чане и резервуаре регулятора. Во избежание охлаждения затора при фильтровании боковые стенки фильтрационного чана покрыты теплоизоляцией.

Во время перекачки затора, дробину равномерно распределяют по всей поверхности сит фильтрационного аппарата, чтобы использовать слой дробины в качестве фильтрационного материала.

Процесс фильтрования затора подразделяют на две стадии: фильтрование первого сусла, т.е. сусла, получаемого при фильтровании затора, и промывание дробины водой с целью извлечения экстрактивных веществ. Первые порции фильтрата получаются мутными, его насосом 23 перекачивают обратно в фильтрационный чан. В дальнейшем на фильтрующем материале образуется слой взвешенных частиц, через которые фильтруется затор, и получается прозрачное сусло. Его направляют в сусловарочный аппарат 27.

При фильтровании сусла и промывке дробины поддерживают температуру 75…78 °С, для того чтобы сохранить a-амилазу, которая расщепляет остатки неосахаренного крахмала, вымываемого из дробины.

Скорость фильтрования сусла в фильтрационном чане зависит от качества затора, живого сечения сит и высоты слоя дробины, который не должен превышать 30…35 см. Чем лучше растворен солод и лучше сохранена оболочка при дроблении, тем рыхлее лежит слой дробины и быстрее проходит фильтрование. Следует следить, чтобы затор не охлаждался ниже 75 °С. Фильтрование первого сусла продолжается 1…1,5 ч.

После фильтрования первого сусла в дробине остается еще 30 % сусла; для его извлечения дробину промывают водой, которую нагнетают насосом 23 из сборника 21. При этом применяют разрыхлитель и ороситель. Ножи разрыхлителя разрезают дробину, а вода, поступающая из оросителя, равномерно растекается по дробине и вымывает оставшийся в ней экстракт. Воду подают при работе разрыхлителя до появления ее над поверхностью дробины. При фильтровании необходимо следить за тем, чтобы вода покрывала дробину, и температура ее была не ниже 75 °С и не выше 80 °С.

После спуска последней промывной воды дробину с минимальным содержанием экстракта выгружают насосом 22 из фильтрационного чана в специальный бункер, а сита и чан тщательно моют и готовят для фильтрования следующего затора.

Один раз в месяц сита механически чистят или обрабатывают 10 %-м раствором каустической соды и тщательно моют. Продолжительность сбора промывных вод 1,5…2 ч.

Для интенсификации процесса разделения затора на жидкую и твердую фазы перспективно использование центробежных способов с применением центрифуг и сепараторов.

Отфильтрованное сусло и промывные воды собирают в сусловарочный аппарат 27, где и кипятят с хмелем. С момента, когда поступающее из фильтрационного чана сусло покроет дно сусловарочного котла, и до конца поступления промывных вод температуру жидкости поддерживают на уровне 75…78 °С. После спуска всех промывных вод проверяют полноту осахаривания и начинают кипятить сусло.

Экстракт хмеля дозируют насосом 26 из сборника 25. Хмель дозируют в сусло в два или три приема, причем последнюю порцию – незадолго до конца кипячения. Доза хмеля зависит от сорта пива, качества и способа внесения хмеля. Количество хмеля тем больше, чем выше концентрация сусла. Чем больше должна быть стойкость пива, тем короче продолжительность кипячения с хмелем. Светлые сорта пива охмеляются сильнее, чем темные, и хмелевая горечь их больше.

Наиболее эффективно применять хмель в виде экстракта. При этом повышается стойкость пива и упрощается технологический процесс охмеления сусла.

Для улучшения вкусовых свойств пива рекомендуется сначала кипятить сусло без хмеля, тогда на белки будут действовать дубильные вещества солода. При добавлении хмеля к суслу, частично освобожденному от белков, оно приобретает сильный хмелевой аромат, но без грубой горечи. Если же в сусло добавить хмель в начале кипячения, дубильные вещества солода, как более слабые, не взаимодействуют с белками и остаются в растворе, придавая суслу грубоватый вкус.

Для проведения дальнейших стадий технологического процесса приготовления пива требуется биологическая чистота сусла, от которой зависит стойкость конечного продукта – пива. Для этой цели достаточна длительность кипячения 20…25 мин, однако на практике сусло кипятят около 1,5…2 ч. Только длительное кипячение сусла позволит закрепить нужное соотношение отдельных фракций белковых веществ, свертывание некоторых неустойчивых белковых веществ в виде крупных хлопьев, которые в дальнейшем выпадут в осадок и приведут к осветлению сусла.

После кипячения сусло должно хорошо осветляться, т.е. свернувшиеся крупными хлопьями белки должны быстро осаждаться на дне пробного стаканчика, а сусло должно быть прозрачным.

Осветление и охлаждение сусла проводят с целью удалить взвешенные частицы из сусла, понизить температуру до благоприятной для процессов брожения и насытить его кислородом воздуха. Прошедшее через слой хмелевой дробины горячее сусло прозрачно. Но при охлаждении из него продолжают выделяться грубые взвеси, которые образуются во время кипячения сусла с хмелем. Основное количество этих взвесей выделяют из сусла в сепараторе – хмелеотборнике 28. Горячее пиво поступает в сборник 29, а затем перекачивается насосом 30 в гидроциклонный аппарат 31. В нем сусло охлаждают сравнительно медленно до 60…70 °С.

При охлаждении сусла выделяются вещества, растворимые в горячем и нерастворимые в холодном сусле. Осадок, образующийся на второй стадии, называется «холодным» или тонким осадком. Осаждение взвешенных частиц – осветление сусла – положительно влияет на протекание последующего процесса брожения и улучшает качество пива.

В горячем сусле кислород растворяется незначительно; с понижением температуры сусла растворимость кислорода (как и других газов) увеличивается. Окислительные процессы за счет поступающего кислорода энергичнее протекают при более высокой температуре: сусло темнеет, резко понижаются хмелевые аромат и горечь. Эти процессы ухудшают качество сусла. Однако кислород содействует коагуляции белков и образованию хорошего осадка в сусле, благодаря чему оно лучше осветляется. Чтобы сократить нежелательные окислительные процессы до минимума, общая продолжительность осветления и охлаждения сусла не должна превышать 100 мин.

После этого сусло перекачивают насосом 32 в пластинчатый теплообменник 33 для быстрого охлаждения до начальной температуры брожения: до 6…7 °С при низовом брожении или 14…16 °С при верховом брожении. Быстрое охлаждение сусла производят для того, чтобы снизить опасность инфицирования.

Разведение чистой культуры дрожжей необходимо для увеличения массы дрожжей из пробирки, получаемой из музейной коллекции, до массы разводки дрожжей, дозируемой в бродильный аппарат. Первые стадии размножения дрожжей осуществляют в микробиологической лаборатории, а затем в производственных условиях на оборудовании линии.

В стерилизатор 34 набирают горячее охмеленное сусло, кипятят и охлаждают до 8…12 °С. Охлажденное сусло направляют в бродильный аппарат 35, куда переносят лабораторную разводку чистой культуры дрожжей. Сбраживание сусла продолжают в течение 3 сут. При этом дрожжи размножаются и их биомасса увеличивается. После брожения из аппарата отбирают часть разводки дрожжей (10 дм³) в сосуд для посевных дрожжей, где она хранится до следующего пересева. Основную часть разводки дрожжей из аппарата перекачивают во второй бродильный аппарат 36, в котором дрожжи размножаются в течение 3 сут. Сброженная биомасса поступает в бродильный аппарат 37 вместимостью 1000 дм³, куда доливают 300 дал заводского охмеленного сусла, а через 12 ч – еще 400 дал. Через 36 ч забродившее сусло в качестве дрожжевой разводки сжатым воздухом передавливается в ток сусла, поступающего на брожение.

На следующих циклах бродильные аппараты, освобожденные от дрожжей, заполняют стерильным суслом из стерилизатора и засевают дрожжами, хранящимися в сосудах (10 дм³). Процесс размножения дрожжей в аппарате повторяют многократно до обнаружения в дрожжах посторонней микрофлоры.

Избыточные семенные дрожжи из аппарата главного брожения 42 с помощью вакуум-насоса 39 через промежуточный вакуум-сборник 40 направляются в вибрационное сито 38. Дрожжи обрабатывают на вибросите для отделения крупных хлопьев белковых веществ и хмелевых смол, а затем тщательно промывают холодной водой температурой 1…2 °С. Очищенные жидкие дрожжи поступают в сборник 41 для повторной подачи в аппарат 42 или для отгрузки на реализацию.

Брожение пивного сусла производят в бродильных аппаратах (танках). Бродильные аппараты 42, 44 и 45 представляют собой закрытые резервуары из нержавеющей стали цилиндрической формы.

В аппарат главного брожения 42 дозируют бродильную смесь, полученную при перемешивании дрожжевой разводки и холодного охмеленного сусла путем продувания стерильного воздуха или диоксида углерода. Брожение в аппарате 42 протекает в несколько стадий. Они отличаются друг от друга и характеризуются изменением внешнего вида поверхности бродящего сусла, изменением температуры, понижением экстрактивности сусла и степенью осветления пива.

Продолжительность главного брожения зависит от экстрактивности сусла и температуры брожения. При холодном способе продолжительность брожения сусла с экстрактивностью 11…13 % составляет 7…8 сут, 14…20 % – 9…12 сут. Главное брожение считается законченным, если произошло осветление молодого пива, а за сутки сброжено 0,1…0,2 % экстракта сусла.

Молодое пиво из аппарата 42 насосом 43 перекачивают в аппараты для дображивания и созревания пива (лагерные танки) 44 и 45. Дображивание пива проводят при температуре 1…2 °С в закрытых аппаратах без контакта с воздухом, под давлением диоксида углерода 0,04…0,06 МПа. Для проведения выдержки пиво под определенным постоянным давлением применяют специальные регуляторы давления, называемые шпунтаппаратами.

Сначала процесс дображивания протекает при открытом шпунтовом отверстии, и только по истечении некоторого времени (через 1…2 сут) танки герметически закрывают. Сразу после перекачки молодое пиво шпунтовать нельзя, так как в танках над пивом имеется 2…4 % воздушного пространства. При повышенном давлении воздух может раствориться в пиве и будет препятствовать процессу созревания. За несколько дней до шпунтования весь воздух над поверхностью пива успеет вытесниться диоксидом углерода.

Общая продолжительность дображивания и созревания пива в аппаратах 44 и 45 составляет 11…90 сут в зависимости от вида приготовляемого пива и принятой технологии. Ход дображивания и выдержки контролируют по убыли экстракта, увеличению содержания диоксида углерода и алкоголя, степени осветления и, наконец, по аромату, вкусу и пенистости. Показателем окончания дображивания является конечная степень сбраживания. Для получения более стойкого пива достигают почти конечной степени сбраживания, разница составляет только 1…2 %.

Наряду с периодическим способом брожения и дображивания пива в нашей стране и за рубежом применяют непрерывные и ускоренные методы. Для получения пива эффективно используют цилиндроконические бродильные аппараты большой вместимости (ЦКБА). Этот аппарат 47 представляет собой выполненный из нержавеющей стали вертикальный цилиндрический сосуд с коническим днищем, оборудованный поясами охлаждения, благодаря которым можно устанавливать индивидуальный температурный режим по высоте. Внутренняя поверхность полированная.

В аппарате 47 совмещены процессы главного брожения, дображивания и созревания пива. Аппарат заполняют суслом и дрожжевой разводкой, причем сусло насыщают воздухом при помощи специального аэратора. Процесс брожения начинают при температуре 9…10 °С. В течение первых двух суток температуру повышают до 14 °С. Главное брожение заканчивают, когда содержание сухих веществ в сусле снизится до 2,2…2,6 %.

Дображивание и созревание молодого пива начинают с охлаждения нижней конической части аппарата 47 до температуры 0…2 °С, при этом происходит осаждение дрожжей. В цилиндрической части аппарата в верхней зоне поддерживают температуру 13…14 °С, в нижней – 10…13 °С, избыточное давление 0,04…0,05 МПа. После завершения дображивания в рубашку цилиндрической части аппарата подают хладагент и доводят температуру всей массы пива до 0…2 °С, что обеспечивает оптимальные условия для его осветления.

После отвода дрожжей проводят при необходимости карбонизацию пива, продуванием сквозь него диоксида углерода.

Продолжительность процесса в цилиндроконическом аппарате 47 существенно сокращена по сравнению с резервуарными аппаратами 42, 44 и 45. Она, прежде всего, зависит от концентрации сухих веществ в сусле. Общая продолжительность брожения и дображивания пива для сусла с экстрактивностью 11 % до 12…14 сут, для 12 % – до 18…20, для 13 % – до 22…25 сут.

Созревшее пиво осветляют на кизельгуровом фильтре 48, иногда дополнительно подвергают тонкому обеспложивающему фильтрованию в фильтре 49 и собирают в сборник 50 готового пива.

Комплекс оборудования для фасования пива в потребительскую и торговую тару работает следующим образом. Автопогрузчик 51 подает пакеты с пустыми бутылками в пакеторасформировывающую машину 52 и машину для выемки бутылок 53. Далее с помощью системы конвейеров пустые бутылки через световой экран загружаются в бутылкомоечную машину 54. Качество мойки контролируют в инспекционной машине 55. Бутылки заполняются пивом в фасовочной машине 56 и укупориваются в машине 57. Контроль заполнения и укупорки бутылок осуществляют во второй инспекционной машине 58, а затем наносят этикетку и оформляют бутылки в этикетировочной машине 59. После этого бутылки укладывают в ящики в машине 60, формируют пакеты в машине 61 и направляют эти пакеты автопогрузчиком 62 в экспедицию. При реализации свежего пива без продолжительного хранения нефильтрованное созревшее пиво загружают в мерный сосуд 63 для дозированной подачи в автоцистерны 64 или другие специальные емкости.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Квас – прохладительный напиток, насыщенный диоксидом углерода, с приятным ароматом ржаного хлеба и кисло-сладким вкусом. При незначительном содержании спирта (при массовой доле 0,4…0,6 %) квас относится к безалкогольным напиткам, который утоляет жажду, освежает и поднимает тонус.

В 100 г кваса содержится: 93,4 г воды, 0,2 г белков, 5,0 г углеводов, 0,2 г золы, 0,3 г органических кислот (в пересчете на лимонную) и 0,6 г спирта. Энергетическая ценность хлебного кваса в пересчете на 1 л составляет 250 ккал (1050 кДж).

Квас делят на хлебный квас брожения и газированный, полученный купажированием. Хлебные квасы брожения – хлебный и окрошечный – составляют более 90 % общего количества квасов и напитков, приготовленных на хлебном сырье. К газированным квасам относят не только квасы, полученные на основе концентрата квасного сусла (ККС), вкусовых и ароматических добавок, но и квасы, вырабатываемые на основе специфических концентратов.

Готовый хлебный квас брожения должен содержать 5,4…5,8 % СВ, а окрошечный – 3…3,2 %. Кислотность этих квасов должна быть в пределах 2…4 см³ на 1 г NaOH/100 см³. Также квасы должны быть коричневого цвета, непрозрачными, с небольшим осадком дрожжей.

Квас получают на основе ржаного и ячменного солода, ржаной и ячменной муки, квасных хлебцев или концентрата квасного сусла. При купажировании кваса используют сахарный сироп. Для некоторых сортов кваса применяют концентраты яблочного и виноградного сока, ряд вкусовых и ароматических добавок.

Концентрат квасного сусла (ККС) представляет собой вязкую густую жидкость темно-коричневого цвета, кисло-сладкого вкуса с ароматом ржаного хлеба. ККС содержит около 70,0 % сухих веществ с кислотностью в пределах 16…40 мл на 1 г NaOH на 100 г концентрата.

В определенные виды кваса добавляют настои трав, чая, цитрусовых, а также хрена. Широко используют спиртовые настои мяты и полыни. Для создания заданной кислотности среды используют молочную, лимонную и уксусную кислоты.

Особенности производства и потребления готовой продукции. В основе производства квасов брожения лежат анаэробные процессы незавершенного спиртового и молочно-кислого брожения. Выделяющаяся в ходе брожения теплота отводится из аппарата через теплообменники. Брожение идет при 30 °С.

При приготовлении хлебного кваса брожения разрешается заменять до 50 % ККС неохмеленным пивным суслом из расчета 64,8 дм³ с содержанием сухих веществ 15 % на 100 дал кваса.

Сбраживание сахара в квасном сусле в количестве 0,6…0,8 % не может обеспечить интенсивного брожения, поэтому перед брожением в сусло вводят 25 % сахара от общей массы, расходуемой для приготовления кваса.

Путем купажирования сбраженного квасного сусла с сахарным получают хлебный квас брожения. Купажирование кваса и перемешивание среды длится 1,5…6,5 ч, а сбраживание сусла – 10…18 ч.

Срок хранения кваса брожения 2 сут. За это время содержание спирта в квасе возрастает до 1…1,2 %, а содержание сухих веществ снижается до 4,2…4,6 г/100 г кваса.

Стадии технологического процесса. Производство хлебного кваса брожения и окрошечного кваса состоит из следующих стадий:

– подготовка сырья и полуфабрикатов;

– приготовление квасного сусла;

– брожение сусла;

– охлаждение и купажирование кваса;

– розлив кваса в емкости.

Приготовление кваса и напитков купажированием можно разделить на следующие стадии:

– подготовка воды;

– приготовление сахарного сиропа и колера;

– подготовка концентрата квасного сусла и других видов сырья;

– приготовление купажного сиропа;

– смешивание и карбонизация;

– упаковывание в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки сырья и полуфабрикатов (насосы, мерники, сборники, теплообменники, фильтры и др.).

Следующим идет комплекс оборудования для приготовления квасного сусла, состоящий из настойных аппаратов, запарников, заторных аппаратов, теплообменников и фильтрационных аппаратов.

Ведущим комплексом оборудования линии являются бродильно-купажные цилиндроконические и бродильные аппараты для брожения квасного сусла.

Завершающим является комплекс оборудования линии для фасования кваса в автотермоцистерны и бочки или бутылки.

Машинно-аппаратурная схема линии производства хлебного кваса методом брожения представлена на рис. 3.11.

Устройство и принцип действия линии. По этой схеме концентрат квасного сусла, доставляемый на завод в автоцистернах 1, перекачивается насосом 2 через мерник 4 в сборник 3. При поступлении концентрата квасного сусла в бочках 5 их устанавливают на поддон 6, ополаскивают горячей водой. Затем концентрат насосом 7 перекачивают через мерник 4 в сборник 3 для хранения.

Сахар (жидкий рафинированный), доставляемый в автоцистернах 11, насосом 2 через теплообменник 12 и мерник 14 подают в сборники 13 с бактерицидными лампами 15. При поступлении на завод затаренного в мешки 16 сахара-песка последние снимают с автомашины на поддоны 18 автопогрузчиком 19 и перевозят для хранения на склад. По мере надобности сахар взвешивают на весах 20, норией 21 загружают в бункер 22 и подают в сироповарочный котел 23, куда предварительно налита вода. Готовый сахарный сироп насосом перекачивают через фильтр 24 и теплообменник 25 в сборник 17.

Воду, используемую на технологические нужды, направляют в промежуточный сборник 36. Оттуда она поступает в песочный фильтр 37 и из него через сборник 35 насосом направляется на керамические свечные фильтры 39 для тонкого фильтрования. Отфильтрованная вода поступает в сборник 40.

Для приготовления квасного сусла концентрат квасного сусла насосом 2 перекачивают через мерник 4 в сборник 8, где его разбавляют горячей водой. Из сборника 8 разбавленный концентрат квасного сусла насосом 9 через теплообменник 10 поступает в бродильно-купажный аппарат 27. Сюда же из сборника 17 подают расчетное количество сахарного сиропа, из сборника 40 – воду, а из аппарата 33 – смешанную дрожжевую и молочно-кислую закваску.

Чистую культуру дрожжей готовят в аппаратах 31 и 32, а чистую культуру молочно-кислых бактерий – в аппаратах 34 и 38. Затем чистые культуры дрожжей и бактерий перекачивают в аппарат 33.

Сброженное в аппарате 27 квасное сусло охлаждают, выводят осевшие дрожжи в сборник 26, а в бродильно-купажный аппарат вводят еще раз расчетное количество сахарного сиропа и колера, который готовят в аппарате 30 и выдерживают в сборнике 29. Купаж кваса тщательно перемешивают и направляют на фасование в автоцистерны 28. При фасовании в бочки или бутылки в схеме предусмотрено использование изобарических фасовочных машин.

Рис. 3.11. Машинно-аппаратурная схема получения хлебного кваса

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Безалкогольный напиток – питьевая вода, не содержащая алкоголя. В зависимости от назначения, используемого сырья и технологии производятся природные минеральные воды (столовые и лечебные); фруктовые воды, содержащие соки и экстракты растительного сырья; напитки на ароматизаторах, витаминизованные и тонизирующие; искусственно минерализованные воды, а также сухие шипучие и нешипучие напитки.

По степени насыщения диоксидом углерода, характеризуемой его массовой долей в %, напитки подразделяются на типы: сильно газированные – более 0,4; средне газированные – 0,3…0,4; слабо газированные – 0,2…0,1 и негазированные. По способу обработки различают напитки непастеризованные или пастеризованные, с добавлением консервантов или без них, холодного и горячего фасования.

Минеральные разделяются на природные столовые (минерализация которых не превышает 1,0 мг/дм³), лечебно-столовые (с минерализацией 1,0…10,0 мг/дм³) и лечебные (с высокой степенью минерализации 10,0…15,0 мг/дм³ и содержанием биологически активных компонентов – йод, мышьяк, бор и др.). В зависимости от химического состава минеральные воды подразделяют на 31 группу (гидрокарбонатную, натриевую, сульфитную, магниево-кальциевую и др.).

Газированная вода – питьевая вода, насыщенная диоксидом углерода, с кисловатым вкусом, своеобразной свежестью и способностью хорошо утолять жажду.

Газированные фруктовые воды представлены двумя группами напитков; общего назначения (водные растворы купажных смесей сахарного сиропа, фруктово-ягодных соков и морсов, натуральных экстрактов, пищевых кислот и красителей) и для больных диабетом (сахароза заменена ксилитом, сорбитом или сахарином).

На основе некоторых растений (женьшень, элеутерококк, аралия маньчжурская, чай и др.) выпускают тонизирующие напитки. Безалкогольные витаминизированные напитки содержат витамин С в пределах 150…160 мг/л, а также витамины группы В (В₁ – 1,0…1,2 мг/л, В₂ – 0,6…1,0 мг/л, В₆ – 1,5…2,5 мг/л).

Готовые напитки должны быть прозрачными, без осадка и посторонних взвешенных частиц. Цвет напитков должен соответствовать установленным эталоном цветности для каждого вида напитка. Вкус и аромат должны соответствовать исходному сырью, из которого изготавливают напитки. Насыщенность напитка диоксидом углерода должна быть выражена обильным и продолжительным выделением газа.

Основным сырьем рассматриваемых напитков являются вода питьевого назначения, сахар и его заменители. В качестве полуфабрикатов используют осветленные плодово-ягодные натуральные соки, спиртовые, сбраженно-спиртованные и концентрированные соки, виноградное вакуум-сусло, натуральные плодово-ягодные сиропы, экстракты, морсы, виноматериалы.

К дополнительным видам сырья относят пищевые кислоты, красители, ароматические вещества в виде настоев, эссенций, эфирных масел, стабилизаторы напитков и диоксид углерода, а также спирт этиловый ректификационный. Для сатурации воды и купажного сиропа применяют пищевой жидкий диоксид углерода с содержанием СО₂ не менее 98,8 %.

Искусственно минерализированные воды представляют собой бесцветные растворы химически чистых солей натрия, кальция и магния в воде, насыщенной диоксидом углерода.

Сухие напитки выпускаются в виде шипучих (состоят из смеси сахара, виннокаменной кислоты, пищевых эссенций, плодово-ягодный экстрактов, а также пищевой соды) и нешипучих (не содержат пищевую соду). Освоен выпуск шипучих напитков в виде таблеток и порошков.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Основные процессы производства газированных фруктовых вод связан с подготовкой воды, получением купажного сиропа и насыщением продукта диоксидом углерода.

Подготовка воды должна обеспечить нормативные требования по органолептическим (чистота, прозрачность, бесцветность, приятный вкус, отсутствие запаха); физико-химическим (допустимые значения сухого остатка, жесткости, щелочности и др.) и бактериологическим (допустимое общее количество бактерий, отсутствие бактерий кишечной группы) показателям. Подготовка воды предусматривает ее очистку и обезвреживание следующими способами:

– отстаиванием и коагуляцией в резервуарах для осветления с последующим удалением из воды осадка;

– фильтрование через угольные, песочные, силуминовые фильтр-прессы и керамические фильтры, обработка в бактерицидных установках для достижения прозрачности воды и ее обеспложивания;

– умягчение известковыми или катионитовыми и мембранными фильтрами;

– хлорирование с последующим дехлорированием и фильтрацией.

Купажные сиропы представляют собой полуфабрикат, получаемый при смешивании всех компонентов напитка, за исключением воды. Купажные сиропы из полуфабрикатов готовят одним из трех способов – холодным (для приготовления напитков с добавлением цитрусовых настоев, концентратов, композиций и натуральный эссенций), полугорячим (часть сока или вина дозируют в сироповарочный аппарат для варки с сахаром) и горячим (всю дозу плодово-ягодного сока или вина загружают в сироповарочный аппарат). Два последних способа предусматривают совмещение процессов купажирования и инверсии сахарозы, происходящей под действием кислот и соков при варке сиропа.

Сатурацией или карбонизацией называется процесс насыщения воды или смеси воды с купажным сиропом диоксидом углерода. Вводить диоксид углерода в напитки можно двумя способами: насыщением охлажденной и деаэрированной воды с последующим введением ее в бутылки, залитые определенной дозой купажного сиропа, либо насыщение смеси деаэрированной воды и купажного сиропа с последующим фасованием уже газированного напитка.

При потреблении готовой продукции важным показателем качества напитков является их стойкость. В зависимости от вида и способа обработки стойкость напитков должна быть (сут, не менее): газированных, непастеризованных и без консервантов – 10, пастеризованных – 30, с консервантами – 20, негазированных – 5, вод искусственно минерализованных – 60.

Стадии технологического процесса. Приготовление газированных безалкогольных напитков состоит из следующих стадий и основных операций:

– кондиционирование воды;

– приготовление сахарного и инвертного сиропов;

– получение колера;

– приготовление купажных сиропов;

– фильтрация и охлаждение купажных сиропов;

– насыщение воды или смеси сиропа и воды диоксидом углерода;

– фасование безалкогольных напитков.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для обработки воды: песочные и керамические фильтры, бактерицидные установки и ультрафильтрационные аппараты.

Следующим идет комплекс оборудования для приготовления сахарного и купажного сиропов, состоящий из системы сироповарочных аппаратов, насосов, теплообменников, сироповарочной станции и колеровочного аппарата.

Далее следует комплекс оборудования для приготовления купажных сиропов, состоящий из купажных аппаратов, фильтров-прессов и теплообменников.

Завершающим является комплекс оборудования для насыщения воды диоксида углерода, приготовления газированных напитков и их фасования: сатураторы, струйные аппараты, синхронно-смесительные установки и фасовочные машины.

Машинно-аппаратурная схема линии производства безалкогольных напитков представлена на рис 3.10.

Устройство и принцип действия линии. Очистку и умягчение воды проводят в водоподготовительном комплексе оборудования. Воду предварительно отстаивают в течение суток и более, а затем подают в песочный фильтр 1 грубой очистки. Тонкая обеспложивающая фильтрация воды осуществляется в керамическом свечном фильтре 2. Для тонкой очистки воды используют фильтр-пресс 3, также работающий под давлением.

Осветленная вода насосом 4 подается в катионитовый фильтр 5 для умягчения. Обычно применяют Н-катионирование воды, при котором происходит значительное снижение величины рН. Регенерация фильтров 5 осуществляется с помощью солерастворителя 6 путем изменения тока воды. Умягченная вода подвергается обеззараживанию ультрафиолетовыми лучами в бактерицидной установке 7.

Из установки 7 заданное количество подготовленной воды перекачивают насосом 8 для приготовления купажного сиропа. Большую часть подготовленной воды охлаждают до 4…7 °С в холодильнике 9 и направляют насосом 10 на сатурацию.

Купажированию предшествует подготовка компонентов, входящих в купаж. Плодовые соки и морсы фильтруют через тканевые или пластинчатые фильтры. Плодово-ягодные экстракты разбавляют водой в соотношении 1 : 5 и после двухчасового отстаивания фильтруют через тканевые или пластинчатые фильтры. Плодово-ягодные экстракты разбавляют водой в соотношении 1 : 5 и после двух-, трехчасового отстаивания фильтруют. Ароматные настои и эссенции, содержащие осадок или мутные, должны быть отфильтрованы. При использовании цитрусовых настоев с повышенным содержанием терпенов их разбавляют водой в соотношении 1 : 5,отстаивают не менее 12 ч, после чего раствор фильтруют. Красители, применяемые для подкраски напитков, предварительно растворяют в воде в соотношении 1 : 5…1 : 10. Кислоты добавляют в виде водных растворов. При получении напитков из концентратов последние перед внесением в купажные чаны предварительно разбавляют горячей водой температурой 40…60 °С до массовой доли сухих веществ 30…35 %.

Колер, используемый для окраски напитков, готовят в колеварочном аппарате 11, куда наливают воду в количестве 1…3 % к массе сахара. Аппарат 11 представляет собой варочный котел с электрическим обогревом и обеспечивает нагревание продукта до 160…180 °С. При этой температуре происходит интенсивная карамелизация. Ее проводят при непрерывном перемешивании. Как только колер будет готов, нагревание прекращают и колер разбавляют водой температурой 60 °С до концентрации сухих веществ 70 %. После охлаждения колера до 60…65 °С перемешивание прекращают и с помощью насоса 12 направляют в сборник 24.

Для получения купажного сиропа холодным способом сахар очищают от посторонних примесей, взвешивают и загружают в сироповарочный аппарат 13 . Туда же наливают воду в количестве 40 % к массе сахара, подают исправимый брак из цеха и кипятят в течение 20…25 мин. Готовый сахарный сироп насосом 14 подают на охлаждение в теплообменник 15 .

В целях предотвращения кристаллизации сахарозы и придания сахарному сироп мягкого и приятного вкуса его направляют в варочный аппарат 16 для инверсии. В процессе уваривания в сиропе дозируют лимонную кислоту в виде 50 %-го раствора из расчета 750 г кислоты на 100 кг сахара при температуре 70 °С. В течение 2 ч около 50 % сахарозы разлагаются на глюкозу и фруктозу. Одновременно образуются редуцирующие вещества, повышающие вязкость сиропа и препятствующие выпадению кристаллов сахарозы при его охлаждении. Готовый инвертированный сахарный сироп с помощью насоса 17 пропускают через теплообменник 18 для охлаждения до 20 °С и загружают в сборник 23.

Соки и настои из сборника 19 насосом 20 подаются на очистку в фильтр-пресс 21, а затем в стальной эмалированный сборник 22. Для растворения лимонной кислоты и эссенции, а также для приготовления разных добавок на предкупажной площадке размещены сборники 25 и 26.

Купажный сироп готовится в вертикальных купажных аппаратах 27, 28, 29, снабженных мешалками якорного типа. Все компоненты купажа дозируют и подают в аппарат самотеком из сборников 22, 23, 24, 25, 26, смонтированных на предкупажной площадке. Готовый купажный сироп фильтруется на фильтре 30, охлаждается до температуры 8…10 °С и насосом 31 подается в напорный сборник 32. Из последнего купажный сироп могут подавать в фасовочную машину для дозирования непосредственно в бутылки либо купажный сироп подают на сатурацию в месте с водой.

Сатурацию смеси воды с купажным сиропом целесообразно производить в синхронно-смесительной установке непрерывного действия 33. В ней обеспечивается почти полное удаление воздуха из воды перед ее насыщением, а также мельчайшее распыление воды в карбонизаторах, что способствует гомогенизации смеси купажного сиропа, воды и диоксида углерода. Все это приводит к экономии сырья, повышению качества напитков и постоянству физико-химических показателей напитка в каждой бутылке. Кроме того, применение синхронно-смесительного способа насыщения напитков позволяет отказаться от использования ряда машин – дозатора сиропа, устройства для перемешивания и сатуратора, что значительно сокращает количество обслуживающего персонала и упрощает технологический процесс и фасование напитков.

Диоксид углерода подается в установку 33 из цистерны с жидким диоксидом углерода 36, через станцию газификации 35 и коллектор для понижения давления 34. Температура поступающей воды должна быть не выше 6 °С, а купажного сиропа – не выше 8 °С. В установке вода насыщается под давлением 0,6…0,8 МПа, а на выходе напиток содержит массовую долю диоксида углерода равную 0,7 %.

Рис. 3.10. Машинно-аппаратурная схема линии производства безалкогольных напитков

Для упаковывания продукции в потребительскую и транспотную тару линия снабжена пакеторасформировывающей машиной для пустых бутылок 37, машиной для выемки пустых бутылок из ящиков 38, бутылкомоечной машиной 39, световым экраном для инспекции пустых бутылок 40, фасовочной машиной 41, укупорочной машиной 42, инспекционной машиной для заполненных бутылок 43, этикетировочной машиной 44, машиной для укладки заполненных бутылок в ящики 45, пакетоформирующей машиной 46, а также системой транспортирующих и накопительных конвейеров для пустых и заполненных бутылок.

Во избежание потерь диоксида углерода, растворенного в газированных безалкогольных напитках, наполнение бутылок ведут под избыточным давлением, без перепадов, изобарически (после выравнивания давления в бутылке и газовой зоне резервуара фасовочной машины). При заполнении бутылок напиток вытесняет из нее газовоздушную смесь в газовое пространство резервуара фасовочной машины.

Для улучшения качества напитков противодавление в бутылке рекомендуется создавать не воздухом, а диоксидом углерода. В целях снижения потерь диоксида углерода при фасовании не должно быть резкого перепада между давлением в синхронно-смесительной установке и рабочим давлением фасовочной машины.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Помадные конфеты – сахарные кондитерские изделия, которые состоят из мелких (10…20 мкм) кристаллов сахарозы, распределенных в насыщенном водном растворе различных сахаров: сахарозы, глюкозы, мальтозы и декстринов. Такую структуру изделий получают из помадной массы – полуфабриката, образованного в результате определенной технологической обработки сахара, при которой сахар из крупнокристаллического состояния переходит в мелкокристаллическое, отчего помадная масса легко растворяется и «тает». В отличие от сахара в помадной массе содержится от 9 до 12 % воды. Кроме того, в ней находятся мельчайшие пузырьки воздуха, придающие ей некоторую пышность и белую окраску.

Существует два основных вида помадных масс: сахарная и молочная, приготовленная из сахара и молока. В помадные массы добавляют различные вкусовые и ароматизирующие вещества. Добавки влияют на вкусовые качества помадных конфет, а в некоторых случаях на их структуру. Чтобы предотвратить высыхание отформованных конфет и сохранить двухфазное состояние их структуры, корпуса помадных конфет обычно покрывают шоколадной или жировой глазурью.

Помадные конфеты выпускают завернутыми или открытыми. При завертке конфеты поштучно заворачивают во влагонепроницаемую этикетку. Открытые помадные конфеты укладывают в картонные коробки или ящики.

Основным сырьем для производства помадных конфет является сахарный песок. В качестве антикристаллизатора применяется крахмальная патока. При изготовлении помадных конфет к сахарной помадной массе добавляются фруктово-ягодные припасы, подварки, обжаренные тертые орехи или какао-порошок, а также пищевые кислоты, вина, ароматизирующие эссенции и пищевые красители. К молочной помадной массе добавляются сливочное масло, тертые орехи, какао-порошок, вина и эссенции. Такое многообразие применяемого сырья позволяет выпускать разнообразные виды помадных конфет, составляющих значительную долю в общем объеме производства конфет.

Особенности производства и потребления готовой продукции. В настоящее время самым распространенным способом формования помадных конфет является отливка жидкой конфетной массы в ячейки форм с последующим образованием твердообразной структуры при выстойке отлитых корпусов конфет в этих же формах. Отливкой массы можно получить изделия с наименьшими затратами энергии, так как при отливке конфетная масса под действием силы тяжести приобретает конфигурацию той ячейки, в которой она находится. Внешнее напряжение для получения формы изделия прикладывать не требуется.

Вследствие значительной адгезии помадной массы со многими конструкционными материалами и отсутствия усадки при затвердевании массы формы для помадных конфет изготавливают в виде ячеек (углублений), отштампованных в слое порошкообразного формовочного материала, предварительно насыпанного в лотки.

Особенности загрузки лотков формовочным материалом и межоперационных перемещений лотков при формовании и выстойке корпусов конфет в значительной мере определяют качество изделий, производительность и уровень механизации производства помадных конфет.

На крупных и средних предприятиях кондитерской промышленности применяются линии, обеспечивающие комплексную механизацию основных и вспомогательных операций технологического процесса:

– линии с ускоренной выстойкой корпусов конфет непрерывного действия;

– линии со штабелером и дештабелером для механизированной укладки лотков с формовочным материалом и заготовками изделий на стеллажные тележки и их выстойки в помещении цеха.

На малых предприятиях применяют универсальные полумеханизированные линии производства отливных конфет с ручной загрузкой и разгрузкой стеллажных тележек для лотков.

Особенностью хранения и потребления помадных конфет является потеря влаги, что приводит к увеличению твердой фазы, укреплению и цементированию кристаллов сахарозы. В результате изделия этой массы становятся жесткими и неприятными на вкус. Это явление называется черствением помадных конфет. Первым признаком начавшегося заметного черствения изделия служит появление на поверхности, а затем и внутри изделия белых пятен, представляющих собой друзы крупных кристаллов сахарозы.

Применяют различные способы снижения скорости черствения помадных конфет. Например, изделия заворачивают или укладывают во влагонепроницаемые упаковочные материалы. Конфеты целиком или частично покрывают шоколадной или жировой глазурью. В состав рецептурной смеси включают вещества, которые замедляют процесс кристаллизации сахарозы либо вызывают инверсию сахарозы с образованием фруктозы. К таким веществам  относятся этиловый спирт, яичный белок, инвертаза и др.

Упакованные помадные конфеты необходимо хранить в сухих хорошо проветриваемых помещениях при температуре не выше 18 °С и относительной влажности воздуха не выше 75 %. Необходимо избегать даже кратковременных резких колебаний температуры.

Стадии технологического процесса. Производство помадных конфет можно разделить на следующие основные стадии и операции:

– подготовка сырья к производству: хранение сахара, патоки, молока и заготовок; просеивание сыпучих продуктов и фильтрование жидких компонентов, подготовка питьевой воды;

– приготовление сахарного сиропа: дозирование сахара-песка и воды, растворение сахара, уваривание рецептурной смеси;

– приготовление помадного сиропа: дозирование сахарного сиропа, патоки, молока и других компонентов, смешивание и уваривание рецептурной смеси;

– сбивание помадной массы;

– приготовление конфетной массы: дозирование помадной массы и рецептурных добавлений, смешивание конфетной массы;

– формование корпусов конфет: подготовка и загрузка крахмала в лотки, штампование ячеек в слое крахмала, дозирование и отливка порций конфетной массы в формы, выстойка отливок, разгрузка лотков после выстойки, разделение корпусов конфет и крахмала;

– глазирование корпусов конфет: подготовка, темперирование и подача глазури, нанесение глазури на корпуса конфет, охлаждение глазированных корпусов;

– завертка и упаковка конфет: ориентирование конфет в продольные ряды, завертка конфет и упаковка в транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства помадных конфет выполняются с помощью комплексов оборудования для приготовления сахарного и помадного сиропов. В состав этих комплексов входят емкости для хранения и устройства для дозирования рецептурных компонентов, смесители и варочные аппараты. Помадную массу получают в помадосбивальной машине.

Ведущий комплекс оборудования линии включает конфетоотливочный агрегат, сопряженный с агрегатом ускоренной выстойки корпусов конфет. Комплекс оборудования для глазирования корпусов конфет содержит оборудование для хранения, подготовки и темперирования шоколадной глазури, глазировочную машину и агрегат охлаждающий.

Завершающие операции производства помадных конфет выполняются комплексом оборудования, включающим питатели конфет, заверточные машины, а также весовые устройства и оборудование для упаковки завернутых или открытых конфет в транспортную тару.

На рис. 3.9. показана машинно-аппаратурная схема линии производства глазированных помадных конфет.

Устройство и принцип действия линии. При получении сахарного сиропа воду для растворения сахара дозируют объемным дозатором 4 в варочный аппарат с мешалкой 5. Количество воды составляет 20…25 % к массе сахара. Просеянный сахар-песок из расходного бункера 1 подают ленточным конвейером 2 в весовой дозатор 3, из которого сахар поступает в аппарат 5. При нагревании и перемешивании смеси сахар растворяется, а влага постепенно выпаривается. Когда содержание сухих веществ в увариваемом сахарном сиропе достигает 80±2 %, его сливают в сборник-фильтр 6, откуда шестеренным насосом 7 перекачивают в сборник сахарного сиропа. Если линия производства помадных конфет имеет высокую производительность, то для приготовления сахарного сиропа применяют сироповарочную установку ШСА, описанную в линии производства карамели.

Компоненты, необходимые для приготовления масс с различными рецептурами, после предварительной подготовки подают по трубопроводам в расходные емкости 8 для сахарного сиропа, патоки, молока, фруктово-ягодных заготовок и др. Из этих емкостей насосами-дозаторами 9 компоненты в соответствии с рецептурой дозируют в смеситель непрерывного действия 10. Из последнего однородная смесь дозируется насосом-дозатором 11 в змеевиковый варочный аппарат непрерывного действия 12.

Уваривание помадного сиропа ведут при давлении греющего пара 0,3…0,5 МПа до массовой доли сухих веществ 87…90 %. Уваренный сироп температурой 115…117 °С попадает в пароотделитель 13 с вентилятором, где температура его снижается на 8…10 °С. Таким образом, на выходе из пароотделителя 13 образуется концентрированный, но ненасыщенный раствор сахара, поступающий в загрузочную воронку помадосбивательной машины 14.

В рабочих секциях машины 14 помадный сироп перемещается в зазоре между коаксиальными цилиндрическими поверхностями неподвижного корпуса и быстровращающегося шнека. Эти поверхности выполнены из металла и снабжены охлаждающими водяными рубашками. Помадный сироп, соприкасаясь с холодными поверхностями, интенсивно охлаждается и превращается в пересыщенный сахарный раствор, в результате этого происходит процесс кристаллизации сахарозы. Чтобы обеспечить мелкокристаллическую структуру помадной массы, одновременно с охлаждением продукт подвергается интенсивному перемешиванию. Из машины 14 готовая помадная масса стекает в промежуточную емкость 15. В зависимости от рецептуры температура помадной массы составляет 65…85 °С.

Для приготовления конфетной массы из емкости 15 насосом 16 перекачивают в темперирующую машину 18 определенную порцию помадной массы. При ее непрерывном перемешивании с помощью дозаторов 17 дозируют рецептурные добавления. Вначале замеса добавляют припасы и красители, а в конце вымешивания – кислоту, вино, спирт, ароматические эссенции. Конфетную массу вымешивают до равномерного распределения всех компонентов и доводят до жидкой текучей консистенции, после чего направляют насосом 19 на формование.

Рис. 3.9. Машинно-аппаратурная схема линии производства помадных конфет

Готовую конфетную массу перекачивают в приемную воронку отливочной машины 24, где ее фильтруют через сито с диаметром отверстий 2,5…3,0 мм. Воронка отливочной машины подогревается водой температурой до 85 °С.

Формование помадных корпусов конфет производится на конфетоотливочном агрегате, который состоит из следующих составных частей: конвейера для подачи лотков 29, поворотного механизма 28, устройства для заполнения лотков крахмалом 27, штампующего механизма 25, двухголовочной отливочной машины 24 и конвейера для транспортирования корпусов конфет 30.

Процесс формования начинается с заполнения пустых лотков в устройстве 27 сыпучим порошкообразным формовочным материалом – крахмалом. Затем лоток с крахмалом 26 останавливается под штампующим механизмом 25. При опускании штампа в крахмале отштамповываются ячейки по форме корпусов конфет.

После штампования ячеек лоток подается в двухголовочную отливочную машину 24. В каждую из ее дозировочных головок загружают конфетные массы с разными рецептурами или цветом. При этом масса порции, дозируемой каждой из головок, равна половине массы формуемого корпуса конфет. Поэтому при последовательном дозировании в ячейки порций из обоих дозировочных головок получаются двухслойные корпуса конфет.

Качество отформованных изделий зависит от свойств конфетной массы и формовочного материала. При отливке первостепенное значение имеет вязкость конфетной массы, которая зависит от ее температуры, влажности и доли твердой фазы. При оптимальной температуре отливки обеспечивается жидкое структурно-вязкое строение массы. Если температура снижена, то в результате кристаллизации сахарозы увеличивается доля твердой фазы, масса приобретает пластичные свойства и плохо заполняет объем формы. Повышение температуры массы при отливке приведет сначала к уменьшению доли твердой фазы (из-за растворения кристаллов сахарозы), затем при затвердевании корпусов конфет произойдет увеличение размеров кристаллов, оставшихся в твердой фазе при перегреве массы. В результате конфеты будут грубыми и твердыми, а на их поверхности произойдет образование белых пятен.

С другой стороны, повышение температуры конфетной массы увеличивает давление пара над поверхностью продукта под поршнем дозирующего насоса, в результате чего уменьшается перепад давления, а следовательно, уменьшается и скорость наполнения мерных цилиндров. Это снижает производительность отливочной машины и линии в целом.

Практикой установлено, что при отливке сахарных и молочных помадных масс, содержащих 88…90 % сухих веществ, оптимальные значения температуры находятся в пределах 70…75 °С.

Состояние ячеек, в которые отливаются конфетные корпуса, также существенно влияет на качество изделий. Отштампованные ячейки должны иметь ровную, гладкую поверхность и не осыпаться. Это можно обеспечить, если формовочный материал состоит из мелких частиц, не прилипает к поверхности штампов, легко удаляется с поверхности отформованных изделий, а также не изменяет своих свойств под действием высокой температуры. Для хорошего заполнения формы материал должен обладать достаточной газопроницаемостью. Вышеперечисленным требованиям отвечает зерновой крахмал, в частности кукурузный.

Отличительной особенностью крахмальных форм является то, что благодаря гигроскопичности крахмала происходит поглощение влаги с поверхности отливок. В результате пересыщения помадной массы на поверхности отливок происходит кристаллизация сахарозы и образование твердой корочки.

Оптимальные формовочные свойства обеспечиваются при влажности крахмала в пределах 5…9 %. Понижение влажности крахмала (ниже 4,5 %) приводит к осыпаемости форм и увеличению количества возвратных отходов полуфабриката. Осыпание наблюдается, как правило, у форм из свежего крахмала. Для повышения связи между отдельными частицами и снижения гигроскопичности в крахмал вводят 0,25 % рафинированного растительного масла.

При многократном использовании крахмал увлажняется, увеличивается его комкуемость и уменьшается гигроскопичность, а также увеличивается прилипание к конфетам. Для устранения этих недостатков необходимо подсушивать крахмал до равновесной влажности 5 % так, чтобы его температура при сушке была не выше 50 °С. Предельно допустимая влажность крахмала 7 %.

Многократно используемый крахмал засоряется крошками конфет, его очищают просеиванием через сито с отверстиями 2,5 мм.

Лотки с отлитыми корпусами конфет направляются в охлаждающую камеру агрегата ускоренной выстойки 23. Выстойка конфетных корпусов необходима для образования твердообразной структуры с достаточной механической прочностью, позволяющей в дальнейшем направлять корпуса на глазирование и завертку. Твердая структура образуется в результате кристаллизации сахарозы при охлаждении отливок во время выстойки.

В агрегате 23 лотки загружаются на подъемник вертикальной шахты по 5 штук. На подъемнике они постепенно перемещаются на верхний ярус, с которого горизонтальным конвейером передаются на верхний ярус второй (разгрузочный) вертикальной шахты. В последней лотки постепенно опускаются на нижний ярус. Вертикальные шахты выполнены в виде охлаждающих камер, внутри которых лотки с отлитыми корпусами обдуваются воздухом температурой 6…8 °С в течение 40…50 мин.

На выходе из агрегата 23 лотки с затвердевшими корпусами конфет поступают на конвейер 29, который подает их в поворотный механизм 28. С помощью последнего лотки поворачиваются на 360°. Во время поворота содержимое лотка (крахмал и корпуса конфет) высыпаются на поверхность сита.

Освободившийся лоток подается в устройство для заполнения лотков крахмалом 27, сюда же с помощью элеватора загружается просеянный крахмал и начинается повторный цикл формования корпусов конфет.

Затвердевшие корпуса конфет очищают от крахмала путем обдува воздухом и очистки щетками, а затем при помощи конвейера 30 подают на раскладочное устройство 31. В этом устройстве под действием вибрации производится ориентирование корпусов конфет в продольные ряды и по ходу движения в направлении наибольшей оси. Далее ориентированные корпуса конфет передаются приемным конвейером 32 на сетчатый конвейер глазировочной машины 33. В эту же машину также загружают из темперирующей машины 20 шоколадную глазурь, которую предварительно перекачали насосом 21 из сборника 22.

Корпуса конфет покрываются в машине 33 шоколадной глазурью температурой 29…32 °С и передаются конвейером 34 в охлаждающую камеру 35. В течение 7…10 мин при температуре 8…10 °С в этой камере происходит структурирование шоколадной глазури, которая приобретает твердую структуру в результате кристаллизации какао-масла.

На завершающем этапе технологического процесса глазированные конфеты из камеры 35 передаются конвейером 36 на виброраспределитель 37, с которого конфеты поступают на конвейерные питатели 38. Последние направляют глазированные конфеты к заверточным машинам 39.

Завернутые конфеты отводятся от заверточных машин поперечными конвейерами 40 на горизонтальный конвейер 41. Далее скребковым конвейером 42 завернутые конфеты загружаются в автоматические весы 43, из которых порция конфет высыпается в гофрированный ящик 44. Закрытие клапанов ящика и оклеивание их липкой лентой производится оклеечной машиной 45, установленной в конце линии. Упакованная продукция направляется на склад.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Карамель представляет собой сахарные кондитерские изделия, состоящие в основном из твердого аморфного вещества – карамельной массы. Ассортимент карамели насчитывает более 200 наименований и делится на две основные группы: леденцовая карамель, изготовленная целиком из карамельной массы (изделия овальной и прямоугольной формы, фигурная карамель, монпансье и др.); карамель с начинкой, состоящая из наружной оболочки, изготовленной из карамельной массы, и начинки (изделия с фруктово-ягодными, молочными, шоколадными, масляно-сахарными и другими начинками).

По внешнему оформлению карамель выпускают завернутую или открытую. Карамель поштучно заворачивается во влагонепроницаемую этикетку. Открытая карамель фасуется в разнообразную герметичную тару либо поверхности карамели подвергают защитной обработке. Ее покрывают тонким влагонепроницаемым слоем воско-жировой глазури или обсыпают сахаром-песком либо смесью какао-порошка и сахарной пудры.

Сырьем для приготовления карамели служит сахар, крахмальная патока и разнообразные заготовки и полуфабрикаты для начинок (фруктово-ягодные подварки и пюре, молочные и какао-продукты, жиры, орехи и др.). Широко используются пищевкусовые добавки (пищевые кислоты и ароматические эссенции, красящие вещества и др.).

Особенности производства и потребления готовой продукции. В современном карамельном производстве массовые виды леденцовой карамели и карамели с жидкими начинками (фруктово-ягодными, молочными, помадными) вырабатывают на механизированных поточных линиях. Розничный ассортимент карамели производят на линиях, требующих частичного применения ручных операций.

Механизированное производство карамели отличается высокой интенсивностью процессов. При формовании карамели производительность достигает 1800…2200 изделий в минуту, а современные заверточные машины имеют производительность до 1000…1200 изделий в минуту. Такие условия производства предъявляют высокие требования к точности геометрических размеров, формы и прочностных характеристик изделий.

Карамельную массу получают путем уваривания водного раствора сахарозы и антикристаллизатора до остаточной влажности 2…4 %. В качестве антикристаллизатора используют крахмальную патоку, которую частично можно заменить инвертным сиропом.

Процесс обработки карамельной массы и изготовления из нее изделий обусловлен физическим состоянием и механическими характеристиками массы, которые прежде всего зависят от температуры. Карамельная масса при температуре выше 100 °С представляет собой вязкую жидкость. Вязкость массы при охлаждении увеличивается в десятки раз, а при температуре 65…75 °С она переходит в пластичное состояние, т. е. обретает способность принимать под давлением любую форму и сохранять ее. При дальнейшем охлаждении ниже 35…40 °С масса переходит в стекловидное аморфное состояние. Она становится твердой и хрупкой.

Особенности технологического процесса производства карамели обусловлены тем, что карамельная масса является весьма неустойчивой системой: сахар (сахароза) стремится принять свойственное ему кристаллическое состояние. Кроме того, при нагревании рецептурной смеси происходит химическое изменение сахарозы. Продукты такого изменения отличаются высокой гигроскопичностью, ухудшают внешний вид изделий и сокращают срок хранения карамели. Поэтому на всех стадиях технологического процесса требуется создание условий, обеспечивающих высокую стойкость карамельной массы. В частности, для снижения температуры и сокращения продолжительности удаления влаги из рецептурной смеси ее уваривают под вакуумом. Вкусовые добавки, содержащие кислоту, вводят после предварительного охлаждения карамельной массы. Необходимым условием при изготовлении карамели является охлаждение уваренной карамельной массы в возможно более короткие сроки, так как скорость кристаллизации сахарозы зависит от скорости охлаждения и с понижением температуры быстро падает из-за резкого повышения вязкости массы.

Поверхность готовой карамели должна обязательно защищаться от влияния окружающего воздуха. Незащищенная карамель, поглощая влагу из воздуха, быстро увлажняется, слипается и теряет товарный вид. Наиболее распространенным способом защиты является завертка карамели во влагонепроницаемую этикетку.

Стадии технологического процесса. Производство карамели разделяется на следующие стадии и операции:

– подготовка сырья к производству: освобождение от тары и хранение сахара, патоки, заготовок и полуфабрикатов; просеивание сыпучих продуктов и фильтрация жидких компонентов, десульфитация, темперирование, растворение или расплавление сырья для начинок;

– приготовление карамельного сиропа: дозирование сахара-песка, патоки (инвертного сиропа) и питьевой воды, растворение сахара, смешивание с патокой и уваривание рецептурной смеси;

– приготовление карамельной массы путем уваривания карамельного сиропа под вакуумом;

– обработка карамельной массы: охлаждение массы, дозирование карамельной массы, кислоты, эссенции и красителя, смешивание массы с добавками, выравнивание температуры по всему объему массы путем проминки или вытягивания (с одновременным насыщением массы пузырьками воздуха);

– приготовление начинок: дозирование, смешивание и уваривание рецептурных компонентов, дозирование вкусовых добавок, смешивание и темперирование уваренной рецептурной смеси;

– формование карамели: дозирование карамельной массы, обкатывание карамельного батона, дозирование начинки, калибрование карамельного жгута с начинкой, формование изделий определенной формы способами штампования или резания;

– охлаждение отформованной карамели: предварительное охлаждение на узком конвейере, окончательное охлаждение в охлаждающем агрегате;

– завертка карамели, фасование завернутой карамели в пакеты, упаковка пакетов (или завернутой карамели) в картонные ящики.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства карамели с жидкими начинками выполняются при помощи комплексов оборудования для приготовления карамельного сиропа и начинки. В состав этих комплексов входят емкости для хранения и устройства для дозирования рецептурных компонентов, смесители и варочные аппараты.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для приготовления карамельной массы, формования и охлаждения карамели. В его составе находятся дозаторы карамельного сиропа, вкусовых добавок и красителей, вакуум-аппарат, охлаждающая и тянульная машины, темперирующая машина и дозатор для начинки, карамелеобкаточная, жгутовытягивающая и формующая машины, а также узкий охлаждающий конвейер и охлаждающий агрегат.

Завершающие операции производства карамели выполняются комплексом оборудования, состоящим из заверточных, фасовочных и упаковочных машин, а также системы конвейеров, их соединяющих.

На рис. 3.8. показана машинно-аппаратурная схема линии производства карамели с жидкими начинками.

Устройство и принцип действия линии. В состав линии входит сироповарочная установка ШСА, предназначенная для получения карамельного сиропа. Она состоит из блока рецептурных сборников, двух сироповарочных агрегатов и щитов управления. Блок рецептурных сборников включает в себя сборники 2 для патоки, инвертного сиропа и воды, а также два плунжерных насоса 1.

В сироповарочный агрегат входит сборник 3 с дозатором сахара, смеситель 4, плунжерный насос 5, змеевиковая варочная колонка 6, снабженная расширителем 7, пароотделитель 8, вентилятор 11, сборник готового сиропа 9 с сетчатым фильтром и шестеренный насос 10.

Принцип действия сироповарочной установки ШСА основан на растворении сахара в патоке под давлением с добавлением воды, что обеспечивает наиболее короткий производственный цикл и сокращает продолжительность температурного воздействия на сахарозу. Это позволяет получить карамельный сироп более высокого качества и повысить стойкость карамели.

Установка ШСА работает следующим образом. Из рецептурных сборников 2 насосы-дозаторы 1 подают жидкие компоненты: патоку (или инвертный сироп) и воду в приемную воронку смесителя-растворителя 4. В эту же воронку дозатором из бункера 3 подается сахар-песок.

Температура патоки и воды, подаваемых в смеситель, 65…70 °С (температура инвертного сиропа не должна превышать 40…50 °С). В смесителе 4 рецептурная смесь обрабатывается в течение 3,0…3,5 мин и нагревается до 65…70 °С. Эта смесь имеет влажность 17…18 % и представляет собой кашицу с не полностью растворенными кристаллами сахара.

Плунжерным насосом 5 кашицеобразная смесь подается в змеевик варочной колонки 6. На выходе из колонки змеевик соединен с расширителем 7, внутри которого установлен диск с отверстием диаметром 10…15 мм. Диск оказывает сопротивление потоку движущейся рецептурной смеси, обеспечивая тем самым избыточное давление в змеевике 0,17…0,20 МПа. Благодаря этому давлению смесь нагревается до более высокой температуры, чем при атмосферном давлении без повышения концентрации раствора. При избыточном давлении греющего пара в варочной колонке в пределах 0,45…0,55 МПа температура сиропа на выходе из змеевика достигает 120…125 °С. В результате повышения температуры происходит более быстрое растворение кристаллов сахара в несколько меньшем количестве воды, чем принято обычно при других способах уваривания.

Образовавшийся в сиропе вторичный пар удаляется в пароотделителе 8 и вместе с воздухом вентилятором 11 выводится наружу.

Готовый сироп собирается в нижней конической части пароотделителя 8 и отводится в сборник сиропа 9. Сборник снабжен фильтром с ячейками диаметром 1 мм. По мере необходимости готовый карамельный сироп перекачивают к местам потребления шестеренным насосом 10.

Рис. 3.8. Машинно-аппаратурная схема линии производства карамели

В состав линии входит установка для приготовления жидких начинок. Она состоит из блока рецептурных сборников с дозирующими устройствами, двух начиночных вакуум-аппаратов, сборника начинки и щитов управления. Блок рецептурных сборников 14 включает в себя сборники для сахарного сиропа, патоки, фруктово-ягодной пульпы, молочных продуктов и др., а также дозирующие устройства для этих компонентов.

Начиночные вакуум-аппараты 13 имеют паровую рубашку, механическую мешалку и спускной штуцер с затвором. Рабочий объем аппарата через трубопровод на верхней крышке соединен с мокровоздушным вакуум-насосом 12, снабженным конденсатором смешения.

Приемный сборник начинки 15 имеет водяную рубашку, механическую мешалку и спускной штуцер, соединенный через трубопровод с шестеренным насосом 10.

При работе установки исходные компоненты дозируют и загружают в начиночный вакуум-аппарат в соответствии с рецептурой. После герметизации варочного объема включают вакуум-насос и подают греющий пар. При уваривании начинки поддерживают избыточное давление греющего пара в пределах 0,4…0,6 МПа, а остаточное давление (разрежение) в варочном объеме 65…75 кПа. Рецептурная смесь уваривается в течение 30…45 мин до влажности 16…19 %.

Готовая начинка по направляющим желобам перетекает в приемный сборник 15, охлаждается до температуры 80…85 °С и насосом 10 перекачивается в темперирующую машину 29. Сюда же дозирующими устройствами 27 подаются кислота и ароматическая эссенция, которые перемешиваются с начинкой. Готовая начинка перекачивается насосом 26 в начинконаполнитель 28.

Наличие пары варочных аппаратов в установке позволяет организовать бесперебойное приготовление начинки: пока в одном аппарате уваривается начинка, в другом производят вспомогательные операции, и наоборот.

Уваривание карамельного сиропа для получения карамельной массы осуществляется в змеевиковом вакуум-аппарате непрерывного действия. Он состоит из греющей части – змеевиковой варочной колонки 19, выпарной части – вакуум-камеры 21 с разгрузочным механизмом 22 и сепаратора-ловушки 20, соединенного через конденсатор смешения с мокровоздушным насосом 18.

При работе вакуум-аппарата карамельный сироп из расходного сиропного бака 16 плунжерным насосом-дозатором 17 непрерывно нагнетается в змеевик колонки 19 под избыточным давлением 0,08…0,15 МПа. Одновременно в корпус колонки подается греющий пар под давлением 0,4…0,6 МПа. Проходя через змеевик, сироп нагревается, закипает и, смешиваясь с выделившимся из него паром, поступает в вакуум-камеру 21.

Остаточное давление (разрежение) в вакуум-камере поддерживается в пределах 85…95 кПа, поэтому в ней продолжается процесс уваривания массы благодаря интенсивному самоиспарению влаги в разреженном пространстве. Вторичный пар, выделяющийся из сиропа при его уваривании, и воздух проходят через сепаратор-ловушку 20, в которой задерживаются частицы карамельной массы. Далее вторичный пар охлаждается, конденсируется и вместе с воздухом удаляется вакуум-насосом 18. Уваренный карамельный сироп накапливается в вакуум-камере 21 и при помощи разгрузочного устройства 22 выгружается из нее порциями по 15…20 кг через 1,5…2,0 мин.

Процесс уваривания сиропа в змеевиковом вакуум-аппарате протекает в течение 1,5…2,0 мин. Готовая карамельная масса остаточной влажностью 2,0…3,5 % при температуре 110…130 °С поступает в приемную воронку охлаждающей машины 23.

Из приемной воронки карамельная масса выходит непрерывной лентой между двумя вращающимися полыми барабанами, которые охлаждаются изнутри водой. Передвигаясь по нижнему барабану, она попадает на наклонную плиту, охлаждаемую водой. Лента массы толщиной 3…6 мм и шириной 0,4…0,6 м быстро теряет тепло на охлаждаемых поверхностях, образуя твердую корочку, которая препятствует прилипанию карамельной массы к соприкасающимся поверхностям оборудования. Из-за плохой теплопроводности внутри ленты карамельной массы температура снижается медленно и сохраняется жидкое состояние продукта.

После предварительного охлаждения при продвижении массы по наклонной плите на поверхность ленты из дозаторов 24 подаются краситель, кислота и эссенция. В нижней части плиты карамельная лента проходит между подвертывателями, которые свертывают ленту в трубу таким образом, чтобы добавки попали внутрь. Далее лента прокатывается валками и превращается в многослойный пласт. На охлаждающей машине 23 карамельная масса в течение 20…25 с охлаждается до средней температуры 80…90 °С.

Затем лента карамельной массы загружается конвейером на рабочие органы тянульной машины 25, которые растягивают и складывают пряди карамельной массы. В результате такой обработки в течение 1,0…1,5 мин карамельная масса перемешивается с добавками, температура массы выравнивается по всему объему, а также масса насыщается пузырьками воздуха, теряет прозрачность и приобретает шелковистый блеск.

Карамельные изделия формуются комплексом оборудования, состоящим из трех машин, работающих синхронно: карамелеобкаточной 30 с начинконаполнителем 28, жгутовытягивающей 31 и карамелештампующей 32.

Внутри корпуса карамелеобкаточной машины 30 расположено шесть вращающихся рифленых веретен. Они образуют конусообразный желоб, на который конвейером загружают тянутую карамельную массу температурой 70…80 °С. Масса обертывается вокруг трубки начинконаполнителя 28 и по мере накопления порции (батона) до 50 кг обкатывается веретенами и постепенно приобретает форму конуса. Он непрерывно вращается вокруг продольной оси, совпадающей с осью начинконаполнительной трубки. На выходе из машины вершина карамельного батона обкатывается в виде бесконечного жгута. При нагнетании начинки в наполнительную трубку центральная полость жгута наполняется начинкой. Количество начинки дозируется в зависимости от вида карамели и составляет от 23 до 33 % от общей массы изделия.

Из обкаточной машины карамельный жгут непрерывно проходит в жгутовытягивающую машину 31. Жгут последовательно проходит через три пары калибрующих роликов, при этом диаметр жгута уменьшается от 45…50 мм до 14…16 мм. Окончательный размер диаметра жгута зависит от вида вырабатываемой карамели.

Откалиброванный карамельный жгут непрерывно поступает в карамелештампующую машину 32, которая формует и разделяет его на отдельные изделия соответствующей длины и формы с рисунком на поверхности. Обычно вырабатывают карамель длиной 30 или 38 мм овальной или удлиненно-овальной формы.

Отформованная карамель температурой 60…70 °С непрерывной цепочкой с тонкими перемычками между изделиями поступает на узкий ленточный охлаждающий конвейер 33 и в течение 12…15 с обдувается воздухом, имеющим температуру 8…12 °С. За этот промежуток времени на поверхности изделий образуется твердая корочка охлажденной массы, что исключает деформацию карамели при более продолжительном окончательном охлаждении в охлаждающем агрегате.

Этот агрегат состоит из загрузочного 34 и отводящего 36 вибролотков, а также охлаждающего шкафа 35. В последнем размещен сетчатый конвейер и автономная система охлаждения и циркуляции воздуха. Шкаф 35 выполнен в виде герметичной камеры, внутри которой поддерживают температуру охлаждающего воздуха 0…3 °С с относительной влажностью не выше 60 %.

Карамельная цепочка, поступающая с конвейера 33, раскладывается вибролотком 34 в виде петель по ширине сетчатого конвейера, размещенного в шкафу 35. Карамель движется под распределительным воздуховодом, через щели которого поступает охлаждающий воздух. В течение 1,5 мин температура карамели снижается до 35…40 °С, а перемычки между изделиями становятся твердыми и хрупкими. На выходе из шкафа 35 охлажденная карамель ссыпается на отводящий вибролоток 36, на котором перемычки между изделиями окончательно разрушаются, а карамельная крошка отделяется от изделий. Карамель с вибролотка 36 загружается промежуточным конвейером 37 на распределительный конвейер 38, обеспечивающий подачу изделий в питатели заверточных машин 39.

Карамель, поступающая на завертку, должна соответствовать заданным размерам и форме, не иметь деформации, открытых швов и налипших крошек. Поверхность карамели должна быть сухой, нелипкой. Карамель должна быть равномерно охлаждена и обладать прочностью, исключающей ее разрушение при завертке. На машинах 39 карамель завертывается поштучно в этикетку с подверткой. Наиболее производительные заверточные машины заворачивают карамель вперекрутку с использованием рулонных этикеток и подвертки.

Завернутая карамель поступает на сборный конвейер 40 и промежуточным конвейером 41 загружается в дозирующее устройство 42 для упаковки в транспортную тару – картонные ящики. Далее ящики передаются конвейером 43 на обандероливающую машину 44 и отгружаются в экспедицию.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Вафли – мучные кондитерские изделия, представляющие собой тонкие выпеченные листы, прослоенные начинкой или без нее. Вафельные листы обладают специфическим свойством издавать хруст при раскусывании. Это обусловлено низким содержанием влаги, рифленой клетчатой поверхностью и мелкопористой внутренней структурой листов. Вафельные листы являются составной частью вафель, вафельных тортов, конфет на вафельной основе и др. Вафельные листы и стаканчики применяют при производстве мороженого.

В состав рецептуры вафельных листов входят мука пшеничная, питьевая вода, соль, гидрокарбонат натрия (сода), а также растительное масло и лецитин – натуральный эмульгатор. Два последних компонента могут быть заменены яйцепродуктами.

Для прослойки вафель применяют жировые, пралиновые, фруктовые, помадные и другие начинки. Наибольшее количество вафель вырабатывают с жировыми начинками, представляющими собой однородную, пышную, хорошо взбитую массу. Рецептура жировой начинки включает жир, сахарную пудру, лецитин, крошку (измельченные обрезки вафель), вкусовые добавки (эссенции, лимонная кислота), а также красители.

Особенности производства и потребления готовой продукции. В настоящее время для производства вафель применяют поточные линии, в которых непрерывные процессы выпечки вафельных листов, намазки и резки вафельных пластов сопряжены с порционным приготовлением вафельного теста и жировых начинок. Разработаны также способы и оборудование для непрерывного приготовления вафельного теста и жировых начинок.

Особенностью производства вафельных листов является их формование методом отливки и выпечка в полости между двумя металлическими плитами, сопряженными с зазором 2…3 мм. Качество выполнения этих операций существенно зависит от точности дозирования порции теста при подаче его на формование, обусловленной низкой вязкостью теста. Тесто с большой вязкостью неточно дозируется, кроме того, оно медленно и неравномерно растекается по поверхности плиты формы, в результате вафельные листы имеют различную толщину и неравномерно выпекаются.

Свойства вафельного теста зависят от рецептуры и технологии производства. Количество и качество клейковины, содержащейся в муке, оказывают большое влияние на вязкость теста. Оптимальную вязкость имеет вафельное тесто, приготовленное из «слабой» муки, содержащей не более 32 % слабой клейковины. «Слабой» считают муку, которая при замесе теста нормальной консистенции поглощает относительно мало воды. Тесто из такой муки в процессе замеса и технологической обработки изменяет свои физические свойства в направлении снижения вязкости.

Для снижения вязкости вафельного теста необходимо ограничить набухаемость белковых веществ, содержащихся в муке. Этому способствуют имеющиеся в составе рецептуры жиросодержащие компоненты. Положительный эффект их применения достигается при условии образования жировой прослойки между наибольшим числом частиц муки, находящейся в тесте. Для этого необходимо диспергировать и гомогенизировать жиросодержащие компоненты, т.е. добиться тонкого измельчения жировой фазы и равномерного распределения ее в объеме теста.

При диспергировании жиров требуется не только измельчить частицы жира, но и исключить их повторное слипание. Это достигается при введении в состав рецептуры эмульгаторов – поверхностно-активных веществ, обладающих способностью при введении в небольших количествах способствовать образованию стойких жировых эмульсий (смесей воды и жира). Следует отметить, что диспергирование и гомогенизация жиросодержащих компонентов не только обеспечивают снижение вязкости вафельного теста, но и позволяют уменьшить его влажность, сократить количество оттеков при формовании и исключить прилипание выпеченных вафельных листов к формам.

Консистенция вафельного теста существенно зависит от влажности, температуры и продолжительности замеса. Необходима минимальная влажность теста, при которой обеспечивается устойчивая дисперсная система, не образующая агрегатов из частиц муки. При температуре выше 20 °С увеличивается вязкость теста вследствие большой набухаемости белков клейковины, а при сокращении продолжительности замеса тесто имеет неравномерную густую консистенцию.

В процессе выпечки необходимо удалить из теста значительное количество влаги (180 % к массе сухого вещества). Вследствие большой поверхности выпаривания в вафельных формах и небольшой толщины листов процесс выпечки продолжается в течение 2…3 мин при температуре поверхности плит 150…170 °С. Наиболее интенсивная влагоотдача наблюдается в начале выпечки. Вафельное тесто с первых секунд выпечки должно получать от греющих поверхностей вафельной формы наибольшее количество теплоты. Это приведет к интенсивному массообмену в контактном слое и к наибольшей влагоотдаче теста.

Особенностью выпечки вафельного полуфабриката является то, что разрыхление теста происходит благодаря бурному парообразованию. Использование химических разрыхлителей (гидрокарбоната натрия) незначительно влияет на образование пористой структуры листа, но позволяет увеличить хрупкость листов.

В конце выпечки, когда происходит удаление адсорбционно связанной влаги, затраты теплоты следует уменьшить, так как интенсивный подвод теплоты приводит к обугливанию изделий в результате резкого повышения температуры поверхности листа, примыкающего к вафельной форме. Хорошо выпеченный лист легко снимается с вафельной формы, обладает нормальным цветом и хрупкостью, что и характеризует момент окончания процесса выпечки.

Большое значение для получения вафельных листов высокого качества имеет процесс охлаждения их после выпечки. На некоторых предприятиях вафельные листы после выпечки складывают в стопки и помещают для длительной выстойки (до 10 ч) в теплую камеру. При этом способе выстойки все листы искривляются, а часть листов растрескивается. Листы такого качества можно намазывать начинкой только на малопроизводительных валковых машинах, требующих значительных затрат ручного труда.

Охлаждение вафельного листа (каждого в отдельности) при температуре и относительной влажности воздуха в помещении является наиболее рациональным режимом охлаждения, так как при этом увеличивается площадь теплоотдачи и за счет этого продолжительность охлаждения сокращается до 2…3 мин. Этот способ охлаждения предотвращает искривление вафельных листов и позволяет применять машины для автоматизированной намазки листов начинкой.

Вафли заворачивают во влагостойкие, жиро- и маслонепроницаемые упаковочные материалы: пергамент, пергамин, полимерная или комбинированная пленка и др. Срок хранения вафель с жировыми начинками составляет от двух до шести месяцев в зависимости от свойств применяемого жира и вида упаковки.

Стадии технологического процесса. Приготовление вафель с начинкой можно разделить на следующие основные стадии и операции:

– подготовка сырья к производству: хранение, смешивание, просеивание и дозирование муки; подготовка питьевой воды; приготовление водного раствора смеси соли и соды, смеси растительного масла и лецитина и последующего приготовления из этих компонентов концентрированной эмульсии для теста; измельчение сахара-песка и вафельных обрезков; приготовление водного раствора смеси лимонной кислоты и эссенции, смеси жира и лецитина и последующего приготовления из этих компонентов эмульсии для начинки;

– приготовление вафельного теста: дозирование муки, воды и концентрированной эмульсии; замес вафельного теста;

– приготовление начинки: дозирование жира, сахарной пудры и эмульсии; замес начинки;

– дозирование вафельного теста, отливка порций теста в вафельные формы и выпечка вафельных листов;

– охлаждение вафельных листов;

– приготовление вафельных блоков;

– охлаждение вафельных блоков;

– резка вафельных блоков на заготовки;

– упаковывание вафель в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства вафель с начинками выполняются при помощи комплексов оборудования для измельчения сахара-песка и вафельных обрезков, приготовления эмульсий для теста и начинки. В состав этих комплексов входят ударно-центробежные и валковые мельницы, растворители, обогреваемые емкости с мешалками, а также оборудование для дозирования рецептурных компонентов.

Два следующих комплекса выполняют замесы вафельного теста и начинки. Они состоят из дозирующего оборудования и месильных машин.

Ведущий комплекс оборудования линии предназначен для получения заготовок вафель и содержит оборудование для формования, намазки, охлаждения и резки вафельных пластов.

В заключительный комплекс линии входит оборудование для упаковывания вафель в потребительскую и транспортную тару.

Рис. 3.7. Машинно-аппаратурная схема линии производства вафель

На рис. 3.7. показана машинно-аппаратурная схема линии производства вафель с жировыми начинками, в состав которой входит оборудование для непрерывного приготовления вафельного теста и начинок.

Устройство и принцип действия линии. Приготовление теста непрерывным способом осуществляется путем предварительного приготовления эмульсий из всех компонентов рецептуры, за исключением муки, и последующего смешивания ее с мукой.

Приготовление эмульсии производят следующим образом. В эмульсатор 22 периодического действия с Т-образными лопастями с частотой вращения 270 мин^–1 сначала загружают желток или меланж, предварительно разведенный в воде в соотношении 1 : 1, затем растительное масло, пищевые фосфатиды, гидрокарбонат натрия (соду) в виде 7,5 %-ного  раствора, соль и перемешивают в течение 10…15 мин. К полученной из распределительного бака 4 через кран 5 с помощью порционного дозатора 6 добавляют примерно 5 % общего количества воды, идущей на замес теста, и перемешивают еще 5 мин. Полученную концентрированную эмульсию подают насосом 21 через фильтр 20 в расходную емкость 12 с мешалкой, откуда она поступает в бачок постоянного уровня 19. Бачок обеспечивает стабильный напор на всасывающей линии плунжерного насоса-дозатора 18, направляющего эмульсию в гомогенизатор 11. В нем при интенсивном перемешивании в небольшом объеме концентрированная эмульсия смешивается с оставшимся количеством воды, подаваемой из дозатора 3 непрерывного действия.

После гомогенизатора 11 разбавленная эмульсия непрерывно поступает в вибрационный смеситель 17. Туда же из бункера 1 дозатором 2 непрерывно подается просеянная мука. Непрерывное интенсивное смешивание разбавленной эмульсии с мукой при одновременном воздействии направленных вибрационных колебаний позволяет ускорить приготовление вафельного теста.

Из приемного бачка смесителя готовое тесто с помощью насоса процеживается через фильтр и подается в расходный бачок вафельной печи 28. Температура готового теста должна быть не выше 20 °С, влажность 58…65 %. Формование вафельных листов осуществляется путем отливки заданной порции теста непосредственно в формы печи 28. Тесто заполняет внутреннюю полость толщиной 2…3 мм между металлическими плитами вафельной формы. Стабилизация формы листа происходит в результате удаления влаги при выпечке. Температура выпечки составляет 170…210 °С, продолжительность выпечки 2…3 мин, влажность выпеченного вафельного листа 0,7…1,3 %, его масса – 48…52 г.

Вафельные листы из печи 28 подаются на люльки конвейера 29 и охлаждаются до температуры воздуха в помещении цеха, а затем поступают в намазывающую машину 30.

Непрерывное приготовление начинки осуществляется следующим образом. Вафельные обрезки и оттеки предварительно измельчают в меланжере 27, а затем в пятивалковой мельнице 26. Полученная вафельная крошка подается шнековым дозатором 25 в смеситель 24. В него же из темперирующей машины 9 с помощью дозатора 10 подается расплавленный жир (около 20 % общего его количества, идущего на приготовление начинки), в котором растворяют лецитин. В приемную воронку смесителя 24 дозируют также растворы лимонной кислоты, ароматизирующей эссенции и красителя. В результате смешивания этих компонентов получается пастообразная эмульсия, которая шестеренным насосом подается через фильтр в дозатор непрерывного действия 14. Из него эмульсию дозируют в вибросмеситель 23.

Жир (в блоках) подают в темперирующую машину 9 и после перевода в жидкообразное состояние большая часть жира насосом непрерывно подается в охладитель 15 через сетчатый фильтр 16.

Благодаря охлаждению до 20…23 °С и механической обработке жир приобретает сметанообразную консистенцию с большим количеством центров кристаллизации и непрерывно загружается в вибрационный смеситель 23.

Сахар-песок из бункера 7 дозатором 8 подается в микромельницу 13, откуда в виде пудры направляется в вибросмеситель 23.

В результате интенсивной обработки смеси вышеперечисленных рецептурных компонентов в вибросмесителе 23 образуется пышная, взбитая жировая начинка. Она насосом через сетчатый фильтр подается в приемную воронку намазывающей машины 30.

В этой машине при помощи намазывающих механизмов на листы наносится слой начинки, а после укладки намазанных листов в стопки образуются многослойные вафельные пласты. На выходе из машины 30 пласты укладывают на люльки конвейера охлаждающего аппарата 31, а затем штабелером 32 в стопки. Далее пласты разрезают на отдельные изделия при помощи резальной машины 33. Заверточной машиной 34 вафли упаковывают в пакеты или пачки, которые затем укладывают в гофроящики, заклеиваемые машиной 35. Готовая продукция направляется на склад.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Затяжное печенье и крекер – разновидности печенья, имеющие анизотропную слоистую структуру, получаемую при выпечке заготовок, вырезанных из многослойного пласта теста.

Ассортимент крекера разделяют по способам приготовления теста: на дрожжах, на химических разрыхлителях или при совместном применении этих компонентов.

Вкусовые достоинства и усвояемость печенья организмом человека обусловлены тем, что готовые изделия отличаются хрупкостью и рассыпчатой структурой, а также намокаемостью – способностью поглощать значительное количество воды. Химический состав печенья обусловлен составом сырья: пшеничная мука, крахмал, сахар, жиры и др. В составе затяжного печенья и особенно крекера высока доля пшеничной муки.

Затяжное печенье и крекер лучше вырабатывать из муки со слабой клейковиной. При использовании муки с сильной клейковиной печенье получается деформированным, с негладкой поверхностью и нередко с пузырями.

Основным полуфабрикатом производства является многослойный пласт, образованный в результате прокатки (вальцевания) упругого (затяжного) теста в тонкие слои, складывания этих слоев и повторной их прокатки. Из этого пласта ротационным способом вырезают заготовки и выпекают из них готовые изделия.

Для затяжного печенья обычно применяется групповая упаковка изделий в пачки, а крекер предварительно отвешивают порциями и фасуют насыпью в пакеты из фольги, полимерной пленки или перлизовой пленки (флоу пак).

Особенности производства и потребления готовой продукции. В настоящее время затяжное печенье и крекер вырабатывают на непрерывных поточных линиях, обеспечивающих комплексную механизацию всех технологических процессов.

Ведущим комплексом производства затяжного печенья и крекера является получение многослойного пласта теста. Этот процесс связан с формированием двух типов структур: внутренней структуры слоев теста и многослойной макроструктуры пласта.

Формирование внутренней структуры слоев происходит при замесе затяжного и крекерного теста, когда создаются условия для более полного набухания белков муки. Этому способствуют малое количество сахара и жира в тесте, большая влажность, повышенная температура теста и продолжительный процесс. Такой режим замеса теста создает оптимальные условия для образования в тесте губчатой структуры клейковины, которая обусловливает специфические физические свойства затяжного и крекерного теста – упругость и эластичность.

Упругие свойства теста существенно влияют на процесс формирования тестовых заготовок. При приложении нагрузки заготовки принимают новую форму, но не способны ее сохранить после снятия нагрузки. Упругость теста проявляется в том, что заготовки после снятия нагрузки мгновенно восстанавливают прежнюю форму, а вследствие эластичности эта форма восстанавливается постепенно в течение некоторого промежутка времени.

В связи с тем, что изотропная внутренняя структура упругого теста не обладает пластичностью, возникает необходимость получения еще одного полуфабриката, из которого можно отформовать тестовые заготовки для выпечки изделий. Таким полуфабрикатом является многослойный пласт, образованный в результате многократной прокатки и складывания слоев теста.

В процессе прокатки тесто испытывает деформации сдвига и сжатия. Вследствие этого в тесте возникают продольные и поперечные напряжения, сопровождающиеся удлинением и расширением пласта теста. Если тесто подвергается прокатке в одинаково чередующихся направлениях, то возникшие при этом напряжения от вытяжки и сжатия, т.е. продольные, будут значительно превалировать над напряжениями поперечными, т.е. от расширения пласта теста. При этом происходит сокращение отформованных тестовых заготовок по длине с искажением их формы: квадрат превращается в прямоугольник, круг – в овал.

Поэтому при формовании многослойного пласта обеспечивают получение анизотропной макроструктуры. Для этого пласт теста подвергается прокатке с правильным чередованием поворотов теста на угол 90°. Напряжения, возникающие при этом, равномерно распределяются по продольным и поперечным осям пласта. Таким образом, анизотропная макроструктура пласта обеспечивает как динамическое, так и статическое равновесие сил, вызывающих деформации тестовых заготовок. После снятия нагрузки происходит одинаковое изменение длины и ширины заготовок без существенного искажения формы.

В пласте теста после прокатки, т.е. снятия нагрузки, происходит релаксация – уменьшение и выравнивание внутренних напряжений, вызывающих деформацию тестовых заготовок. Релаксация теста происходит и тогда, когда оно находится в покое после прокатки пласта. В зависимости от количества клейковины в тесте суммарная продолжительность его выдержки составляет от 2 до 3 ч. В результате упругая составляющая деформации уменьшается, а пластическая составляющая возрастает.

В условиях непрерывно-поточного производства возникает необходимость сокращения продолжительности выдержки теста. Для этого в затяжное и крекерное тесто на химических разрыхлителях вводят добавки, быстро ослабляющие упругость клейковины, например пиросульфит натрия. В дрожжевое крекерное тесто добавляют ферментные препараты (энзимы), которые ускоряют процесс брожения теста, ферментативный распад клейковины и ослабление ее упругости.

Многократная прокатка и складывание пластов затяжного и крекерного теста формируют его слоистую и пористую структуру. При прокатке происходит равномерное распределение воздуха: избыток воздуха удаляется, крупные воздушные полости измельчаются, благодаря чему тесто приобретает мелкопористую структуру. Одним из эффективных способов улучшения качества слоеного теста является введение жировой прослойки между пластами теста при складывании. Жир препятствует склеиванию пластов, которые при растягивании превращаются в тонкие слои.

Следует отметить, что даже после длительной обработки затяжного и крекерного теста проявление его упругих свойств сохраняется. Поэтому тестовые заготовки возможно получить только из калиброванного многослойного пласта методом резания. Заготовки имеют простую конфигурацию (круг, квадрат и т.п.), на их поверхности с помощью острого инструмента можно сделать лишь простейший рисунок или надпись. С целью выхода части газов, образующихся при разложении разрыхлителей, и удаления влаги тестовые заготовки необходимо прокалывать шпильками. При недостаточном количестве проколов печенье получается вздутым.

Для выпечки затяжного печенья и крекера применяется температурный режим выпечки-сушки, который отличается большей продолжительностью и сниженной температурой по сравнению с выпечкой других видов печенья. Это объясняется тем, что в затяжном тесте содержится больше влаги, подлежащей испарению. Снижение температуры позволяет увеличить продолжительность миграции влаги от внутренних слоев к поверхностным, так как с повышением температуры ускоряются структурные изменения в тесте, препятствующие удалению влаги.

Поэтому процесс выпечки затяжного печенья и крекера делят на пять периодов, которым соответствуют пять температурных зон пекарной камеры с определенными значениями относительной влажности. Конкретные значения параметров режима выпечки зависят от производительности печи, рецептуры и влажности теста и других факторов.

Особенности потребления затяжного печенья и крекера обусловлены незначительным содержанием жира и влаги: при соответствующей стойкости жира сроки хранения этих изделий достигают 6 мес.

Стадии технологического процесса. Производство затяжного печенья и крекера можно разделить на следующие основные стадии и операции:

– подготовка сырья к производству: хранение, темперирование, смешивание, просеивание сыпучих или фильтрование жидких видов сырья; измельчение и плавление твердых жиров; приготовление растворов пищевых добавок: соли, химических разрыхлителей и др.; приготовление дрожжевой разводки;

– дозирование рецептурных компонентов;

– приготовление эмульсии;

– замес теста;

– вылежка затяжного и крекерного теста на химических разрыхлителях для релаксации;

– выстойка крекерного дрожжевого теста для брожения и ферментации;

– приготовление многослойного пласта путем прокатки и складывания слоев теста;

– калибрование многослойного пласта и формование тестовых заготовок;

– выпечка и охлаждение тестовых заготовок;

– упаковывание готовых изделий в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства печенья выполняются при помощи комплексов оборудования для хранения, транспортирования и подготовки к производству муки, крахмала, сахара, жира и других видов сырья. Для хранения сырья используют мешки, металлические емкости и бункеры. Сыпучие компоненты в мешках транспортируют при помощи погрузчиков либо  без тары – нориями, цепными и винтовыми конвейерами. Жидкие компоненты и полуфабрикаты перекачивают насосами.

Замес затяжного или крекерного теста выполняется в тестомесильных машинах периодического действия, в которых рецептурные компоненты дозируют с помощью весовых дозаторов и объемных мерников. Для выстойки крекерного дрожжевого теста применяют подкатные дежи либо бродильные аппараты непрерывного действия.

Ведущий комплекс линии включает тестораскаточный агрегат непрерывного действия – ламинатор, систему калибрующих валков и формующую машину с режущим ротором.

Завершающие стадии технологического процесса выполняются на комплексе оборудования, включающем кондитерскую печь, охлаждающий конвейер, фасовочные машины и транспортирующие устройства.

На рис. 3.6 показана машинно-аппаратурная схема линии производства затяжного печенья и крекера.

Устройство и принцип действия линии. Жидкие рецептурные компоненты (молоко, меланж и др.) после фильтрации хранятся в расходных емкостях 5, из которых насосами 6 загружаются в объемные дозаторы (мерники) 2. Блоки жира растапливают и после фильтрации загружают в расходную емкость 9, снабженную обогревательной рубашкой. Из этой емкости расплавленный жир перекачивают насосом 7 в бункерные весы 1 либо путем переключения кранов 8 осуществляют циркуляцию жира. Она необходима в перерывах между операциями дозирования жира, а также если температура жира находится за пределами оптимального интервала 38…42 °С.

Просеянный сахар питателем 4 загружают в бункерные весы 3. Для приготовления затяжного и крекерного теста обычно применяют сахар-песок, так как по сравнению с сахарным тестом в затяжном содержится больше влаги, увеличены температура и продолжительность замеса, что улучшает условия растворения кристаллов сахара. Однако применение сахарной пудры предпочтительно.

Рис. 3.6. Машинно-аппаратурная схема линии производства затяжного печенья и крекера

Мука из разных партий с различным качеством клейковины, крахмал и измельченные возвратные отходы размещаются в бункерах 22. Для приготовления рецептурной смеси эти сыпучие компоненты в необходимых соотношениях выгружаются из бункеров 22 при помощи системы питателей 23, взвешиваются на весах 24 и накапливаются в производственном бункере 25. Из него при подаче сжатого воздуха в продуктопровод 27 и при переключении роторного питателя 26 взвешенная порция сыпучей мучной смеси подается в загрузочную воронку тестомесильной машины 17.

Эмульсию готовят в эмульсаторе 10, в который последовательно загружают рецептурные компоненты при непрерывном вращении месильной лопасти. Сначала загружают воду, жидкие компоненты и сахар, перемешивают их в течение 2…3 мин до полного растворения сахара, а затем добавляют жир, химические разрыхлители и ароматизаторы, продолжая перемешивать еще 3…4 мин.

Готовую эмульсию сливают в расходный бак 13, в котором она постоянно перемешивается при температуре 38…40 °С. Насосом 16 эмульсию через расходомер 14 дозируют в месильную машину 17 либо путем переключения кранов 15 осуществляют циркуляцию эмульсии в баке 13.

Замес теста производится в тестомесильной машине периодического действия 17. При непрерывном вращении месильных лопастей одновременно параллельными потоками в течение 4…6 мин загружают в машину 17 эмульсию и мучную смесь. Соотношение рецептурных компонентов должно обеспечить влажность теста для затяжного печенья в пределах 22…26 %. Температура теста поддерживается в интервале 38…40 °С. Продолжительность замеса затяжного теста составляет 15…18 мин и разделяется на две стадии: 0,5 мин при частоте вращения месильных лопастей 28 мин ^-1, а остальное время при частоте 56 мин ^-1. Конкретные значения влажности теста, температуры и продолжительности его замеса зависят от свойств муки, рецептуры и введенных добавок.

За несколько минут до окончания замеса непосредственно в тестомесильную машину 17 добавляют пиросульфит натрия в количестве 0,025…0,050 %. Максимальная дозировка этой добавки применяется для «сильной» муки с содержанием клейковины свыше 34 %. К концу замеса порошок пиросульфита натрия или его водный раствор необходимо равномерно распределить по всему объему теста.

Готовое тесто для затяжного печенья благодаря применению пиросульфата натрия не нуждается в выдержке. Его выгружают из тестомесильной машины 17 в подкатные дежи 18, которые затем закрепляют на подъемнике-дежеопрокидывателе 21. В зависимости от компоновки линии тесто может загружаться подъемником 21 непосредственно в приемную воронку ламинатора 29 либо перемещаться с помощью промежуточного конвейера 28 после опрокидывания дежи с тестом в воронку 19.

Замес крекерного дрожжевого теста в машине 17 начинается с загрузки дрожжевой разводки, затем при вращении месильных лопастей в течение 4…6 мин одновременно и параллельно подают порции эмульсии и мучной сыпучей смеси. В зависимости от рецептуры и свойств сырья получают дрожжевое тесто влажностью 26…30 % при температуре 26…30 °С в течение 15…18 мин.

Готовое дрожжевое тесто выгружают из машины 17 в подкатные дежи 18, из которых тесто при помощи подъемника 21 через воронку 20 загружается на пластинчатый конвейер 11 бродильного аппарата непрерывного действия 12. Этот аппарат снабжен автоматической системой поддержания оптимальных параметров воздушной среды в бродильной камере: температура 30±3 °С и относительная влажность 75±5 %. Конвейер 11 обеспечивает перемещение теста от входа к выходу аппарата 12 в течение 2 ч, необходимых для протекания процессов брожения и ферментации теста. Готовое крекерное дрожжевое тесто с конвейера 11 поступает на промежуточный конвейер 28 и затем загружается в приемную воронку ламинатора 29.

Тестораскаточная машина непрерывного действия – ламинатор 29 – состоит из нескольких пар гладких и рифленых валков и системы ленточных конвейеров, смонтированных на общей станине, снабженных регулировочными устройствами и контрольно-измерительными приборами. Ламинатор имеет две приемные воронки, дном каждой из них является пара валков. Они прокатывают две ленты теста, которые поступают на горизонтальный конвейер, накладываются друг на друга и вылеживаются. Затем трижды повторяется операция прокатки и вылеживания двуслойной ленты теста, при этом толщина слоев существенно уменьшается. На выходе из ламинатора выполняется операция многократного слоения полученной ленты с разворотом на 90° и формированием многослойного пласта теста.

Этот пласт калибруется по толщине тремя парами валков 30, соединенных короткими ленточными конвейерами 31. Толщина многослойного пласта постепенно уменьшается и доводится до размера, составляющего 0,5…0,3 толщины готовых изделий. Последняя пара валков имеет гладкие шлифованные поверхности и придает тесту глянец.

Для протекания эластичной деформации прокатанного пласта требуется определенный промежуток времени, поэтому пласт поступает на конвейер 32, длина которого подбирается в зависимости от физических свойств теста. Чтобы тесто не прилипало к валкам, на верхнюю поверхность пласта наносят муку, которая счищается цилиндрической щеткой 33.

Конвейер 34 подает калиброванный многослойный пласт теста под формующий ротор 35. Он представляет собой цилиндр диаметром около 80 мм, на котором закреплены матрицы с режущими кромками. В корпус каждой матрицы установлено донышко, к которому крепятся трафареты с рисунком и надписью, а также шпильки для прокалывания тестовой заготовки.

Отформованные тестовые заготовки перекладываются без нарушения рядности с конвейера 34 на сетчатый конвейер 38 печи 39. Просеченная лента многослойного пласта теста принимается конвейером 37 и передается на возвратный конвейер 36 для загрузки в одну из приемных воронок ламинатора 29.

Выпечка затяжного печенья продолжается 5…9 мин при следующих температурах по зонам (°С): 160…180; 280…290; 270…300; 260…290; 250…280. Для мелкого крекера этим параметрам соответствуют значения – 2,5…3,5 мин и 150…180; 200…215; 295…305; 275…285; 230…245 °С. Конкретные значения параметров выпечки зависят от производительности печи, рецептуры, размеров тестовых заготовок, влажности теста и готовых изделий и других факторов.

Выпеченное печенье предварительно охлаждается на выступающей части пода печи 40 и передается на многоярусный охлаждающий конвейер 41. На нем при естественных параметрах воздушной среды помещения цеха в течение 4…5 мин изделия охлаждаются до температуры 40…45 °С.

Устройство линии предусматривает три варианта упаковывания продукции в зависимости от ассортимента изделий. Крупные изделия правильной формы проходят два яруса охлаждающих конвейеров 41, 45 и снимаются на горизонтальный конвейер 42, поворачиваются укладчиком (стеккером) 44 на ребро и подаются в заверточную машину 46 для завертки в пачку. Последние на столе 47 укладывают в картонные короба. Мелкие изделия загружаются в фасовочную машину 43 для упаковывания в пакеты. Часть незавернутой продукции может загружаться в бункер 48, из которого изделия упаковывают непосредственно в торговую тару – картонные ящики и взвешивают на весах 49. Ящики с готовой продукцией укладывают на тележки или на конвейер и отправляют на склад.

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Печенье – мучное кондитерское изделия различной формы, небольшой толщины и низкой влажности, полученные в результате выпечки тестовых заготовок. Печенье состоит в основном из углеводов, белков и жиров, которые обеспечивают высокую пищевую и энергетическую ценность данного продукта. Вкусовые достоинства и усвояемость печенья организмом человека обусловлены тем, что готовые изделия отличаются хрупкостью и рассыпчатостью структуры, а также намокаемостью – способностью поглощать значительное количество воды.

Ассортимент массовых видов печенья и его разновидностей разделяется на две основные группы:

– изделия с изотропной структурой – сахарное и сдобное песочно-выемное печенье;

– изделия с анизотропной слоистой структурой – затяжное печенье, крекер, а также галеты (описание линии для производства изделий этой группы дается в разделе 3.6.).

Основным сырьем для приготовления сахарного печенья являются пшеничная мука высшего, первого или второго сортов, питьевая вода, сахар и сахаристые вещества (крахмальная патока, инвертный сироп или мед), твердые жиры (маргарин, кулинарный жир, сливочное, кокосовое или пальмовое масло). В рецептуры сахарного печенья включает также кукурузный крахмал, яйцепродукты (меланж или яичный порошок), коровье молоко и молочные продукты (сухое или сгущенное молоко), вкусовые и ароматические вещества (соль, пряности, ванилин или эссенции). Кроме того, для получения пористой структуры печенья в его рецептуры входят химические разрыхлители (пищевая сода и углеаммонийная соль).

Рецептуры для приготовления сдобного песочно-выемного печенья предусматривают более высокое (по сравнению с сахарным печеньем) содержание сахара и жира, применение пшеничной муки только высшего сорта, а также использование в качестве жира, как правило, сливочного масла.

Основным полуфабрикатом производства являются пластичное сахарное тесто, из которого ротационным способом формуют тестовые заготовки и выпекают из них готовые изделия.

При упаковке сахарного печенья применяются два основных метода. Первый метод предусматривает предварительную ориентацию изделий относительно друг друга и формирование из нескольких изделий пачки, которую затем заворачивают в два слоя бумаги – влагонепроницаемую подвертку и наружную этикетку. При таком методе упаковки предъявляются высокие требования к соблюдению точности массы, формы и габаритных размеров каждого штучного изделия.

Второй метод упаковки предусматривает фасование предварительно взвешенных порций мелкого сахарного или сдобного печенья насыпью в картонные коробки, металлические банки или пакеты из целлофана, кашированной фольги или полимерной пленки. Весовые и геометрические характеристики штучных изделий при таком методе упаковки существенной роли не играют.

Особенности производства и потребления готовой продукции. В настоящее время сахарное и сдобное песочно-выемное печенье вырабатывают на непрерывных поточных линиях, обеспечивающих комплексную механизацию всех технологических процессов.

Ведущим процессом производства является замес теста, который должен обеспечить заданные значения структурно-механических свойств этого полуфабриката. Во-первых, при формовании тесто должно иметь незначительную прочность, легко рваться и разделяться на части при запрессовывании порций в ячейки формующего ротора, но в то же время не прилипать к рабочим поверхностям формующей машины и транспортирующих устройств.

Во-вторых, тесто должно обладать пластичностью, хорошо воспринимать форму, придаваемую ячейками ротора, но при этом иметь формоудерживающую способность, чтобы исключать деформацию отформованных заготовок при их выемке из ячеек ротора, транспортировании и выпечке. Кроме того, после выпечки тестовых заготовок готовые изделия должны иметь необходимые потребительские свойства: хрупкость, рассыпчатость, намокаемость и др.

Приготовление теста с заданными структурно-механическими свойствами достигается определенным выбором состава и соотношения рецептурных компонентов, а также условиями их перемешивания. При замесе компоненты не только равномерно распределяются в объеме смеси, но и взаимодействуют между собой в процессе сложных коллоидно-химических преобразований. Ведущая роль в образовании теста принадлежит нерастворимым белкам пшеничной муки – глиадину и глютенину. При смешивании муки с водой эти белки поглощают влагу и образуют тончайшие нити и пленки, из которых формируется связанная масса, способная растягиваться, клейковина. В процессе смешивания клейковина склеивает между собой увлажненные зерна крахмала, содержащиеся в муке. Таким образом, при замесе получается тесто – своеобразная гетерогенная коллоидная масса, образованная набухшими белками и крахмалом муки.

При замесе сахарного теста создают условия, ограничивающие набухаемость коллоидов муки и образование упругих нитей клейковины. Для этого используется минимальное количество воды, снижается температура и сокращается продолжительность замеса теста. Кроме того, в рецептурах сахарного печенья применяются компоненты, ограничивающие поглощение воды частицами муки. Кондитерское мучное тесто, полученное при таких условиях, имеет низкую механическую прочность на разрыв и обладает значительной пластичностью. Такое тесто хорошо воспринимает и сохраняет придаваемую ему форму.

Рецептурные компоненты печенья влияют не только на пищевую ценность и вкусовые достоинства изделий, но и имеют технологическое назначение.

Хорошее сахарное печенье получается при использовании пшеничной муки со слабым и средним качеством клейковины. Заметное ухудшение качества печенья наблюдается при использовании муки с сильной клейковиной.

Вода является растворителем и необходимым компонентом образования коллоидной системы теста. Самая большая степень набухания компонентов муки наблюдается при использовании чистой воды. Связанное тесто можно получить только при достаточном увлажнении муки, благодаря чему создаются условия для склеивания набухших нитей клейковины с зернами увлажненного крахмала. Недостаточное количество воды при замесе теста приводят к образованию несвязанной массы увлажненного сырья.

Сахар, присутствующий в кондитерском тесте, ограничивает поглощение воды и набухаемость белков муки. Это делает тесто пластичным и вязким; избыток сахара приводит к прилипанию теста к рабочим поверхностям оборудования, а заготовки при выпечке расплываются. Изделия, приготовленные с большим количеством сахара без жира, имеют высокую твердость и подвержены растрескиванию.

Жир, адсорбируясь на поверхности твердых частиц теста, образует пленки, препятствующие проникновению растворов внутрь частиц. Вследствие этого ослабляется связь между частицами, уменьшается упругость клейковины и увеличивается пластичность теста, а изделия становятся хрупкими и рассыпчатыми.

Крахмал делает тесто пластичным, а изделия хорошо намокаемыми и хрупкими. На верхней поверхности заготовок при выпечке образуются декстрины, которые в обезвоженном состоянии имеют характерный блеск. Добавка крахмала свыше 13 % к массе муки придает изделиям повышенные хрупкость и плотность. Печенье при хранении будет растрескиваться.

Патока и инвертный сироп увеличивают пластичность теста, повышают намокаемость и гигроскопичность изделий. Применение патоки свыше 2 % придает тесту липкость и повышает его вязкость.

Меланж придает изделиям пористость и способствует фиксации структуры. Содержащийся в желтке яйца лецитин является естественным эмульгатором, обеспечивающим получение стойкой эмульсии с мелкими жировыми шариками. При приготовлении эмульсий, не содержащих меланж и молоко, специально добавляют эмульгаторы – преимущественно фосфатидные концентраты, содержащие лецитин.

Соль не только вкусовая добавка, но и вещество, повышающее растворимость сахарозы, что очень важно при производстве сдобного печенья.

Если бы из сахарного теста отформовали и выпекли заготовки, то получили бы плотный и плохо усвояемый продукт, не соответствующий потребительским свойствам печенья. Поэтому в рецептуру печенья включают химические разрыхлители – соли, которые, разлагаясь при выпечке, выделяют газообразные вещества, разрыхляющие заготовки, и придают изделиям пористую структуру.

Сахарное и особенно сдобное печенье отличаются высокими вкусовыми достоинствами и пищевой ценностью, имеют сроки хранения в упаковке от 15 до 90 сут, в зависимости от количества и стойкости жира, входящего в состав изделий.

Стадии технологического процесса. Производство сахарного печенья можно разделить на следующие стадии и основные операции:

– подготовка сырья к производству: хранение, смешивание, просеивание сыпучих или фильтрование жидких видов сырья: муки, сахарного песка, молока, патоки и др.; измельчение сахарного песка и транспортирование сахарной пудры; приготовление инвертного сиропа; измельчение и плавление твердых жиров; приготовление раствора пиросульфата натрия и др.;

– дозирование рецептурных компонентов;

– приготовление эмульсии;

– приготовление теста;

– формование теста;

– выпечка и охлаждение тестовых заготовок;

– упаковка изделий в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Начальные стадии технологического процесса производства сахарного печенья выполняются при помощи комплексов оборудования для хранения, транспортирования и подготовки к производству муки, крахмала, сахара, жира и других видов сырья. Для хранения сырья используют металлические емкости и бункера. Сыпучие компоненты транспортируются при помощи погрузчиков, норий, скребковых и винтовых конвейеров. Жидкие компоненты и полуфабрикаты перекачивают насосами. При подготовке сырья применяют просеиватели, смесители, темперирующие машины, фильтры, магнитные уловители и вспомогательное оборудование.

В состав комплекса оборудования для приготовления эмульсии входят весовые дозаторы и мерники, порционный эмульсатор и обогреваемый сборник с мешалкой.

Ведущий комплекс линии состоит из оборудования непрерывного действия: дозирующих устройств объемного типа для подачи на замес эмульсии и мучной рецептурной смеси, двухкамерной месильной машины и ротационной формующей машины.

Завершающие стадии технологического процесса выполняются на комплексе оборудования, включающем кондитерскую печь, охлаждающей конвейер, упаковывающие машины и транспортирующие устройства.

На рис. 3.5 показана машинно-аппаратурная схема линии производства сахарного печенья.

Устройство и принцип действия линии. При подготовке сырья муку разных партий смешивают в определенных пропорциях, осуществляя операции валки, затем просеивают, добавляют в нее крахмал и крошку (тонко измельченные возвратные отходы) и загружают мучную рецептурную смесь в расходный бункер 7. Сахар-песок предварительно измельчают в микромельнице 1, снабженной приемным бункером сахарной пудры. Неизмельченные кристаллы сахара не могут раствориться в процессе приготовления сахарного теста из-за ограниченного количества воды, но высокого содержания сахара, предусмотренных рецептурой, а также из-за малой продолжительности и низкой температуры при замесе. Перед подачей на производство все сыпучие компоненты проходят через магнитные уловители.

Твердые жиры предварительно растапливаются при температуре 50…60 °С, сухое молоко, пищевая сода и углеаммонийную соль по отдельности растворяют в воде при средних значениях температуры соответственно 35, 20 и 25 °С. Инвертный сироп приготовляют из сахара-песка.

Рис. 3.5. Машинно-аппаратурная схема линии производства сахарного печенья

Для приготовления эмульсии сахарную пудру дозируют бункерными весами 2; воду, расплавленные жиры, молоко и патоку (или инвертный сироп) подают через объемные металлические мерники 3, а остальные рецептурные компоненты предварительно взвешивают на почтовых или циферблатных весах 5 и подают на смешивание вручную.

Эмульсию приготовляют в эмульсаторе периодического действия 4. Последовательность загрузки компонентов и режим их перемешивания должны обеспечить оптимальные условия для растворения сахара и получения стойкой (нерасслаивающейся) эмульсии жиров в водном растворе других компонентов. В эмульсаторе 4 при вращении месильного вала с частотой 80 мин^-1 загружают воду, молоко, патоку и меланж, затем подают сахарную пудру и соль, продолжая перемешивать в течение 5…10 мин. После этого вводят жир с температурой 40 °С и смесь эмульгатора с жиром. В течение 7…10 мин смесь перемешивают до получения однородной консистенции и мелких жировых шариков. Чем выше дисперсность жира, тем устойчивее эмульсия. В конце перемешивания загружают разрыхлители и ароматические вещества. Готовую эмульсию перекачивают насосом 17 в промежуточный бак 6 и хранят при температуре не выше 30 °С и постоянном перемешивании.

Приготовление сахарного текста осуществляют в месильной машине непрерывного действия путем смешивания эмульсии с мучной рецептурной смесью. На вход камеры предварительного смешивания 9 месильной машины непрерывно подаются объемным дозатором 8 из бункера 7 мучная смесь, а насосом-дозатором 20 из бака 6 – эмульсия. В камере предварительного смешивания 9 мука и эмульсия перемешиваются в течение 30 с при частоте вращения месильного вала 80 мин^-1, а затем полученная смесь поступает на вход основной месильной камеры 10. В ней в течение 5…10 мин при частоте вращения второго месильного вала 8…12 мин^-1 происходит окончательный замес теста. Из месильной машины непрерывно выходит готовое тесто влажностью от 13,5 до 17,5 %.

Конкретные значения указанных параметров зависят от рецептуры печенья. Необходимо стремиться к минимальной продолжительности замеса, однако вполне достаточной для образования хорошо перемешанного пластичного теста.

Сахарное тесто конвейером 11 подается в загрузочную воронку 12 формующей машины. Основным рабочим органом этой машины является ротор 13, на поверхности которого имеются углубления (ячейки), выполненные по форме печенья. На дне ячейки часто делают рельефный рисунок или надпись, которые переносятся на поверхность отформованных изделий. Формующую машину комплектуют несколькими сменными роторами для изготовления печенья квадратной, прямоугольной, круглой или сложной фигурной формы.

При работе формующей машины тесто снизу загрузочной воронки 12 попадает в зазор между формующим ротором 13 и сопряженным с ним рифленым валком, захватывается ими и запрессовывается в ячейки ротора. Порция теста, запрессованная в ячейку, по размерам и форме соответствует готовому изделию и в ходе дальнейшего вращения ротора 13 извлекается из ячейки при помощи ленточного конвейера 14.

При контакте поверхности заготовки, запрессованной в ячейку ротора 13, с лентой конвейера 14, сила адгезии теста к ленте больше, чем к внутренним поверхностям ячейки. Поэтому при отходе ленты от поверхности ротора тестовые заготовки отлипают от ячеек ротора и остаются на ленте конвейера 14. С последнего заготовки перегружаются на печной конвейер 15, изготовленный из металлической сетки. При изъятии из ротора и размещении на конвейерах 14 и 15 сохраняется взаимное расположение и рядность тестовых заготовок.

Для выпечки тестовые заготовки подаются конвейером 15 в пекарную камеру 16 с газовым, электрическим или инфракрасным обогревом. Процесс выпечки заготовок в основном сводится к прогреву теста и удалению из него избытка влаги, в результате которых происходят сложные физико-химические и коллоидные превращения, обусловливающие образование изделий со свойственным им вкусом и структурой. Влажность тестовых заготовок уменьшается за счет испарения влаги из поверхностных слоев. Обезвоживание теста может происходить до определенного предела, так как при значительном снижении влажности температура поверхностных слоев настолько быстро и значительно повышается, что приводит к обугливанию поверхности печенья.

Выпечка печенья в отличие от выпечки хлеба является комбинированным процессом выпечки – сушки.  Обезвоживание тестовых заготовок проходит неравномерно, и общую продолжительность выпечки каждой заготовки можно разделить на три периода в пропорции 1 : 2 : 1. Период I характеризуется нарастающей скоростью удаления влаги, период II – постоянной скоростью влагоотдачи. В течение обоих этих периодов осуществляется процесс выпечки заготовок, при котором происходит прогрев теста с испарением влаги из поверхностных слоев, но отсутствует миграция влаги от внутренних слоев к поверхности. В результате этого количество влаги в центральных слоях не только сохраняется постоянным, но даже увеличивается за счет миграции влаги от периферийных к центральным слоям. Затем наступает период III, при котором скорость влаги отдачи сначала снижается, а затем стабилизируется на более низком уровне. В течение этого периода осуществляется сушка заготовок путем миграции влаги от внутренних слоев к поверхностным.

В соответствии с периодами выпечки печенья пекарная камера по длине разделена на три зоны с различными режимами тепловой обработки тестовых заготовок: 130…200 °С, 200…350 °С и 130…250 °С. В зависимости от рецептуры и размеров печенья, а также от производительности линии устанавливают конкретные оптимальные значения температуры в каждой из трех зон.

Вначале процесс выпечки происходит при высокой относительной влажности (60…70 %) за счет увлажнения первой зоны пекарной камеры паром, который конденсирует на относительно холодную поверхность тестовых заготовок. При этом выделяется скрытая теплота конденсации, равная теплоте парообразования. За счет этой теплоты ускоряется подогрев заготовки. Кроме того, увлажнение поверхности заготовок предотвращает преждевременное образование корки, которая затруднила бы удаление влаги из внутренних слоев заготовки.

В первой зоне температура поверхности заготовки достигает 100 °С, а центрального слоя – только 70…80 °С. От более нагретой наружной поверхности часть влаги испаряется, а другая часть устремляется к внутреннему, менее нагретому слою.

Во второй зоне под действием высокой температуры происходят сложные коллоидные и физико-химические изменения в тестовой заготовке. При температуре свыше 70 °С белковые вещества теста денатурируют и коагулируют, освобождая воду, поглощенную с раствором при набухании. Выделившаяся вода при высокой температуре приводит к частичной клейстеризации крахмала.

При температуре 60 °С заканчивается разложение углеаммонийной соли, сопровождающееся выделением аммиака и диоксида углерода, а при 80…90 °С – пищевой соды с выделением диоксида углерода. С увеличением температуры образующийся газ, а также пар влаги расширяются, формируют пористую структуру, увеличивают объем тестовых заготовок.

Одновременно разложение химических разрыхлителей усиливает процесс коагуляции белков и клейстеризации крахмала, что приводит к образованию губчатой структуры, на развитой поверхности которой адсорбируется жидкий жир.

В третьей зоне температура наружной поверхности заготовок достигает 160…175 °С, а внутренних слоев – только 100…105 °С. При таком перепаде температур происходит равномерное удаление влаги. Она перемещается с постоянной скоростью под действием градиента влажности, замедленного градиентом температуры. Этот режим выпечки часто называют выпечкой-сушкой.

К концу третьей зоны температура поверхности заготовки снижается до 145 °С. Постепенно уменьшается перепад температуры между наружным и внутренним слоями заготовки. Одновременно снижается скорость обезвоживания заготовки и выравнивается влажность по ее толщине.

В процессе прогрева тестовые заготовки очень быстро, примерно через одну минуту, начинают увеличиваться в объеме и незадолго до окончания выпечки наступает стабилизация структуры и формы изделий. Однако в момент выхода из пекарной камеры 16 изделия имеют высокую температуру: на поверхности 118…120 °С, внутри не менее 100 °С. При таких значениях температуры изделия обладают малой прочностью, их трудно снять с печного конвейера 15 без нарушения их формы и нижней поверхности. Поэтому часть конвейера 15 выступает за пределы пекарной камеры 16 и размещается в камере предварительного охлаждения 19. В ней изделия около одной минуты обдуваются воздухом из помещения цеха при помощи вентилятора 18. За это время температура изделий снижается до 50…70 °С. Они приобретают прочность, достаточную для перегрузки на конвейер 21, на котором они охлаждаются до температуры 35…45 °С. Затем печенье проворачивают укладчиком 22 (вал с зубцами) в положение «на ребро» и окончательно охлаждают на конвейере 23.

Продолжительность охлаждения изделий зависит от температуры и скорости охлаждающего воздуха и обычно составляет 5…10 мин. При температуре охлаждающего воздуха ниже температуры помещения могут возникать трещины в изделиях. С повышением скорости охлаждающего воздуха быстрее идет охлаждение печенья и прекращается процесс удаления влаги.

В зависимости от рецептуры влажность готового печенья должна быть от 3,5 до 6,0 %. Недовыпеченные изделия могут растрескиваться, так как повышенное количество неравномерно распределенной влаги в изделиях вызывает деформирующие напряжения. Растрескивание обычно обнаруживается в процессе хранения упакованных изделий.

Для упаковки печенье поступает в питатель 24 заверточной машины 25. В этой машине из ориентированных изделий формируются пачки, которые заворачиваются в два слоя бумаги: влагонепроницаемую подвертку и красочную этикетку. В последнее время широко применяют фасовочные машины для упаковки печенья в пакеты из комбинированной перлизовой пленки (флоу пак). На столе 26 пачки или пакета вручную укладывают в картонные ящики, которые затем оклеивают и маркируют в машине 27. Упакованную продукцию укладывают на конвейер или поддоны для отправки на склад.

Поточное производство сдобных песочно-выемных видов печенья осуществляется на тех же линиях, что и для сахарного печенья по аналогичной технологии.