Технологическая линия производства мороженого

Молочный жир, как известно, по сравнению с другими пищевыми жирами является наиболее ценным. Он отличается приятным вкусом, высокой усвояемостью, уникален по составу, включающему несколько десятков жирных кислот, в том числе много незаменимых. В рецептуры некоторых видов мороженого входят также растительные жиры (как самостоятельно, так и в сочетании с молочным жиром), полезные для организма человека.

Белки в мороженом на молочной основе представлены в основном казеином; сывороточные белки – альбумин и глобулин – частично коагулируют при пастеризации смесей мороженого. Кроме этих белков, как уже указывалось, в мороженом находятся белки оболочек жировых шариков. Белки мороженого являются полноценными белками и усваиваются лучше других пищевых белков.

Углеводы в мороженом представлены сахарозой и молочным сахаром (лактозой). В мороженом, содержащем плодово-ягодное сырье, обычно присутствуют и простые сахара – глюкоза и фруктоза. Углеводы являются существенными источниками энергии для организма человека.

Мороженое содержит такие важные минеральные вещества, как натрий, калий, кальций, фосфор, магний, железо и многие другие.

Особенности производства и потребления готового продукта. Фризерование – основной процесс производства мороженого, при осуществлении которого происходит частичное замораживание и насыщение смесей воздухом, распределяемым в продукте в виде мельчайших пузырьков. В процессе фризерования смеси образуется структура мороженого, которая окончательно формируется при последующей холодильной обработке продукта.

Структура мороженого определяется главным образом формой и размерами кристаллов льда. Чем они мельче и равномернее распределены в общей массе мороженого, тем лучше его качество.

Во фризер должна поступать смесь температурой 2…6 °С. Температура мороженого при выходе из фризера в зависимости от состава смеси, фасования и используемого фасовочного оборудования должна быть в пределах минус 3,5…5 °С.

В производстве закаленного мороженого продукт после фризерования подвергают дальнейшему замораживанию (закаливанию), стараясь по возможности приблизить температуру мороженого к температуре камеры хранения (минус 18…20 °С и ниже). Этот процесс следует проводить в максимально короткий срок, чтобы не допустить существенного увеличения размеров кристаллов льда. Для закаливания фасованного мороженого (в брикетах, стаканчиках и т.п.) в отечественной промышленности используют специальные скороморозильные аппараты.

Температура фасованного мороженого после закаливания в скороморозильных аппаратах должна быть не выше минус 10 °С. Перед помещением в камеру хранения мелкофасованное мороженое подвергают дозакаливанию в закалочных камерах или камерах хранения. Продолжительность дозакаливания мелкофасованного мороженого составляет от 24 до 36 ч.

Весовое мороженое фасуют в крупную тару с целью приготовления в дальнейшем порционного мороженого. Его используют также для приготовления коктейлей.

Мороженое непосредственно после фризера фасуют в ящики из картона с полиэтиленовыми вкладышами или в металлические гильзы. Температура его должна быть не выше минус 4,5 °С.

Используются ящики из гладкого коробочного картона марки Г, из гофрированного картона марки Т и комбинированные – с отдельными деталями из коробчатого и гофрированного картона. Масса мороженого в ящике не должна превышать 10 кг. Заполненный мороженым полиэтиленовый вкладыш запечатывают с помощью термосварки или полиэтиленовой лентой с липким слоем.

Фасованное мороженое выпускают порциями различной массы в пределах от 50 до 250 г и в более крупной упаковке массой до 2 кг. Мелкофасованное мороженое вырабатывают:

– в виде однослойных брикетов в глазури и без глазури, с вафлями и без вафель, упакованных в этикетки или пакетики;

– в виде однослойных и многослойных порций мороженого в форме, близкой к цилиндру, прямоугольному параллелепипеду, усеченному конусу или усеченной пирамиде, а также в виде различных фигур (фигурное мороженое), напоминающих по очертаниям гриб, банан и других, глазированных, с палочкой и без палочки, упакованных в этикетки, пакетики или полиэтиленовую пленку;

– в бумажных стаканчиках с крышками из бумаги или полимерных материалов, с бумажными этикетками в виде кружка, в стаканчиках из полистирола с крышками, в бумажных коробочках;

– в вафельных стаканчиках, рожках, трубочках и конусах, упакованных в этикетку или пакетик, а также без упаковки;

– в виде пирожных различной формы из пломбира, оформленного кремом, цукатами, шоколадной глазурью и т.д.

К мороженому основных видов на молочной основе относят молочное, сливочное и пломбир, отличающиеся друг от друга по содержанию молочного жира, а, следовательно, и содержанию сухих веществ. В состав этих видов мороженого входят молочные продукты, сахар, стабилизаторы. В качестве ароматизатора в мороженое добавляют ванилин или заменяющие его вещества.

Значительное расширение ассортимента мороженого достигается за счет введения в него различных вкусовых веществ, а также покрытия порций глазурью. Наполнителями принято называть вкусовые вещества, образующие со смесью или мороженым однородную массу. При несоблюдении этого условия вкусовые вещества называют добавками. К десертным добавкам относят ягоды, орехи, шоколад и другие, а также специальные гарниры: шоколадный, ореховый, клубничный и другие, которые добавляют к уже выработанному мороженому.

В рецептурах мороженого на молочной основе с наполнителями учитывают сухие вещества наполнителя, жир, яйца и заменяющих его яичных продуктов, жир какао-порошка и тертого ореха при составлении рецептур не учитывается, но он фактически увеличивает содержание жира в мороженом.

Стадии технологического процесса. Производство мороженого включает в себя следующие стадии:

– приемка молока и оценка его качества;

– очистка молока, охлаждение и резервирование;

– приготовление смеси (дозирование и смешение отдельных видов сырья);

– фильтрование смеси;

– пастеризация смеси;

– гомогенизация;

– охлаждение;

– созревание;

– фризерование;

– фасование;

– закаливание;

– дозакаливание мороженого.

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

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

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

Рисунок 5 - Машинно-аппаратурная схема линии производства мороженого

 

Машинно-аппаратурная схема линии производства мороженого приведена на рисунке 5.

Устройство и принцип действия линии. Цельное молоко поступает в автоцистерне и перекачивается насосом на весы, где его взвешивают и с помощью насоса направляют в вертикальный резервуар, где оно сохраняется при температуре не выше 6 °С.

Сгущенное молоко также поступает на предприятие в автоцистерне и перекачивается насосом в специальный резервуар. Сгущенное молоко хранится при температуре от 0 до 20 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 % не более одного месяца со дня выработки. Монолит масла перед внесением в смесь расплавляют на маслоплавителе. Компоненты смешивают в смесительной ванне 2 в определенной последовательности при температуре 35…45 °С. Сначала заливают жидкие продукты и вводят сгущенное молоко. Затем вносят сухие продукты – добавки, стабилизаторы и т.д. Подогрев производится острым паром через барботер. Давление греющего пара 0,08 МПа. Для удаления из смеси нерастворившихся комков сырья и возможных механических примесей ее фильтруют, используя для этого цилиндрический фильтр 9. Насосом 3 смесь подается в пароводяной пастеризатор 9 со змеевиковой мешалкой. Давление рабочего пара 0,3 МПа. Температура пастеризации 86 °С. Время пастеризации 5 мин. Пастеризация предназначена для уничтожения в смеси болезнетворных бактерий и снижения микрофлоры. Из пастеризатора смесь под давлением 0,2…0,25 МПа подается в фильтр. Затем смесь обрабатывают в гомогенизаторе 10 для раздробления жировых шариков с целью улучшения структуры мороженого. Гомогенизация смеси препятствует отстаиванию жира и образованию комочков масла при фризеровании. Смесь гомогенизируется при температуре близкой к температуре пастеризации, при этом не допускается охлаждение смеси. Размер жировых шариков не должен превышать 2 мкм. После гомогенизации смесь охлаждается до температуры минус 4 °С на оросительном охладителе  открытого типа, с целью создания неблагоприятных условий для жизнедеятельности и развития микроорганизмов, которые могут попасть в смесь после пастеризации. Смесь охлаждают холодной водой, затем рассолом с температурой минус 5…7 °С. Рабочее давление воды и рассола 120…200 кПа. Продукт и хладоноситель движутся противотоком. При более низкой температуре рассола происходит загустение смеси и намерзание на поверхность охладителя.

Смесь для приготовления мороженого после охлаждения направляют насосом 3 в специальные теплоизолированные резервуары 11. Выдержка является обязательной стадией технологического процесса: она необходима для повышения вязкости смеси. Смесь выдерживают при температуре 2…6 °С не более 24 часов. Фризерование осуществляется в фризерах 12, в которые смесь поступает с температурой 2…6 °С.

Фризерование заканчивают при достижении температуры смеси минус 4,5…6 °С, при этом в лед превращается 45…50 % всей влаги, содержащейся в продукте. Одновременно с охлаждением смеси во фризере происходит ее взбивание – насыщение воздухом, который распределяется в виде пузырьков. При этом желательно получить более мелкие воздушные пузырьки и равномерно их распределить по объему продукта. После фризерования смесь продукта поступает в дозатор фасовочной машины 13, в которой происходит деление смеси на порции и расфасовка в стаканчики. Для последующего хранения и защиты брикетов мороженого от механических воздействий их подвергают закаливанию, то есть выдерживают при температуре минус 28…35 °С в скороморозильном аппарате 14. На выходе из скороморозильного аппарата полностью готовое мороженое упаковывается в специальную плотную пленку и может поступать на реализацию.

 

 

3 Описание конструкции и принципа действия

 

Принципиальная схема фризера, а также системы подачи продукта во фризер и аммиачного охлаждения его показана на рисунке 6.

Основной частью фризера является охлаждаемый (аммиачное охлаждение) цилиндр со взбивающим механизмом (мешалкой).

Смесь (молочная основа + воздух) поступает в рабочий цилиндр 1. Попадая в цилиндре на взбивающий механизм (мешалку), смесь приобретает вращательное движение. При вращении смесь перемещается вдоль оси цилиндра. Воздух, находящийся в смеси, диспергируется, причем диспергирование завершается на первом этапе перемещения смеси (примерно половина от общей длины цилиндра), когда еще весь продукт находится в жидком состоянии. Затем продукт замораживается вблизи стенок охлаждаемого цилиндра. Образующийся при этом ледяной слой снимается быстровращающимися ножами, которые дробят лед на очень мелкие кристаллы (размером 50-100 мкм).

Рисунок 6- Принципиальная схема фризера непрерывного действия:

а - фризер; б - система подачи продукта; в - система аммиачного охлаждения; 1 - рабочий цнлиндц; 2 - взбивающее устройство; 3 - охлаждающая рубашка; 4 - патрубок ввода продукта и воздуха в цилиндр; 5 - насос для продукта и воздуха; 6 - трубопровод для смеси продукт -воздух; 7- аккумулятор; 8- инжектор; 9 - фильтр; 10- предохранительный клапан

Из фризера продукт выпускается («мягкое мороженое») через отводной патрубок.

Система подачи продукта представляет собой насос 5, производительность которого превышает заданную производительность по продукту примерно в 2 раза. Недостающий объем всасывания компенсируется воздухом, поступающим в его рабочую камеру. Смесь по трубопроводу 6 направляется в рабочий цилиндр для диспергирования воздуха в смеси.

Охлаждение и замораживание смеси в цилиндре происходят в системе аммиачного охлаждения. Из общей сети хладагента после очистки на фильтре жидкий аммиак поступает в рубашку. Одна часть очищенного аммиака попадает в аккумулятор 7, а другая направляется через регулятор давления к инжектору 8. В инжекторе в поток аммиака добавляется жидкий аммиак из аккумулятора, давление в линии подачи аммиака уменьшается, и он поступает при пониженном давлении в рубашку рабочего цилиндра (аккумулятор устанавливается ниже рабочего цилиндра фризера).

В рубашку жидкий аммиак подается при давлении, соответствующем температуре кипения. Через отверстия в стенке жидкий аммиак поступает в кольцевой зазор между рубашкой и внутренним цилиндром, где при кипении отнимает тепло от охлаждающей смеси через стенку цилиндра.

В результате теплообмена образуется парожидкостная смесь аммиака, которая по кольцевому зазору из верхнего коллектора рубашки рабочего цилиндра возвращается в аккумулятор. В последнем из пара выделяются капли аммиака, отсасываемого компрессором.

Вращение взбивающего механизма (рисунок 7) и насоса осуществляется от электродвигателя через привод (частота вращения 700- 800 с-1). Частота вращения взбивающего механизма постоянна, а частоту вращения рабочего органа насоса можно изменять, так как движение передается через вариатор скоростей. При изменившемся режиме работы фризера соответствующим образом изменяется производительность насоса, а следовательно, и производительность фризера.

Рисунок 7- Привод взбивающего устройства и насосов:

1 - электродвигатель; 2 - вал мешалки фризера; 3 - вал насоса первой ступени; 4 - вал насоса второй ступени; 5- шкала вариатора.

 

Контроль за режимом работы фризера осуществляется системой контрольно-регулирующих приборов. При нарушении режима срабатывают предохранительные устройства. В случаях перемораживания смеси, во избежание поломки взбивающего устройства и в связи с возросшей при этом потребной мощностью «разрезается» латунная шпилька, рассчитанная на определенную мощность, и, таким образом, взбивающее устройство прекращает вращение.

На рисунке 8 показан фризер непрерывного действия Е4-ОФЛ для получения мороженого из сливочной, молочной и других смесей производительностью 250-400 кг/ч. Частота вращения взбивающего механизма (мешалки) 540 мин-1, насоса первой ступени НО-240 мин-1, а второй ступе-          ни - 304-795 мин-1. Давление, при котором открывается предохранительный клапан, 16 • 105 Па. Взбитость готового мороженого 50-100%.