Процессы кристаллизации сахарозы при производстве помадных масс

Помада – это продукт кристаллизации сахарозы из пересыщенных сахаро-паточных или сахаро-молочно-паточных сиропов. Она представляет собой гетерогенную систему, состоящую из трёх фаз: твёрдой, жидкой и газообразной.

Твердая фаза помады представлена различными по размеру кристаллами сахарозы. Жидкая фаза помады – физически однородная, но по химическому составу сложная фаза, состоящая из нескольких компонентов. Состав жидкой фазы зависит от рецептуры помады, но в основном представляет собой раствор сахарозы, глюкозы, мальтозы, фруктозы, декстринов и небольшого количества продуктов разложения сахаров, а при получении помад молочных также- раствор лактозы, молочного белка и продуктов сахаро-аминной реакции.

Газообразная фаза – это пузырьки воздуха, которые образуются в результате интенсивного перемешивания сиропа в помадосбивальных машинах.

Основное влияние на консистенцию и качество помады оказывает соотношение между твёрдой и жидкой фазами и химический состав жидкой фазы, от которого зависят растворимость сахарозы в жидкой фазе и ее вязкость.

Кристаллы твердой фазы помады находятся в окружении жидкой фазы, которую можно назвать межкристальным сиропом и является пересыщенным раствором сахарозы в присутствии других сахаров.

Таким образом, раствор, насыщенный относительно мелких кристаллов, является пересыщенным относительно крупных. Мелкие кристаллы обладают большей растворимостью, чем крупные. Если кристаллы различного размера находятся в соприкосновении с насыщенным раствором, то более крупные будут самопроизвольно расти за счет равновесия или растворения мелких кристаллов.

На кристаллизацию сахарозы при помадообразовании основное влияние оказывают степень пересыщения сахаро-паточных растворов, их вязкость и температура, а также интенсивность перемешивания.

С увеличением пересыщения скорость кристаллизации растет. Начальная концентрация растворов сахарозы (начальная величина персыщения) оказывает основное влияние на кинетику кристаллизации. Увеличение начального пересыщения сокращает продолжительность латентного периода , происходит более быстрое и резкое падение концентрации и образуется в большем количестве центров кристаллизации. Процесс кристаллизации заканчивается быстрее.

Начальная концентрация сахаро-паточного сиропа, как и степень его пересыщения оказывает большое влияние на образование твердой фазы в процессе кристаллизации.

Кинетика кристаллизации сахарозы в процессе помадообразования состоит в следующем. На стадии латентного периода не происходит образование кристаллов сахарозы, сироп охлаждается и переходит в состояние пересыщения, которое является неустойчивым. Далее (на 2-ом) участке происходит образование центров кристаллизации и бурный рост достигших критического значения кристаллических зародышей. Третий участок кривой асимптотически приближается к равновесному содержанию твердой фазы.

Следовательно, процесс помадообразования в промышленности зависит в большей степени от исходной концентрации сиропа, а увеличение начальной концентрации сиропа способствует увеличению содержания твёрдой фазы в помаде.

Для получения помады мелкокристаллической структуры необходимо проводить предварительное переохлаждение сиропов с последующим механическим воздействием или создание условий быстрого переохлаждения с последующим интенсивным перемешиванием. Основной путь интенсификации процесса помадообразования является быстрое переохлаждение сиропа в тонкой пленке, т.е. в пленочных аппаратах-кристаллизаторах путём распыления уваренного сиропа.

Температура сбивания помадного сиропа оказывает существенное влияние на процесс кристаллизации сахарозы и качество готового продукта. С повышением температуры скорость кристаллизации сахарозы увеличивается. Чем ниже конечная температура охлаждения помадного сиропа, при которой происходит кристаллизация сахарозы, тем меньше величина кристаллов твёрдой фазы.

Вязкость насыщенного раствора сахарозы является одним из важнейших факторов, замедляющих процесс кристаллизации сахарозы. Однако вязкость не является самостоятельным фактором, а зависит от степени пересыщения, температуры, концентрации несахаров и их состава.

Начало кристаллизации сахарозы замедляется при добавлении в её растворы глюкозы, мальтозы, фруктозы, инвертного сиропа, сорбита и т.д. Образование центров кристаллизации и твердой фазы помады протекает более интенсивно при кристаллизации сиропов с меньшим содержанием патоки, а готовая помада характеризуется различным содержанием твердой фазы.

По мере увеличения твердой фазы кристаллизуемый сироп приобретает всё более пластичную кремообразную консистенцию с большим содержанием мелкокристаллических фракций.

Инвертный сироп задерживает в значительно меньшей степени рост кристаллов, чем патока, что объясняется значительно меньшей вязкостью сахаро-инвертных сиропов по сравнению с сахаро-паточными.

Из всех углеводов наиболее сильное тормозящее действие на кристаллизацию сахарозы оказывают декстрины, наименьшее – мальтоза.

Интенсивность перемешивания помадного сиропа ускоряет процесс помадообразования и ведет к образованию более мелкихкристаллов. Оптимальная частота вращения мешалки помадосбивального агрегата должна быть 400 об/мин.