Повышение стойкости карамельной массы к кристаллизации

Как указано выше в карамельном производстве используют антикристаллизаторы, обеспечивающие определенное содержание редуцирующих веществ (не более 22%) и минимально возможную гигроскопичность изделий. Гигроскопичность карамели при хранении становится причиной кристаллизации сахарозы. Все эти свойства определяются изменениями сахаров.

Химические изменения сахаров при нагревании их водных растворов в кислой и нейтральной средах могут быть представлены следующей упрощенной схемой последовательной реакции:

инверсия - H₂O

Сахароза глюкоза + ангидриды оксиметилфурфурол фруктоза сахаров

продукты конденсации красящие муравьиная и

(реверсии) (гуминовые) левулиновая

вещества кислоты

Изменение сахаров начинается с реакции гидролиза сахарозы. Катализатором этой реакции служат ионы Н. Образуется таутомерная смесь а- и в-циклических и алифатических Д-глюкозы и Д-фруктозы. Полученные моносахариды быстро разлагаются. От их молекул отщепляются 1-2 молекулы воды и образуются ангидриды сахаров, обладающие повышенной реакционной способностью. Далее они изменяются в двух направлениях:

1.образуются более сложные молекулы в результате взаимодействия молекул ангидридов друг с другом или с неизменными моносахаидами. Образующиеся вещества называются продуктами конденсации или реверсии.

2.из ангидридов при продолжительном тепловом воздействии отщепляется 3-я молекула воды и образуется оксиметилфурфурол. При дальнейшем нагревании оксиметилфурфурол распадается с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной и левулиновой кислот или образовывать окрашенные соединения - красящие и гуминовые вещества.

Скорость изменения фруктозы в 7 раз превышает скорость изменения глюкозы.

Моносахариды и продукты их распада оказывают влияние на физико-химические свойства карамельных сиропов, карамельной массы и готовой продукции. Направленность влияния различна:

Ангидриды сахаров и продукты конденсации обладают антикристаллизационными свойствами и оказывают положительное влияние на свойства сиропов, карамельной массы и карамели. Условно эти вещества называют первичными продуктами изменения сахаров. Таким образом, они повышают устойчивость карамели против кристаллизации.

Оксиметилфурфурол, красящие, гуминовые вещества оказывают отрицательное влияние на качество полуфабрикатов и карамели, повышая гигроскопичность; красящие, гуминовые вещества имеют коричневую или черную окраску и ухудшают внешний вид изделий. Условно эти вещества называют вторичными продуктами изменения сахаров. По изменению окраски можно судить и о гигроскопичности карамели: темноокрашенная карамель имеет повышенную гигроскопичность.

Муравьиная и левулиновая кислоты повышают кислотность и могут ускорять процесс гидролиза сахарозы и способствовать образованию продуктов изменения сахаров, т.е. оказывают отрицательное влияние. Кислоты принято называть конечными продуктами распадов сахаров.

Большое значение имеет знание условий, при которых образуются те или иные продукты распада сахаров. Продукты распада в небольшом количестве могут содержаться в сахаре-песке недостаточной очистки, вноситься в сахаро-паточно-инвертные растворы с патокой, инвертным сиропом, сахаром-песком. При нагревании и уваривании карамельных сиропов гидролиз сахарозы, декстринов и мальтозы начинается при 100^оС повышением температуры до115-125^оС. и продолжительном нагревании эти процессы ускоряются, происходит также распад моносахаридов. При нагревании растворов невысокой концентрации (10-30%) легко образуется оксиметилфурфурол. При нагревании высококонцентрированных растворов (70-80% концентрации) оксиметилфурфурол образуется с трудом, и наоборот ,в больших количествах образуются ангидриды и продукты конденсации. Какой вывод можно сделать с учетом сказанного

Можно сделать вывод о целесообразности сокращения длительности теплового воздействия на сахара, даже за счет увеличения степени нагрева, и повышения концентрации. При этом повышается стойкость карамельной массы к кристаллизации.

2.3 Влияние обработки карамельной массы (вытягивание на тянульной машине, проминка, охлаждение) на её физико-химические свойства (гигроскопичность, вид структуры, реологические свойства)

При уваривании карамельных сиропов до карамельной массы, несмотря на кратковременность процесса, продолжаются химические изменения сахаров. Количество редуцирующих веществ в ней увеличивается на 1.5-3.0% , а цветность возрастает на 30-34%. На накопление продуктов глубокого распада сахаров существенное влияние оказывает способ уваривания карамельной массы. Наибольшее количество продуктов глубокого распада сахаров накапливается при уваривании карамельной массы в змеевиковой варочной колонке при атмосферном давлении. Это объясняется тем, что при повышении температуры на каждые 10^оС константа скорости распада моносахаридов (и других реакций) увеличивается в 2-4 раза. Физико-химические свойства карамельной массы изменяются и после ее приготовления, меняются отдельные физико-химические показатели. Особенно наглядно меняются такие показатели, как вязкость в процессе охлаждения, и гигроскопичность - при вытягивании карамельной массы на тянульной машине.

Карамельная масса, выгружаемая из змеевикового вакуум-аппарата, представляет собой вязкую жидкость, обладающую текучестью. Карамельная масса ,приготовленная по нормальной рецептуре, с влажностью 2.7 процента при 120^оС имеет вязкость, равную 64 Па·с. Вязкость карамельной массы меняется в зависимости от температуры, содержания влаги и патоки. В обратной зависимости от температуры находится скорость кристаллизации массы. Наиболее опасной температурой для кристаллизации массы является температура 125-130^оС, т.к. в этом случае она имеет наименьшую вязкость. Появление отдельных зародышей кристаллов может привести к засахариванию массы и получению вместо аморфной карамельной массы брака. Поэтому необходимо быстрое охлаждение карамельной массы. При этом вязкость ее резко возрастает, а скорость кристаллизации замедляется. В промышленности чтобы сохранить карамельную массу в аморфном состоянии, ее быстро охлаждают до температуры 85-90^оС. При температуре 90^оС. карамельная масса с влажностью 2.7% имеет вязкость около 5000 Па·с. При такой высокой вязкости скорость кристаллизации сахарозы в карамельной массе практически равна нулю. При указанной температуре меняются реологические свойства карамельной массы. Она приобретает вязко-пластичные свойства, необходимые для последующей обработки и подготовки к формованию (проминка, вытягивание и др. ).При температуре 35-40^оС карамельная масса приобретает твердость, хрупкость, стекловидность.

Физико-химические и реологические свойства карамельной массы изменяются в процессе обработки на тянульной машине. Изменения эти связаны с образованием капиллярно-пористой структуры и насыщения ее воздухом. Меняется относительная плотность массы. Она снижется с 1.54 до 0.93,т.е.становится более легкой. Вместе с воздухом в массу попадает влага и адсорбируется на внутренней поверхности капилляров. Влажность массы возрастает на 1 процент. Механическая обработка карамельной массы способствует образованию центров кристаллизации. Поскольку влага мигрирует внутрь массы карамель из тянутой карамельной массы ,несмотря на ее повышенную гигроскопичность и влажность, имеет меньшую намокаемость и липкость. В тянутой карамельной массе процесс кристаллизации протекает более быстро и по всему объему. В карамели из нетянутой карамельной массы кристаллизация сахарозы начинается, прежде всего, в поверхностном слое. Образующиеся кристаллы более крупные и правильной формы.

Таким образом тянутая карамельная масса по основным физико-химическим показателям (влажность, структура, плотность, способность кристаллизации и др.). отличается от свойств нетянутой карамельной массы. В процессе вытягивания увеличивается вязкость карамельной массы до 120 кПа·с за счет снижения температуры до 80 ºС.