Tehnologia si Controlul Calitatii Produselor de Caramelaj

____________________________________________________________________

2. Tehnologia i controlul calitii produselor de caramelaj 2.1 Clasificare. Produsele de caramelaj cunoscute sub denumirea general de bomboane se obin prin modelarea masei de caramel rezultate la fierberea i concentrarea unui sirop de zahr i glucoz/zahr invertit cu/fr alte materiale necesare nveliului / umpluturii. Produsele de caramelaj se pot clasifica din mai multe puncte de vedere cum ar fi: Dup compoziie: simple (100% mas caramel):

- acidulate; - neacidulate. - cu umpluturi(70-75% mas caramel): - lichide (sirop, lichior);

- semilichide (creme);

- moi (fructe, jeleuri, rahat, fondant);

- tari (caramel, crocant, smburi grai).

Dup gradul de prelucrare al masei de caramel, bomboanele pot fi:

- cu mas frmntat(sticloas); - cu mas tras(mtsoas).

Dup profilul lor, bomboanele sunt clasificate n: - Dropsuri, cu profil bombat; - Masate, cu profil tip figurine;

- Rolsuri, cu profil I i cilindric;

- Rocsuri, cu profil cilindric.

Procesul tehnologic de fabricaie a bomboanelor cuprinde urmtoarele faze: Pregtirea i dozarea materiilor alimentare; Prepararea siropului de bomboane; Prepararea masei de caramel; Prepararea umpluturilor;

Prelucrarea masei de caramel; Formarea i rcirea bomboanelor; Finisarea bomboanelor;

Ambalarea, depozitarea i livrarea bomboanelor. 2.2 Caracteristicile materiilor alimentare

Zahrul constituie materialul de baz, cel mai important din industria produselor zaharoase. Conform Ordinului 269/2003 privind natura, coninutul i originea unor zaharuri destinate consumului uman aceste produse trebuie s corespund urmtoarelor definiii i caracteristici:

1. Zahr semialb zaharoz purificat i cristalizat, polarizaie (min.99,5 0 Z), zahr invertit (max. 0,1%), umiditate (max. 0,1%);

2. Zahr sau zahr alb zaharoz purificat i cristalizat, polarizaie(min.99,7 0 Z), zahr invertit (max.0,06%), umiditate (max. 0,06%), culoare (max.9 puncte);3. Zahr extra alb are caracteristicile zahrului alb la care se adaug culoare(max. 4 puncte), cenu conductometric (max. 6 puncte), culoare n soluie (max. 3 puncte);4. Soluie de zahr soluie apoas de zaharoz cu: substan uscat (min.62%), zahr invertit (max.3% s.u.), cenu conductometric (0,1%s.u.), culoare n soluie (max. 45 uniti ICUMSA);5. Soluie de zahr invertit soluie apoas de zaharoz parial invertit prin hidroliz cu: substan uscat (min. 62%), zahr invertit (3-50%s.u.), cenu conductometric (max. 0,4% s.u.);6. Sirop de zahr invertit soluie apoas de zaharoz, posibil cristalizat, parial invertit prin hidroliz cu: substan uscat (min.62%), zahr invertit (> 50% s.u.), cenu conductometric (max. 0,4% s.u.);

7. Sirop de glucoz soluie apoas purificat i concentrat de zaharuri nutritive obinut din amidon i/sau inulin cu un coninut de substan uscat (min. 70%);

8. Sirop de glucoz concentrat sirop de glucoz parial concentrat cu un coninut de substan uscat (> 93%);9. Dextroz sau dextroz monohidratat D-glucoz purificat i cristalizat cu o molecul de ap de cristalizare cu: dextroz (D-glucoz) (min. 99,5% s.u.), substan uscat (min. 90%), cenu sulfatat (max. 0,25% s.u.);10. Dextroz sau dextroz anhidr D-glucoz purificat i cristalizat fr ap de cristalizare cu : substan uscat (98%), dextroz (D-glucoz) (min 99,5% s.u.), cenu sulfatat (max.. 0,25% s.u.);11. Fructoz D-glucoz purificat i cristalizat cu: fructoz (min.98%), glucoz (max. 0,5%), umiditate (max. 0,5%), cenu conductometric (max.0,1%). Mierea de albine, conform STAS 784/2-1989, trebuie s ndeplineasc urmtoarele nsuiri:

- organoleptice: culoare (de la incolor,galben pn la brun), miros i gust (plcut aromat, dulce; - fizico-chimice: umiditate (max. 20%), aciditate (4-5 grade), zahr invertit (min.60- 70%), zaharoz (max. 5-10%), cenu (max. 0,5-1,0), HMF (max. 1,5mg % g),

ageni de falsificare (lips);

- igienice : NTM ( 3mg/kg, plumb >10mg/kg, cadmiu i mercur cte> 1mg/kg.

Coloranii, conform Directivei 94/36/EC se utilizeaz pn la un nivel maxim de 300mg/kg cu excepii la: galben oranj S (E 110), azorubin (carmoizin) (E 122), ponceau HR (E 124), brun HT (E 155) care se utilizeaz pn la 50 mg/kg sau 50 ml/l.

Acidulanii (acid tartric, acid citric) trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: puritate (min. 99,5%), cenu (max.0,3%), metale grele (Pb, Cu) (max. 15mg/kg), arsen (1mg/kg), acid oxalic (absent). 2.3 Caracterizarea proprietilor zahrului i a soluiilor de zaharoz

Solubilitatatea se poate defini ca fiind nsuirea a dou sau a mai multor substane de a forma ntre ele o dispersie omogen, molecular sau coloidal. Formarea soluiei are loc fr reacii chimice, dar este nsoit de o scdere a energiei libere termodinamice a sistemului. Capacitatea diferitelor sisteme de a forma soluii este limitat de legea fazelor. O reprezentare complet a relaiilor de solubilitate este posibil numai prin diagramele de faze, care redau numrul, compoziia i cantitatea relativ a fiecrei faze prezente, la toate temperaturile, ntr-un sistem care conine componentele n anumite proporii specificate.

Solubilitatea zahrului se determin ca raport al activitii dintre moleculele dizolvatorului i a dizolvatului i a interaciunilor dintre ele, sub aciunea unor factori cum ar fi, temperatura i presiunea. Ea se poate exprima sub form:

masic (n g/100- grame de substan anhidr la 100g soluie);

molar sau molal (nr.moli substan solubilizat /1l sol.sau nr. moli/1kg sol.)

Durata de solubilizare a zaharozei depinde de tipul agitatorului, capacitatea aparatului, ciclul de fabricaie, consumul de agent termic i de granulozitatea particulelor. Dependena solubilitii zaharozei de temperatur a fost stabilit de Kaganof sub forma:

Cs = A exp.[-Q/RT] unde:Cs-concentraia soluiei saturate;

A exp.-constant;

Q- cldura de solubilizare a zaharozei;

R- constanta gazelor [J/kg K]

T- temperatura n [K]. Solubilitatea zaharozei n ap se calculeaz cu formula:

S = 64,397 + 0,0721 t + 0,002057 t2 + 9,035 x 10 -6 [%] unde:

t temperatura n [0C]

Soluiile utilizate n industria produselor zaharoase sunt formate din mai multe componente n care predomin zaharoza, a crei solubilitate n ap este influenat de celalalte zaharuri i nezaharuri. De propria solubilitate depinde n mare msur concentraia siropului, temperatura lui de fierbere, cristalizarea n masa de fondant, bomboane i caramele.

Indicele de baz a solubilitii zaharozei n soluii cu mai multe componente este coeficientul de saturaie care se exprim prin:

= solubilitatea zaharozei n soluia dat la t 0C = H1 solubilitatea zaharozei n apa pur la t 0C H0

Coeficientul de saturaie ne arat de cte ori mai mult sau mai puin zaharoz a fost solubilizat n soluia cercetat fa de cea n apa pur. Determinarea lui este important pentru exprimarea suprasaturaiei soluiilor de zaharoz (sirop de glucoz sau sirop invertit) n masa de fondant. Deoarece echilibrul de saturaie se atinge ntr-un timp foarte lung se recomand ca s se exprime n funcie de raportul nezahr/ ap. n acest caz funcia nu mai depinde de temperatur ci numai de concentraia i natura amestecului. Prezena glucozei, fructozei, maltozei conduce la micorarea solubilitii n sistem. Siropul de glucoz reduce coeficientul de saturaie ntr-un grad mai mare dect siropul de zahr invertit. S-a stabilit o scar a gradului de influen a componentelor asupra solubilitii zaharozei (n ordine descresctoare: dextrine din amidon de cartofi - dextrine din amidon de porumb- sirop invertit fructoz - maltoz).Toate aceste efecte se datoreaz capacitii de hidratare a acestor componente prin care apa i pierde capacitatea de solubilizare a zaharozei. S-a stabilit c produsele de reversie mresc solubilitatea glucozei. Coeficientul de saturaie a glucozei n prezena acestor componente variaz ntre 1,04- 1,06 iar al zaharozei n soluiile de zahr- sirop de glucoz i zahr- sirop zahr invertit este < 1 care scade rapid odat cu mrirea raportului nezahr / ap. Dac apa de solubilizare conine sruri alcaline solubilitatea zaharozei crete.

Hidratarea zaharozei Soluiile apoase de zaharoz se abat de la legea lui Raoult datorit capacitii de atracie molecular repartizate n soluie deci tendinei de rehidratare.

Capacitatea de hidratare este determinat de prezena gruprilor -OH,-COOH care au capacitatea de a forma legturi de hidrogen cu moleculele apei. Efectul de hidratare se caracterizeaz prin cifra de hidratare prin care se nelege cantitatea de ap reinut de substana solubilizat.

Gradul mediu de hidratare se exprim prin gramele de ap necesare pentru un gram sau un mol de substan.

Pentru calcularea gradului de hidratare a zaharozei se utilizeaz urmtoarea relaie:

W= 0,5 / c ; c concentraia zaharozei (moli/l);

W apa de hidratare.

O molecul de zaharoz la temperatura de 200C leag 4,5 molecule de ap. Hidratarea total a acesteia este de 6-8 molecule de ap.

Gradul de hidratare a zaharozei n aceleai condiii este mai mare dect a glucozei i fructozei. Ridicarea temperaturii la o concentraie constant a soluiei conduce la reducerea gradului de hidratare a apei legate de moleculele de zaharoz. Pentru sistemul soluiei de zaharoz cu mai multe componente, gradul mediu de hidratare depinde de temperatur, concentraie i raportul cantitativ dintre componente. n funcie de compoziia produsului finit se va stabili gradul mediu de hidratare i regimul tehnologic de fabricaie.

Vscozitatea soluiei de zaharoz Este influenat de gradul de hidratare al moleculelor i de concentraia zaharozei. Odat cu mrirea concentraiei zaharozei se micoreaz gradul de hidratare al moleculelor datorit eliberrii forelor de atracie iar vscozitatea crete. Mrirea vscozitii comparativ cu a concentraiei zaharozei nu este liniar, ea fiind influenat de capacitatea de hidratare.

Practic s-a dedus c vscozitatea soluiei saturate de zaharoz scade odat cu creterea temperaturii pn la 700C, dup care n intervalul 70 - 900C ea ncepe s creasc.

Soluiile de zaharoz n amestec cu sirop de glucoz sau cu alte zaharuri sunt mai vscoase dect cele pure de zaharoz datorit mririi concentraiei totale de substan uscat n sistem raportat la unitatea de ap. Prezena dextrinelor n soluii de zaharoz imprim un caracter coloidal i mrete vascozitatea.

Siropul invertit ntr-o soluie de zaharoz conduce la mrirea vscozitii sistemului iar cel format n timpul prelucrrii termice la micorarea acesteia.

Soluii apoase suprasaturate de zaharoz. Cristalizarea zaharozei. n funcie de concentraia zaharozei, la temperatur constant, soluiile pot fi : nesaturate, saturate, suprasaturate. Cele nesaturate conin molecule de zaharoz mai hidratate i dispuse la distan unele de altele. La soluiile saturate gradul de hidratare este redus iar sub aciunea forelor intermoleculare se pot forma asociaii de molecule. ntre faza lichid i cea solid se desfoar un proces de solubilizare i de cristalizare care sunt ntr-un echilibru dinamic. Soluiile care conin o cantitate mai mare de zaharoz solubilizat dect cea saturat se numesc suprasaturate. Aceste soluii se obin prin evaporarea apei prin fierbere (la t= ct.), sau prin rcirea acesteia. Gradul de suprasaturare se poate exprima prin coeficientul de suprasaturare () care arat de cte ori n soluia dat se gsete mai mult substan solubilizat fa de soluia saturat la aceeai temperatur i se calculeaz cu relaia:

= H / H1 unde:

H- solubilitatea n soluia analizat (g subst./ unitatea de ap);

H1 solubilitatea de saturaie (g subst. / unitatea de ap).

Pentru soluiile saturate coeficientul de suprasaturaie =1 iar pentru cele suprasaturate >1.

Soluiile suprasaturate de zaharoz nu sunt stabile, dar printr-o serie de condiii acestea pot deveni stabile fr modificri eseniale, ntr-o anumit perioad de timp. Trecerea de la starea de neechilibru la starea de echilibru este posibil prin cristalizarea excesului de substan solubilizat. Analiznd diagrama de stabilitate a soluiilor suprasaturate (fig.2.1) se pot face cteva deducii legate de comportarea soluiilor de zaharoz din sistem. Aceast diagram prezint trei zone de suprasaturaie difereniate prin fenomenul fizic numit cristalizare. Cnd suprasaturaia este foarte ridicat i substanele dizolvate formeaz spontan cristale solide, soluia este n zona labil. Cnd suprasaturaia este moderat ( = 1,2-1,3) soluia este n zona critic unde prin introducerea cristalelor se va declana cristalizarea secundar. Cnd suprasaturaia este foarte mic ( =1,0-1,2) soluia este n zona metastabil (ntre curba 1-2 i 3-4) n care funcie de anumite condiii se pot manifesta tendine de cristalizare sau nu. Amestecarea soluiei suprasaturate poate induce cristalizarea. Mai exist i zona I n care zaharoza se solubilizeaz fr s fie suprasaturat.

O soluie cu parametrii punctului A din zona I se poate satura prin rcirea sistemului la o concentraie constant (sub temperatura de topire a zaharozei) pn la punctele B -> E fie prin concentrarea soluiei la o temperatur constant pn la punctele C -> D.

n cazul obinerii maselor de caramel pentru bomboane se merge pe varianta C -> D dar fr a se ajunge la cristalizare ( anticristalizator fiind siropul de glucoz sau zahrul invertit), iar n cazul obinerii maselor de caramel pentru fondante se merge pe direcia B -> E cnd se urmrete cristalizarea zaharozei la o anumit valoare .

Fig.2.1 Diagrama de stabilitate a soluiilor suprasaturate de zaharoz

Influena nclzirii asupra proprietilor fizico-chimice ale soluiilor i topiturilor de zaharoz La nclzirea soluiilor de zaharoz pn la temperatura de topire se produc modificri ale higroscopicitii, culorii i a capacitii de reducere. Higroscopicitatea zaharozei i a glucozei crete nensemnat dup atingerea temperaturii de topire. Aceste zaharuri absorb pn la 15-20% umiditate din mediul ambiant.

Maltoza prin nclzire pn la temperatura de topire reine ap pn la formarea unui hidrat, iar dup topire higroscopicitatea acesteia crete.

Fructoza i modific puin higroscopicitatea, pn la topire avnd cea mai mare capacitate de hidratare. n privina culorii se constat c zaharoza pn la punctul de topire i modific treptat culoarea iar dup punctul de topire se observ o mrire rapid a procesului de colorare, care este valabil i pentru topiturile de fructoz. n cazul glucozei, efectele acestor modificri sunt mai puin vizibile.

Referitor la capacitatea reductoare a zaharozei, se constat o cretere a acesteia odat cu ridicarea temperaturii, ca apoi dup topire ea s creasc foarte mult prin deshidratare i formare de anhidride. Glucoza i maltoza manifest o cretere nensemnat, iar fructoza i micoreaz capacitatea de reducere.

n soluii apoase ale acestor zaharuri, prin nclzire sunt nregistrate aceleai aspecte ale modificrilor proprietilor fizico-chimice dar mrirea intensitii de colorare se produce mai lent, iar capacitatea de reducere crete mai repede dect n topituri.

Modificrile suferite de zaharuri la prelucrarea termic decurg dup un mecanism autocatalitic i succesiv prin:

- hidroliz sub aciunea ionilor de hidrogen;

- oxidare sub aciunea oxigenului din aer;

- deshidratare (caramelizare).

Degradarea zaharurilor se desfoar n principal prin procesul de hidroliz.

Se admite c prin nclzirea soluiei de zaharuri n mediu slab acid sau neutru se formeaz un amestec cu o compoziie variat care se modific n funcie de intensitatea termic, tipul zahrului, codiiile de nclzire, reacia mediului, prezena impuritilor din soluie. n funcie de aceti factori se pot forma:

anhidride ale zaharurilor;

oximetil furfural

furfural;

compui colorai (sustane gumice);

compui cu caracter acid (acid formic);

alte componente (glicerin aldehida).

Prezena siropului de glucoz sau a zahrului invertit conduce la degradarea zaharozei chiar la temperaturi < 1000C datorit mediului acid creat (pH~5) ct i datorit formrii unor produse acide rezultate prin degradarea monozaharidelor. Din acest motiv, n procesul tehnologic ntre perioada de evacuare a masei de caramel din fierbtor ctre instalaiile de prelucrare trebuie s existe o perioad foarte scurt de timp iar concentrarea siropului trebuie s se fac n cel mai scurt timp posibil la temperaturi mai joase utiliznd instalaii sub vid.

La ridicarea temperaturii, pentru fiecare100C viteza de reacie se mrete de 2-3 ori. Glucoza se caracterizeaz printr-o stabilitate mai mare la aciunea acizilor comparativ cu fructoza.

Prin nclzirea soluiilor concentrate i a topiturilor de zaharuri se formeaz produi de reversie (condensare) n cantiti mari, datorit degradrii termice a zaharurilor. n funcie de tipul i concentraia zaharurilor, ph-ul mediului i timpul de aciune termic se formeaz diferite produse de reversie. Ridicarea concentraiei zaharurilor i a temperaturii mrete procesul de reversie. Produii de reversie se formeaz n cantitate mare la nclzirea soluiilor concentrate i n special a topiturilor de zaharuri cnd se mrete durata i intensitatea tratamentului termic. Ei posed un gust amrui i conduc la nchiderea la culoare a sistemului. Reacii de formare a melanoidinelor la prelucrarea produselor cu adaos de lapte

Reaciile de interaciune dintre zaharurile reductoare i compuii aminici joac un rol determinant n formarea gustului, aromei i culorii produselor alimentare. Totodat se produc i efecte negative privind micorarea valorii alimentare datorit reducerii i pierderii raportului n aminoacizi eseniali.

S-a observat c produii formai prin melanoidinizare protejeaz mai bine grsimile la rncezire i nu sunt fermentai de catre drojdii.

Sistematizarea proceselor chimice fundamentale care au loc n timpul reactiilor Maillard aparine lui Hodge, care a elaborat o schem cu urmtoarele etape de desfurare:

etapa timpurie sau de iniiere (I);

etapa avansat constituit din etapa median, complex (II) i etapa final (III) n care se acumuleaz pigmeni melonoidinici.

n etapa iniial are loc formarea produilor de transpoziie Amadori i Heyns din care, prin reacii de enolizare, deshidratare a aldozil- i cetozil aminelor se ajunge la 1-, 3- i 4-deoxiosone.

n etapa median i final, care nu pot fi separate n timp, are loc fragmentarea i condensarea produselor secundare rezultate din zaharuri, reductone i produii degradrii Strecker simultan cu formarea melanoidinelor. Aceasta este etapa n care se consum prin reacii specifice 1-, 3- i 4-deoxi -osonele rezultate n prima faz. Procesele n ansamblu pot fi urmrite fie prin prisma reaciilor la care particip deoxiosonele, fie dup natura produselor de reacie: arome, substane colorante, reductone i amino reductone n echilibru redox cu dehidroreductonele.

2.4 Pregtirea i dozarea materiilor alimentare Pregtirea materiilor pulverulente (zahr tos, lapte praf, ou praf, amidon, .a.) se realizeaz prin cernere, reinere impuriti metalice feroase, solubilizare, temperare i dozare.

Materiile fluide (apa, siropul de glucoz, laptele lichid, siropul de zahr invertit, mierea, .a.) sunt supuse unei temperri la 40-600C pentru asigurarea condiiilor optime de solubilizare, transport, filtrare i dozare. Grsimile (plantolul, untul, margarina) sunt temperate pn la punctul de alunecare (40-600C) dup care sunt filtrate i dozate. Acizii alimentari, aromatizanii i coloranii sunt supui operaiilor de verificare a concentraiilor, a puritii acestora dup care sunt solubilizai n solvenii corespunztori pentru realizarea unei dozri ct mai exacte.

Dozarea materiilor pulverulente se realizeaz cu instalaii gravimetrice (cntare) iar a celor fluide cu instalaii volumetrice(rezervoare sau vase gradate). 2.5 Prepararea siropului de bomboane

Siropul de bomboane se prepar din zahr, ap, sirop de glucoz, prin operaiile de amestecare, solubilizare, fierbere i filtrare.

Variante de lucru:

solubilizarea zahrului n ap cu temperatura de 60-1000C, fierbere la temperatura de 110-1120C, adaos de sirop de glucoz cu temperatura de 60-1100C, fierbere pn la 116-1170C; solubilizarea zahrului n ap cu temperatura de 60-1000C, fierbere la temperatura de 115-1160C, adaos sirop de glucoz, amestecare;

nclzirea siropului de glucoz la temperatura de 600C, adaos de zahr, solubilizare; solubilizarea zahrului n ap cu temperatura de 60-1000C, adaos de sirop de glucoz cu temperatura de 60-1100C, concentrare sub vid sau curgere pelicular.

La toate variantele de lucru operaile se execut sub amestecare continu. Pentru obinerea unui sirop cu caliti optime este necesar s se respecte urmtoarele condiii: raportul zahr / ap de la 4/1 pn la 3/1; raportul zahr / sirop de glucoz de la 7/3 pn la 6/4;

adaosul de bicarbonat de sodiu de (0,05-0,08 %) pentru reducerea formrii substanelor reductoare.

Siropul de bomboane obinut trebuie s aib urmtoarele caracteristici: s fie transparent, incolor pn la slab glbui, fr cristale de zahr, nelipicios;

coninutul de substan uscat de 84-86%;

coninutul de substane reductoare de 10-14%;

capacitatea caloric specific de 2,07-2,11 kj /kg grd; densitatea de 1412,2 kg/m3. Prepararea siropului de bomboane se realizeaz n instalaii cu funcionare discontinu (cazan duplicat cu agitator) sau n instalaii cu funcionare continu(cuv semicilindric cu perei dubli i agitator orizontal).Instalaiile de preparare a siropului de bomboane pot funciona ca instalaii de sine stttoare sau ca subansamble n cadrul liniilor tehnologice de preparare a masei de caramel (Baker Perkins, Contimalt, Ter Braak). Reinerea impuritilor, a eventualelor asociaii de cristale sau a produselor caramelizate se poate realiza prin filtrarea siropului cu ajutorul filtrelor tip pahar cu dimensiunea ochiurilor sitei de 1,5mm.

n fig. 2.2 se prezint schema de principiu a unei instalaii Baker Perkins de preparare continu a unui sirop de bomboane cu un coninut de substan de 85-87% .Aceast linie are n componen un sistem de alimentare gravitaional sau un sistem pneumatic i un sistem de cntrire. Solubilizarea se realizeaz prin amestecarea materialelor (ap i zahr, sirop de zahr i sirop de glucoz) pe plci plane schimbtoare de cldur. Alimentarea cu ap se face ctre sfritul dozrii zahrului iar siropul de glucoz se introduce n sistem prin pompe volumetrice de mare precizie, transferul de la o suprafa la alta realizndu-se printr-un sistem de preaplin.

Astfel zahrul adus cu necul (1) este dozat cu necul (2), dup care el se amestec cu apa dozat cu pompa (3). Alimentarea cu ap imediat dup evacuarea zahrului permite o hidratare a cristalelor de zaharoz astfel nct la cderea pe suprafaa schimbtorului de cldur (4) s se evite degradarea acestora i continuitatea solubilizrii. Suprafeele schimbtoarelor de cldur sunt suprafee plane prevzute la partea inferioar cu zone de circulaie a aburului saturat i posibiliti de colectare a condensului. Circulnd de pe un plan pe altul gravitaional, ntr-un strat pelicular se realizeaz o solubilizare instantanee a zaharozei. Procesul se continu prin introducerea siropului de glucoz temperat n prealabil de la pompa (5), care se amestec cu fluxul de material ce curge pe placa shimbtorului de cldur. Trecerea la placa inferioar se realizeaz printr-un sistem de preaplin.

n fig. 2.3 se prezint o instalaie Contimalt de preparare a siropului de bomboane care se compune din dou pri distincte: ansamblul pentru dozarea zahrului, siropului de glucoz, apei i alte materiale (sirop de zahrinvertit) i instalaia de solubilizare propriu-zis

Fig. 2.2 Instalaie Baker Perkins pentru sirop de bomboane

1- nec transportor zahr; 2- nec dozator zahr; 3- pomp dozatoare ap; 4- schimbtor de cldur; 5- pomp dozatoare sirop de glucoz.

Fig. 2.3 Instalaia Contimalt pentru sirop bomboane

1- ansamblu dozare materiale lichide; 2- ecluz dozare zahr; 3- nec zahr; 4- vas de solubilizare; 5- sistem de agitare; 6- sistem de evacuare cu preaplin. n aceast variant tot ansamblul este meninut ntr-un sistem termoizolant care asigur o dozare constant. Zahrul este dozat printr-un sistem de ecluz (2) la un nec (3) care-l transport la solubilizator (4). Apa prenclzit este adus cu o pomp (PA) din ansamblul (1) n aceeai zon de solubilizare cu zahrul, determinnd hidratarea cristalelor nainte de cderea n zona sistemului de agitare (5). Din partea inferioar a vasului (4) sistemul de componente este dirijat de ctre agitator n plan vertical printr-un schimbtor de cldur cu abur indirect. Siropul de glucoz este adus n zona central a solubilizatorului de ctre pompa (PSGL), dup ce a fost temperat n prealabil n schimbtorul de cldur (SC) la o temperatur 1100C. Datorit temperaturii i agitaiei, siropul trece n sistemul de evacuare (6), prevzut cu preaplin. Celelalte materiale de adaos sunt trimise de la pompa respectiv (PAM) n vasul (6). Prin acest sistem timpul de procesare este foarte scurt i calitatea produsului este superioar. 2.6 Prepararea masei de caramel Se realizeaz prin concentrarea siropului de bomboane n instalaii speciale de fierbere, pn la un coninut de substan uscat de 97-99%. n funcie de destinaie, masa de caramel pentru dropsuri trebuie s aib un coninut de umiditate < 1-1,5%(s.u. 98,5-99%), iar cea pentru bomboane umplute un coninut de umiditate de 2-3% (s.u. 97-98%). Umiditatea trebuie reglat prin procentul de sirop de glucoz care este direct proporional cu aceasta i totodat cu vscozitatea masei. Dac masa de caramel este preparat fr sirop de glucoz, ea poate fi considerat ca o soluie foarte concentrat de zaharoz, care pe msur ce se rcete, zaharoza cristalizeaz. Pentru a se mpiedica formarea cristalelor de zaharoz, masa de caramel se prepar cu adaos de sirop de glucoz sau zahr invertit, care ndeplinesc funcia de anticristalizatori. Aciunea lor anticristalizatoare se explic prin creterea vscozitii, care mpiedic formarea cristalelor. Dac se utilizeaz zahr invertit, vscozitatea soluiei este mai mic dect atunci cnd se utilizeaz sirop de glucoz.

n urma experimentrilor s-a stabilit c cel mai bun raport este de 70% zahr i 30% glucoz. Dac se micoreaz cantitatea de sirop de glucoz, zaharoza poate cristaliza, iar dac se mrete aceast cantitate coloraia masei de caramel se intensific i se mrete higroscopicitatea acesteia.

Compoziia masei de caramel preparat cu sirop de glucoz, este n medie urmtoarea: zaharoz 58%, dextrine 20%, glucoz 10%, maltoz 7%, fructoz 3%, ap 2% i cantiti mici de produi de disociere ai zahrului.

Calitatea masei de caramel este influenat de urmtorii factori:

- temperatura i durata de fierbere a siropului de bomboane;

- presiunea aburului i depresiunea din aparatul de vid:

- punctul de caramelaj al siropului de glucoz;

- puritatea i coloraia zahrului.

Instalaiile de obinere a masei de caramel pot fi:- periodice descoperite care funcioneaz cu abur la presiunea de 1 atm., la temperaturi de ~ 155-1600C, pe o durat de 30-40min.- aparate cu vid care funcioneaz la o depresiune de 600-700mm.Hg, la temperaturi de 105-1400C, cu abur la presiuni > 1 atm. i o durat de ~ 1min. La concentrarea siropului de bomboane n aparatele de vid, nu se produc modificri chimice importante ale zahrului, deoarece fierberea se desfoar ntr-un timp scurt.

n fig. 2.4 se prezint schema de principiu a unui aparat de concentrare sub vid cu serpentin.

Fig. 2.4 Aparat de concentrare sub vid cu serpentin

1- concentrator; 2- serpentin; 3- camer de detent Conform acestei scheme siropul de bomboane este trimis de o pomp dozatoare prin serpentina (2) a concentratorului (1). n aceast serpentin, datorit aburului din incint, siropul fierbe i mpreun cu vaporii formai trece n camera de detent (3) unde datorit modificrii seciunii, are loc o autoevaporare i rcire a produsului prin condensarea vaporilor rezultai i evacuarea gazelor necondensabile de pompa de vid (Pv). Masa de caramel (MC) cu un coninut de substan uscat de 98-99%, se evacueaz pe la partea inferioar a camerei de vid cu ajutorul unei clapete.

Regimul de funcionare este urmtorul: presiunea aburului pn la 10-12 atm., temperatura de fierbere pn la 135-1400C, timp de fierbere 0,5-1 min., depresiunea de 700-

720 mm Hg., temperatura n camera de vid de 105-1150C, timp de concentrare 2-3 min. n fig. 2.5 se prezint o instalaie de concentrare Baker Perkins, de tip schimbtor de cldur lamelar-pelicular n care transferul de cldur dintre abur i sirop se realizeaz aproape spontan, iar racordarea la pompa de vid mrete efectul de concentrare.

Fig. 2.5 Instalaie de concentrare Baker Perkins1-concentrator; 2-manta abur; 3-ax; 4-palete; 5-aripioare; 6-reductor de vitez; 7-alimentare sirop bomboane;

8-ventilator; 9-disc alimentare; 10-evacuare vapori; 11-evacuare mas caramel; 12-evacuare condens. Aceast instalaie poate funciona la presiuni mai mari sau mai mici dect presiunea atmosferic i const dintr-un vas cilindric (1) cu partea inferioar conic (concentrator) prevzut cu o manta (2) prin care circul abur saturat. n partea central exist axul (3) acionat de la reductorul de vitez (6). Pe acest ax sunt fixate paletele (4) prevzute cu aripioarele nclinate (5). Sistemul de palete i aripioare are un efect de antrenare a siropului de bomboane de sus n jos i unul de curire a suprafeei schimbtorului de cldur. Tot pe axul (3), la partea superioar, se afl discul centrifugal de alimentare cu sirop care repartizeaz un strat pelicular pe suprafaa schimbtorului i ventilatorul (8) care evacueaz vaporii i gazele prin racordul (10) ctre pompa de vid (PV). Siropul de bomboane se alimenteaz prin racordul (7) i prin intermediul discului (9), se realizeaz proiectarea lui pe suprafaa schimbtorului de cldur. Prin deplasarea lui pe vertical, n strat pelicular siropul se concentreaz astfel nct la partea inferioar se colecteaz masa de caramel (MC) prin racordul (11). Condensul (CD) se evacueaz prin racordul (12). Se poate obine o mas caramel cu un coninut de substan uscat de 97-98% n condiiile urmtorului regim de procesare : presiune abur 10 barr, depresiune 750 mm. Hg, temperatur de fierbere 138-1450C, timp de concentrare 8 sec.

2.7 Prepararea umpluturilor pentru bomboane

Bomboanele umplute conin 20-30% din masa lor umpluturi diverse care mbuntesc calitile senzoriale i valoarea alimentar. Pentru a fi utilizate, umpluturile trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

s prezinte stabilitate la conservare (gust, consisten);

s nu conin grsimi uor degradabile;

s nu solubilizeze nveliul bomboanelor (umiditate limitat); s prezinte o anumit consisten vscoas uniform.

Umpluturi de sirop sau lichior. Siropul se prepar din zahr i sirop de glucoz n raport de 1:1 care se fierbe cu o cantitate mic de ap pn la un coninut de substan uscat de 86-87%. Adaosul mare de sirop de glucoz contribuie la reglarea vscozitii i la prevenirea cristalizrii (minim 30% zahr invertit). Pentru lichioruri se adaug alcool i arome dup ce siropul preparat a fost rcit sub temperatura de 800C. Umiditatea final a umpluturii nu trebuie s depeasc 15%, pentru a nu solubiliza nveliul. Umplutura de miere se prepar la fel ca umplutura de sirop, cu deosebirea c la sfritul fierberii se adaug mierea n proporie de minim 25 % fa de masa siropului. Umplutura de crem-lapte se prepar prin fierberea unui amestec de zahr, lapte, sirop de glucoz i unt pn la un coninut de substan uscat de 82-88%. n timpul fierberii proteinele din lapte reacioneaz cu zaharurile, formnd melanoidine care imprim o culoare caracteristic iar o parte din substanele aromatizante se volatilizeaz. Din acest motiv se recomand o fierbere i concentrare un timp scurt n aparate sub vid. Cand se utilizeaz lapte praf, acesta se dizolv n prealabil n ap cu temperatura de 38-400C.

Umplutura spumant se prepar prin omogenizarea siropului de zahr i glucoz cu un coninut de s.u.= 90% cu o suspensie de albu spumat n prealabil. Siropul cu temperatura de 800C se introduce treptat n suspensie i se continu baterea amestecului pn la obinerea unei mase spumoase. Umpluturi de fructe. Sunt preparate din marc de mere, cu adaos de pulpe de alte fructe (viine , zmeur, cpuni, .a.) care imprim gustul specific, zahr i sirop de glucoz n raport de 2:1. Siropul de glucoz poate fi nlocuit cu sirop din deeuri de bomboane i ap. Aproape toate sortimentele de bomboane conin o umplutur de fructe preparat dup urmtoarea formul: 100 kg. zahr, 50 kg. sirop de glucoz i 97 kg. piur de fructe. Prepararea acestor umpluturi se face prin fierbere i concentrare n instalaii sub vid pn la un coninut de s.u.= 84-85%. Umplutura de fondant se obine printr-un proces de fierbere-concentrare a unui sirop de zahr cu sirop de glucoz pn la un coninut de s.u.= 85-92% urmat de o batere la o temperatur de 600C prin care se formeaz cristalele de zaharoz. Aceast mas alb cu o structur microcristalin poate fi asociat cu alte materiale (colorani, aromatizani, etc.).

Umplutura de pralin se prepar din miez de smburi grai (alune, arahide, nuci, etc.),

prjii i amestecai cu zahr farin i mas de ciocolat. Prjirea miezului se face la temperatura de 135-1400C, timp de 15-20 min. dup care se amestec cu zahr i mas de ciocolat ntr-un melanjor pn la obinerea unei paste fluide i omogene. Pentru obinerea unei praline de caliatate superioar, pasta obinut la melanjor este trecut prin broez cu trei valuri pentru reducerea dimensiunilor particulelor pn la 30, urmat de o conare la temperatura de 600C, timp de 4-6 ore. 2.8 Prelucrarea masei de caramel Se realizeaz prin operaiile de: rcire (temperare), frmntare, tragere, rolare, umplere i calibrare.

Masa de caramel cu temperaturi cuprinse ntre 115-1500C funcie de aparatul de concentrare, trebuie rcit ct mai repede la temperaturi de 75-800C. La aceast temperatur, masa cu aspect fluid vscos devine plastic, nelipicioas i cu proprieti de a pstra forma care i se imprim. Dac rcirea se execut lent apare pericolul zaharisirii.

Procesul de rcire a masei de caramel se desfoar pe 2 direcii:

de jos n sus, datorit contactului cu masa termal rcit cu ap de rcire;

de sus n jos, datorit curenilor de aer din incint sau cu ajutorul ventilatoarelor.

Dup modul de funcionare al instalaiile de rcire pot fi:

cu funcionare discontinu (mase termale); cu funcionare continu (sistem mecanizat).

Fig. 2.6 Mas termal rece1- suprafa de contact; 2- arbore intrare ap de rcire; 3- arbore ieire ap de rcire

Masa termal rece (fig.2.6) este format dintr-o mas paralelipipedic cu 2 suprafee metalice din oel inox alimentar, dispuse la o distan de 15-20 cm n care se formeaz o zon de rcire. n acest spaiu de rcire sunt amplasate nervurile (3) formate din perei despritori de tip diafragm care dirijeaz circulaia apei de rcire. Prin arborele scurt (2) intr apa de rcire care dup ce preia cldur de la suprafaa de contact (1) este colectat n partea opus de alt arbore scurt (2`). Pentru a mri efectul de lucru masa se poate roti cu 1800 fa de axa arborelui 2-2` ceea ce permite folosirea alternativ a celor 2 suprafee de rcire. Aceste mese termale sunt utilizate pentru recepionarea masei de caramel din aparatele de concentrare, rcirea acesteia pn la temperatura de 90-750C i prelucrarea cu ajutorul unor bare metalice prin care se realizeaz i introducerea substanelor de arom, gust i culoare ntr-un interval de timp de cteva minute. Pentru meninerea unei temperaturi optime a masei de caramel n domeniul plastic (90-750C) se utilizeaz mese termale calde care au o construcie asemntoare cu cele de rcire cu deosebirea c aceasta nu mai este rabatabil iar agentul termic este aburul sau apa cald care circul printr-o serpentin amplasat n spaiul dintre cele 2 suprafee. Masa de rcire n sistem mecanizat (fig. 2.7) const din tremia de alimentare (1) unde se aduce masa caramel de la concentrator. Ea ptrunde ntre cei doi tvlugi (2) cu sens de rotire opus i cu sistem de rcire propriu. Datorit contactului cu zona rcit a tvlugilor masa de caramel (Mc), are proprietatea de a forma o pojghi subire la suprafa evitndu-se lipirea acesteia de de tvlugi i de suprafaa de rcire (3).

Fig. 2.7 Mas de rcire n sistem mecanizat1- tremie de alimentare; 2,5- tvlugi; 3- suprafa de rcire; 4- sistem dozare;

6- nervuri pliere; 7- mas caramel. Aceast suprafa este un plan uor nclinat fa de orizontal prevzut cu zone de alimentare cu ap de rcire. Unghiul pantei i caracterul vscos al Mc (7) asigur curgerea natural i rcirea acesteia. n ultima 1/3 a zonei de rcire, prin sistemul de dozare (4) se aduc componentele de gust , arom i culoare. Pentru reinerea acestora la suprafa se realizeaz plierea marginilor Mc cu ajutorul nervurilor longitudinale (6). La captul masei de rcire exist o pereche de tvlugi (5) cu caneluri ce realizeaz introducerea componentelor de gust, arom i culoare n Mc rcit (prefrmntare). Acizii alimentari se introduc, dup colorare, la temperaturi < 950C, sub form de soluii filtrate, dizolvai n prealabil ntr-o cantitate mic de Mc. Pentru acidulare se utilizeaz acizi sub form cristalin, stabili i cu capacitate mic de invertire (citric, tartric, malic, etc.), n doze de 4-15g/ kg Mc.n funcie de tipul bomboanelor.

Aromatizanii i coloranii se introduc, la temperaturi < 950C, sub form de esene lichide n doze de 2-4g/kg Mc. Pentru vanilin se utilizeaz doze de 0,5 g/kg Mc.

Deeurile din Mc rezultate din ciclurile anterioare se adaug n Mc care nu este destinat pentru umpluturi n doze de max. 9-10% Mc. Frmntarea masei de caramel se realizeaz pentru:

repartizarea uniform a ingredientelor n masa de caramel;

ndeprtarea bulelor de aer care s-au ncorporat n timpul operaiilor anterioare. Operaia se execut:

manual pe mas termal rece;

mecanic n instalaii cu funcionare discontinu sau continu.

Instalaia de frmntare continu prezentat n fig. 2.8 are n componen banda de transport (2) montat pe tamburii (1) conduce masa de caramel pn la prima pereche de tvlugi rifluii (3) care realizeaz frmntarea i trecerea ei din poziie orizontal n poziie

Fig.2.8 Instalaie de frmntare continu1- tambur; 2- band; 3,3`,3- tvlugi rifluii; 4- dispozitiv cu arc vertical. n aceast poziie Mc intr n cea de-a doua pereche de tvlugi (3`) cu o vitez periferic mai mic i un numr de rifluri mai mic fa de tvlugii (3). Datorit diferenei de vitez i a numrului de rifluri, Mc este supus unei frmntri intense i se produce o alunecare relativ a diferitelor straturi de material. n continuare, Mc trece la ultima pereche de tvlugi (3) cu viteza periferic mai mic i numr de rifluri mai mic dect a tvlugilor (3`) ceea ce asigur o continuare i o finalizare a frmntrii. Meninerea n poziie vertical a produsului se realizeaz cu ajutorul unor dispozitive prevzute cu arcuri. Dup frmntare, Mc este preluat de o band transportoare care o pred la maina de rolat, iar n cazul fabricrii sortimentelor cu umpluturi se demonteaz tvlugii (3,3`,3), banda (2) realiznd transportul de la maina de rcit la maina de tras. Prin operaia de tragere (ntindere), Mc i pierde aspectul sticlos, transparent, ncorporeaz aer i capt un aspect mtsos, devenind opac. Se realizeaz manual sau mecanic asigurnd totodat i o amestecare bun a Mc cu aromatizani, colorani i acizi. Tragerea manual sau la tragerea la cui se execut cu ajutorul unui crlig fixat pe o plac de lemn n perete. Masa de caramel temperat, tiat sub form de fii se fixeaz n crlig i se trage de captul inferior pn cnd lungimea devine dubl sau tripl fa de cea iniial, dup care operaia se repet de (30-50 ori) pn cnd ea devine opac. Tragerea mecanic se execut cu instalaii speciale care au n componen trei brae paralele, din care dou mobile i unul fix. ntinderea i mpturirea optim se realizeaz dup 65 rotaii, un timp de 1,5-2 min., la temperatura optim de 80-900C cnd se nglobeaz circa 0,28 l aer /kg Mc. Dup operaia de frmntare sau tragere, Mc este adus la o form i dimensiune apropiat de cea a produsului finit cu ajutorul mainii de rolat (fig.2.9)

Fig.2.9 Instalaia de rolare

1- cuv; 2- capac; 3- tvlugi rifluii; 4- serpentin cu abur

Instalaia funcioneaz n regim discontinuu i are n componen o cuv semicilindric (1) prevzut cu capacul (2). n interiorul cuvei sunt montai 4 tvlugi rifluii (3) din care doi (jos) sunt fici iar doi (sus) sunt reglabili i au acelai sens de rotaie care se schimb periodic de la motorul de acionare. n spaiul dintre tvlugi se aduce arja de Mc cu temperatura de 75-800C. Datorit micrii de rotaie Mc ia forma unui baton conic cu vrful ndreptat n sensul fluxului tehnologic. Pentru a preveni ruperea batonului n timpul prelucrrii tvlugii au acelai sens determinnd o rsucire a batonului iar sub cilindrise asigur meninerea constant a temperaturii cu ajutorul serpentinei cu abur (4). La aceast instalaie se poate realiza i introducerea unor anumite categorii de umpluturi prin intermediul unui tub central (asemntor priurilor) care ptrunde pe 2/3 din lungimea batonului. Pe ultima1/3 din lungimea lui rmne umplutura. Aceste umpluturi sunt aduse din instalaiile de condiionare, cu ajutorul unor pompe sau manual. Conul astfel format, este preluat de 4 perechi de tvlugi cu rifluri (2, 2`, 2, 2```) ale mainii de calibrat (fig.2.10) care l aduce de la diametrul iniial (di) de la maina de rolat, la diametrul final (df) corespunztor sortimentului. Pentru a pstra caracterul plastic al Mc tvlugii sunt prevzui cu rezistene electrice i cu mecanism de reglare a distanelor dintre ele pentru a realiza diferite tipuri de sortimente.

Fig.2.10 Maina de calibrat1- baton de caramel; 2, 2`, 2, 2```- tvlugi rifluii Condiia de funcionare este ca vitezele periferice ale tvlugilor s fie n urmtoarea relaie: n1< n2< n3< n4 pentru a asigura un debit constant de mas de caramel.

Acest sistem de calibrare poate fi combinat cu dispozitivele de modelare- formare- divizare constituind un agregat care poate realiza chiar i ambalarea bomboanelor.

Pentru unele sortimente de bomboane, la care umpluturile se introduc manual, este necesar o pregtire special a masei de caramel n sensul realizrii a dou componente: nveliul exterior i nveliul interior. Mai nti Mc se aduce sub form de foaie cu o anumit grosime, se aduce umplutura dup care marginile foii se lipesc ntre ele, se suprapun i se ruleaz uor. Urmeaz introducerea ntr-o cma exterioar de Mc a cror margini se ating fr a se suprapune. Sub aceast form poate fi introdus sau nu la maina de rolat.Temperatura cmii exterioare trebuie s fie cu 2-30C mai mare dect a celei interioare care la rndul ei trebuie s fie cu 5-70C mai mare dect a umpluturii. Dac temperatura umpluturii este mai mic cu 200C poate avea loc ruperea fitilului la prelucrare. nveliul bomboanelor umplute poate fi din Mc translucid, tras sau combinat, colorat sau necolorat i aromatizat. La bomboanele umplute trase, nveliul cuprinde 2 straturi din care 1/3 strat exterior mtsos i 2/3 start interior translucid.2.9 Formarea i rcirea bomboanelor Pentru formarea bomboanelor cu mas de caramel se utilizeaz o serie de maini de tanat, cu diferite principii de funcionare, cum ar fi: maini de tanat cu valuri (laminare, presare, tanare);

maini de tanat cu lan (tiere, presare, tanare); maini de tanat rotative (tiere, presare, tanare).

Maina de tanat cu valuri (dropsiera) se utilizeaz pentru obinerea bomboanelor simple sticloase n care masa de caramel sub form de band este mpins manual ntre valuri, unde este presat, i umple golurile n care sunt gravate formele bomboanelor. La ieire banda de caramel format de bomboanele presate, trece n tunelul de rcire i ca urmare marginile subiri de legtur dintre bomboane se rup i bomboanele rmn independente. Rcirea bomboanelor se realizeaz la temperatura de 400C cnd acestea se ntresc, devin casante, avnd aspect i consisten caracteristic. Operaia se desfoar rapid ntr-o instalaie cu aer la temperatura de 12-140C i o umiditate relativ de max.60%.

Bomboanele care nu sunt bine rcite se deformeaz dup ieirea din sistemul de rcire.

2.10 Finisarea bomboanelor

Pentru a preveni aciunea higroscopic a zaharozei care n prezena fructozei i a zahrului invertit se manifest nc de la o umiditate relativ de 62,7% la temperatura de 200C se utilizeaz urmtoarele msuri: lustruirea, drajarea, pudrarea, brumarea.

ambalarea individual sau n grup.

Dac lustruirea, drajarea i pudrarea sunt operaii specifice pentru bomboanele tip drajeuri, brumarea se execut pentru sortimentele de bomboane neumplute. Prin aceast operaie se realizeaz o acoperire a bomboanelor cu o crust subire de microcristale de zaharoz care se formeaz dup prelucrarea suprafeei cu un sirop de zaharoz cu s.u. = max. 80%. Brumarea se realizeaz n turbine de drajare prin stropirea bomboanelor cu sirop n mai multe etape. La contactul cu suprafaa bomboanelor are loc o solubilizare parial a zaharozei. Datorit efectului de uscare-rcire, o parte din ap se evapor i la suprafa apare o soluie de zaharoz supraconcentrat care cristalizeaz parial formnd o pelicul de microcristale nehigroscopic (pn la aer= 90-95%).

2.11 Ambalarea i depozitarea bomboanelor n ultima vreme s-a trecut la ambalarea individual a bomboanelor n hrtie cerat, staniol , celofan, .a. i apoi ambalarea n cutii de carton de 5 kg. prin care se asigur un termen de valabilitate mai lung i o mbuntire a modului lor de prezentare. Aceste operaii se execut cu diferite maini de ambalat.

Bomboanele nvelite sau nenvelite se preambaleaz n pungi de polietilen, celofan cu un coninut de max. 500 g.

Depozitarea bomboanelor ridic probleme legate de stabilitatea lor n timpul depozitrii i care se datoreaz n special caracterului lor higroscopic. Din acest motiv n depozite, se recomand o temperatur constant (max. 200C) cu umiditatea relativ ntre 50% i 75%, iar coninutul de zahr invertit s fie ct mai sczut posibil.

PAGE 26_________________________________________________________________