пищевая промышленность региона - Северо
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГУМАНИТАРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» А. Ю. Боташев ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РЕГИОНА Методические указания для самостоятельной работы для студентов по направлению подготовки 151000.62 Технологические машины и оборудование Черкесск 2014 1 УДК 664 ББК 65.304.25 Б86 Рассмотрено на заседании кафедры «Технология и оборудование пищевых производств». Протокол № 11 от «13» июня 2014 г. Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом СевКавГГТА. Протокол №8 от «29» декабря2014 г. Рецензент: Казиев Ш. М. Б 86 Боташев, А. Ю. Пищевая промышленность региона: методические указания для самостоятельной работы для студентов по направлению подготовки 151000.62 Технологические машины и оборудование / А. Ю. Боташев. – Черкесск: БИЦ СевКавГГТА, 2014. – 1108 с. Методические указания разработаны в рамках выполнения проекта «Подготовка высококвалифицированных кадров для приоритетных направлений развития экономики Карачаево-Черкесской Республики (аграрный сектор, строительство, электроэнергетика)» и в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО для направления подготовки 151000.62 на основе рабочей программы учебной дисциплины «Пищевая промышленность региона». Методические указания содержат краткое изложение каждой темы дисциплины и список основной и дополнительной литературы рекомендуемой к использованию в учебном процессе. УДК 664 ББК 65.304.25 © Боташева Х.Ю., 2014 © СевКавГГТА, 2014 2 Содержание Введение……………………………………………………………………4 1. Технология производства сахара………………...…………………..5 2. Технология производства хлебобулочных изделий……………….35 3. Технология производства пива………………………………............71 4. Технология производства питьевой и минеральной воды……….106 5. Технология производства мучных кондитерских изделий………122 6. Технология производства колбасных изделий ……………..……134 Список литературы……………………….……………………………153 3 Введение Природные и климатические условия Карачаево-Черкесской республики (КЧР) благоприятствуют производству сельскохозяйственной продукции. Значительная часть пахотных земель занимают посевы сахарной свеклы и зерновых культур. В частности сахарной свеклы производится около 100 млн. тонн ежегодно, зерна около 70 тыс. тонн. Развито также животноводство. По производству животного масла КЧР занимает 25 место в Российской Федерации. Ежегодно производится около 1000 тонн колбасных изделий. Эти факторы обусловили преимущественные развития пищевой отрасли. Продукция предприятий пищевой промышленности составляют более 40% валовой продукции республики. Основными видами продукции этих предприятий являются: сахар, молочные продукты, хлебобулочные изделия, мясо и колбасные изделия, консервы, пиво и безалкогольные напитки, питьевая и минеральная вода. По производству сахара КЧР занимает 17 место в Российской Федерации. Производителем сахара является Карачаево-Черкесский сахарный завод. Основными производителями молочной продукции являются ОАО «Фирма Юг-Молко» и ООО «Фирма Сатурн». Выпуск мясной продукции производят ОАО РАПП «Кавказ-Мясо» и ООО «Меркурий» Производителями пива и безалкогольной продукции являются ЗАО «Карачаевский пивзавод», ООО «Гермес». Питьевую и минеральную воду выпускают ЗАО «Висма», ООО «Меркурий», и ряд других предприятий. Производителями хлебобулочных изделий являются ООО «Черкесск-хлеб», Карачаевский хлебозавод и множество малых предприятий. Курс «Пищевая промышленность региона» предназначен для более углубленного изучения технологии производства продуктов питания, производимых промышленными предприятиями КЧР. Изучение этого курса позволит студентам направления подготовки «151000.62–Технологические машины и оборудование» лучше подготовиться к предстоящей профессиональной работе на предприятиях КЧР. 4 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА Сырьем для производства сахара в промышленных масштабах служат сахарный тростник и сахарная свекла. Сахарный тростник принадлежит к семейству Злаковые и возделывается на Кубе, в Мексике, Индии, Австралии и других странах жаркого климата. Сейчас две трети сахара в мире вырабатывается из сахарного тростника. Это могучий злак до 6 м высотой и толщиной 50 мм. Содержание сахарозы в стеблях тростника несколько ниже, чем в сахарной свекле, но из-за более высокой урожайности данной культуры по сравнению с сахарной свеклой с 1 га сахарного тростника получают почти в 2 раза больше сахара, чем из свеклы. В России источником промышленного производства сахара является сахарная свекла. 1.1. Основные стадии производства сахара-песка Сахарное производство – крупнейшая отрасль пищевой промышленности, выпускающая сахар-песок и сахар-рафинад. На всех сахарных заводах России принята и действует типовая технологическая схема получения сахара-песка с непрерывным обессахариванием свекловичной стружки, известково-углекислотной очисткой диффузионного сока, тремя кристаллизациями и аффинацией желтого сахара III кристаллизации. Принципиальная технологическая схема производства сахара-песка из свеклы показана на рис. 1.1. Процесс получения сахара-песка на свеклосахарных заводах складывается из следующих основных стадий: подача свеклы и очистка ее от примесей; резка свеклы в виде стружки; получение диффузионного сока из свекловичной стружки; очистка диффузионного сока; сгущение сока выпариванием; варка утфеля и получение кристаллического сахара; сушка, охлаждение и хранение сахара-песка. 5 Рисунок1.1– Принципиальная технологическая схема получения сахара из свеклы 6 1.2. Характеристика сахарной свеклы Для производства сахара используют корнеплоды сахарной свеклы. Масса корнеплодов составляет в среднем 200...500 г. Мякоть корнеплода состоит из множества микроскопических клеток, выполняющих различную роль. Перидерма (наружная защитная ткань корнеплода) состоит из плотных, непроницаемых для влаги клеток, обладающих естественным иммунитетом, а основная (паренхимная) ткань корня – из клеток, в которых содержится свекловичный сок и другие растворимые в воде вещества. Чтобы извлечь сахар из клетки, необходимо прогреть протоплазму до температуры денатурации белка (выше 60°С). В корнеплоде сахарной свеклы содержится 20...25% сухих веществ, которые в сахарном производстве условно делят на сахара и несахара. Под несахарами понимают все растворимые и нерастворимые сухие вещества свеклы, кроме сахарозы. Содержание сахарозы в корнеплоде сахарной свеклы колеблется от 14 до 18%. Например, в 100 кг сахарной свеклы часть воды (примерно 2,5 кг) прочно удерживается коллоидами, а 74 кг воды являются растворителем для 16,2 кг сахарозы при ее сахаристости 16,2% и 2,8 кг несахаров сока. В 100 кг свеклы содержится 93 кг свекловичного сока. В свекловичном соке содержится сахарозы 17,4% (16,2 × 100: 93 = 17,4%), несахаров 3% (2,8 × 100: 93 = 3%). Общее количество сухих веществ в соке равно 17,4 + 3 = 20,4%. Чистота сока, под которой понимают процентное отношение сахарозы к массе сухих веществ сока, равна 17,4 × 100: 20,4 = 85,29%. В 100 кг свеклы (в основном в соке и мякоти) содержится в сумме 2,8 кг растворимых несахаров. Они представлены азотистыми органическими веществами (1,5 кг), безазотистыми органическими веществами (0,7 кг) и минеральными веществами (0,6 кг). А нерастворимых несахаров содержится 4,5 кг. Они представлены целлюлозой–1,1 кг, гемицеллюлозой – 1,0 кг, протопектином – 2,0 кг, белками – 0,1 кг, лигнином – 0,2 кг, золой – 0,1 кг и сапонином – 0,01 кг. 1.3. Получение диффузионного сока 1.3.1.Схема получения диффузионного сока При диффузионном способе извлечения свекловичного сока корнеплоды свеклы изрезают в стружку с последующей противоточной обработкой ее горячей водой. При этом почти вся сахароза и часть растворенных несахаров постепенно переходят в воду (диффундируют), в результате чего содержание их в стружке снижается, а в воде — увеличивается. Диффузия происходит под влиянием градиента концентрации, который поддерживается в результате противотока на протяжении всего процесса. Качество диффузионного сока всегда выше, чем свекловичного, так как часть несахаров удерживается клеточными стенками свеклы (эффект Доннана). Диффузионный способ извлечения сахарозы из свеклы был предложен в 1833 г. нашим соотечественником Д. А. Давыдовым, а широкое 7 практическое применение он получил в 1864 г. благодаря Юлиусу Роберту, который изобрел конструкцию диффузора и диффузионной батареи. На отечественных свеклосахарных заводах в настоящее время эксплуатируют диффузионные установки непрерывного действия производственной мощностью 1,5...4,5 тыс. т переработки свеклы в сутки. Принципиальная технологическая схема получения диффузионного сока приведена на рис. 1.2. Мытую свеклу и ее крупные обломки взвешивают на автоматических порционных весах и выгружают в бункер-накопитель, откуда они самотеком поступают в свеклорезки и изрезываются в стружку, которая ленточным транспортером направляется в диффузионный аппарат. В разъеме верхней несущей конструкции ленточного транспортера установлены непрерывно действующие ленточные весы, контролирующие массу проходящей свекловичной стружки и служащие первичным датчиком для автоматического управления процессом диффузии. Выходящий из аппарата диффузионный сок очищается в песко- и мезголовушках от песка, мезги и направляется на предварительную дефекацию, а уловленная мезга возвращается в диффузионный аппарат. Обессахаренная стружка выходит из диффузионного аппарата с содержанием 6,4...8,3% и отжимается на прессах до 12...22% СВ. Прессованный жом высушивают или используют в сыром виде, а жомопрессовую воду, содержащую немного сахара, подвергают термической обработке, осветляют и возвращают в диффузионный аппарат. Недостающее количество питающей воды I для диффузионной установки компенсируют сульфитированными конденсатами. Рисунок 1.2– Принципиальная схема получения диффузионного сока 8 1.3.2. Разрезание свеклы в стружку Для получения свекловичной стружки применяют центробежные, дисковые и барабанные свеклорезки, принцип действия которых различается относительным движением свеклы и свеклорезных ножей. На отечественных сахарных заводах применяют в основном центробежные свеклорезки с 16 двуножевыми рамами. Свекла в свеклорезке подается сверху в неподвижный барабан, снабженный ножевыми рамами 5 с двумя ножами каждая, где с помощью лопастной улитки 2, вращающейся на валу 3, отбрасывается на ножи и, перемещаясь вместе с улиткой, изрезывается в стружку. Стружка проходит в просвет между ножевой рамой и ножами внутрь кожуха 6 и выводится снизу на транспортер. Реечной лебедкой 4 ножевую раму 5 можно заменять глухой рамой 7. Для очистки ножей на ходу от зависших на них волокон свеклы через пустопилый вал 3 в сопла, находящиеся на лопастях вращающейся улитки, подают пар или сжатый воздух под давлением 0,8... 1 МПа. Расход сжатого воздуха на одну свеклорезку составляет 12 м3/мин. Свеклорезка приводится в движение по системе генератор —двигатель, что дает возможность плавно регулировать скорость резания свеклы в пределах 4...8 м/с. При переработке свеклы нормального качества наиболее высокое качество стружки и наименьшее удельное энергопотребление достигаются при скорости резания 5,5...6 м/с. Рисунок 1.3– Схема изрезывания свеклы в центробежной свеклорезке 1.3.3. Получение диффузионного сока в наклонной двухшнековой диффузионной установке На сахарных заводах используют два типа наклонных шнековых диффузионных аппаратов: ПДС и ЛДС. На рис. 1.4 представлена аппаратурно-технологическая схема получения диффузионного сока с использованием наклонного шнекового диффузионного аппарата типа ПДС, например А1-ПД2-С30. По этой схеме свекловичная стружка поступает из свеклорезок в загрузочный бункер диффузионного аппарата 11 ленточным транспортером 10, оборудованным автоматическими ленточными весами 9. В диффузионный аппарат 5 через сборник 4 поступает очищенная жомопрессовая вода, а из сборника 3 – сульфитированные аммиачные 9 конденсаты. Жом отводится из диффузионного аппарата грабельным транспортером 1. Диффузионный сок отбирается из нижней части аппарата и через расходомер 15 подается в мезголовушку 13, где он освобождается от мезги и через сборник 14 направляется на очистку. Уловленная мезга возвращается в диффузионный аппарат в точке, расположенной на 3 м выше ситовой камеры 12. Рисунок 1.4– Схема получения диффузионного сока в наклонном шнековом диффузионном аппарате типа ПДС. Корпус аппарата, изготовленный из биметаллического листа (внутренняя сторона листа – из коррозиестойкого металла), устанавливают на фундамент под углом 10°30'. Аппарат условно разделен на шесть рабочих секций (нумерация начинается от устройства выгрузки жома). Рабочие секции снабжены паровыми камерами 8, разделенными на четыре зоны нагревания. Первую зону нагревания образует камера VI секции, вторуюкамера V секции, третью - камеры IV и III секций, соединенные последовательно, четвертую - камеры II и I секций, также соединенные последовательно. Эти камеры служат для нагревания сокостружечной смеси непосредственно в аппарате. Стружку предварительно не ошпаривают. Для обогрева используется вторичный насыщенный пар из выпарной установки с избыточным давлением 0,03...0,07 МПа. Конденсат отводится через конденсатоотводчики в сборник конденсата, неконденсирующиеся газы --в вакуум-конденсационную установку или в атмосферу. Внутри аппарата от нижнего и верхнего приводов синхронно вращаются два продольных шнека 6, перемещающих стружку от нижнего конца аппарата (головная частью) к выгрузочному устройству 2 на верхнем конце аппарата (хвостовая часть). Максимальная частота вращения шнеков 0,93 мин-1. 10 1.4. Очистки диффузионного сока 1.4.1. Принципиальная технологическая схема очистки диффузионного сока Диффузионный сок – поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами, амидами кислот, слабыми азотистыми основаниями, солями органических и неорганических кислот. Из свеклы в диффузионный сок переходит около 98% сахарозы и 70...80% растворимых несахаров. Кроме того, в нем содержится 1...3 г/л мезги. Диффузионный сок, полученный из свеклы разного качества, можно разделить на три группы: I – хорошего качества, II – среднего и III – низкого качества (табл. 1.1). Таблица 1.1 Несахара Общий несахар Количество несахаров в диффузионном соке, полученном из свеклы разного качества, % к массе свеклы 1 2 3 2 2...2,6 2,6 Вещества коллоидной дисперсности 0,4 0.4...0.8 0,8 Пектиновые вещества 0,1 0,1—0,2 0,2 Аминный азот 0,025 0,025...0,04 0,04 Редуцирующие вещества Зола 0,15 0,5 0,15...0,25 0,25 0,7 0,5...0,7 Почти все несахара диффузионного сока замедляют процессы очистки сока и кристаллизации сахарозы. Поэтому в сгущенном соке с большим содержанием несахаров сахароза кристаллизуется медленно. Несахара способны связывать сахарозу и удерживать ее в растворенном состоянии. Для достижения высокого выхода товарного сахара диффузионный сок подвергают химической и физико-химической очистке с целью удаления как можно большего количества несахаров и доведения его до слабощелочной реакции. Известно много способов очистки диффузионного сока, но на практике применяют только один – обработку диффузионного сока известью (процесс дефекации) и осаждение ее избытка диоксидом углерода (процесс сатурации). При простоте технологических операций и относительно низкой стоимости реагентов этот способ обеспечивает высокую эффективность очистки (до 40%), а сахароза при этом практически не разрушается. Несахара, содержащиеся в диффузионном соке, различны по химической природе и физико-химическим свойствам, что и обусловливает применение различных способов их удаления из сока. При использовании в качестве реагентов гидроксида кальция и диоксида углерода в диффузионном 11 соке протекают реакции коагуляции, осаждения, разложения, двойного обмена, гидролиза, адсорбции и ионного обмена. Для завершения большинства реакций требуются различные, иногда прямо противоположные условия, что существенно усложняет технологические приемы. В современных схемах известково-углекислотной очистки диффузионного сока предусматриваются, введение извести и обработка соков угольной кислотой в 2...3 приема с промежуточным выводом образующегося осадка. Эти мероприятия направлены на решение двух основных задач: повышение общей эффективности очистки диффузионного сока и сокращение расхода реагентов. На рис. 1.5 представлена принципиальная технологическая схема очистки и сгущения диффузионного сока до сиропа в сокоочистительном отделении. После отделения мезги слабокислый диффузионный сок смешивают с суспензией сока II сатурации и известковым молоком в таком соотношении, чтобы получить оптимальный для коагуляции высокомолекулярных соединений (ВМС) и веществ коллоидной степени дисперсности (ВКД) рН2о сока 10,8... 11,4 (предварительная дефекация), и выдерживают паузу. Затем в сок добавляют в избытке известковое молоко, повышая рН до 12,3... 12,4 (основная дефекация). В этой среде под действием извести происходит разложение некоторых несахаров и образуются соли кальция. Дефекованный сок, содержащий Са(ОН)2 в растворе и коагулят, подвергают обработке сатурационным газом (I сатурация), в результате чего известь превращается в карбонат кальция, на своей поверхности адсорбирует несахара и выпадает в осадок (позднее он будет служить основой фильтрующего слоя). Карбонат кальция с адсорбированными несахарами и коагулят отделяют фильтрованием, промывают и выводят на специальную площадку в отвал, а сок нагревают до 92...97 оС и сатурируют повторно (II сатурация). На II сатурации в результате химических реакций осаждаются соли кальция и другие растворенные несахара. 12 Рисунок 1.5– Принципиальная схема известково-углекислотной очистки диффузионного сока 13 1.4.2. I Сатурация Цель I сатурации. Дефекованный сок, содержащий коагулят, гидроксид кальция в растворе и осадке, подают на I сатурацию, где обрабатывают сатурационным газом. Вследствие карбонатации образуется карбонат кальция, частицы которого, обладая положительным зарядом, адсорбируют отрицательно заряженные несахара – продукты распада редуцирующих веществ, красящие вещества, соли карбоновых кислот и др. Причем удаление растворимых солей карбоновых кислот зависит от члена гомологического ряда, представляемого данной кислотой. Чем он выше, тем больше солей будет удалено. Следовательно, если на преддефекации и основной дефекации осуществляется химическая очистка сока путем коагуляции, осаждения и разложения несахаров, то на I сатурации происходят физико-химическая очистка сока адсорбцией и формирование хорошо фильтрующегося осадка. Поэтому известь, используемую для очистки диффузионного сока, разделяют на химически активную, действующую в условиях преддефекации и основной дефекации (реакции осаждения, коагуляции и разложения несахаров), и физически активную, действие которой проявляется в процессе сатурации (адсорбции несахаров). Осадок несахаров (коагулят), выпадающий на преддефекации и основной дефекации, имеет рыхлую гелеобразную структуру, обладает значительной сжимаемостью. Отделить и промыть его в процессе фильтрования трудно, так как при сжатии резко уменьшается объем пор в слое и возрастает сопротивление фильтрованию. Коагулят гораздо легче отделить и промыть, если распределить его в избытке какого-либо материала, образующего в фильтрующей перегородке пористый несжимаемый слой. Таким материалом служат частицы карбоната кальция, образующегося в процессе сатурации дефекованного сока. Несахара диффузионного сока осаждаются на преддефекации при определенном количестве извести в растворе. Поэтому во избежание обратного растворения несахаров, скоагулировавших на преддефекации, I сатурацию завершают при такой же концентрации извести в растворе, которую затем осаждают только после отделения осадка несахаров, т. е. на II сатурации. Следовательно, причиной разделения сатурации на две стадии является необходимость промежуточного отделения рыхлого осадка несахаров при избыточной щелочности сока. При этом на I сатурации достаточно полно осаждаются несахара, которые в дальнейшем отделяются седиментацией и фильтрованием или только фильтрованием. Следовательно, цель I сатурации состоит в достижении наиболее полного отделения осажденных известью на преддефекации и основной дефекации несахаров, получении максимального эффекта адсорбции не осаждаемых известью несахаров и образовании структуры осадка с хорошими фильтрационными и седиментационными свойствами. Для выполнения первой задачи сохраняют высокую остаточную щелочность сока I сатурации, 14 Рисунок 1.6– Схема сатурации сока в противоточном решетчатом сатураторе Цель фильтрования. Фильтрование сатурированного сока – это разделение суспензии при помощи пористой фильтрующей перегородки на условно чистую жидкость (фильтрат) и влажный осадок, называемый фильтрационным. Сопротивление фильтрующей перегородки зависит от состава и температуры суспензии, структуры и толщины слоя осадка. Различают два вида осадков: несжимаемые, состоящие в основном из кристаллических частиц, и сжимаемые, представленные аморфными деформирующимися частицами. В несжимаемых осадках с изменением давления взаимное расположение частиц почти не меняется и не изменяются размеры пор, через которые проходит жидкость. Поэтому скорость фильтрования суспензии в этих условиях растет только при увеличении давления на жидкость, а при постоянном давлении зависит только от толщины слоя осадка. Сок I сатурации — это суспензия низкой вязкости со значительным содержанием твердой фазы, которая по химическому составу представляет собой преимущественно кристаллический карбонат кальция, образующий почти несжимаемый слой. Поэтому процесс фильтрования хорошо отсатурированного сока, полученного из качественной свеклы, подчиняется закономерностям процесса с образованием несжимаемого осадка на несжимаемой фильтровальной перегородке. С увеличением длительности фильтрования на фильтрующей перегородке растет слой осадка и повышается его сопротивление, в результате чего процесс фильтрования замедляется. В зависимости от характера осадка определяют предельно допустимую толщину слоя и на основании этого для периодически действующих фильтров составляют график очистки фильтрующей поверхности. В камерных вакуум-фильтрах 15 фильтрационный осадок снимают непрерывно и оптимальную толщину его регулируют, изменяя частоту вращения барабана. При нагревании сахарсодержащих растворов их вязкость снижается и скорость фильтрования увеличивается, поэтому перед фильтрованием соки и сироп нагревают до 85...88 °С. 1.4.3.II Сатурация Цель II сатурации. На II сатурацию поступает фильтрованный сок I сатурации (титруемая щелочность 0,09...0,11% СаО или рН 10,8...11,4), содержащий в растворе Са(ОН)2, КОН, NaOH, СаАn2 сахарозу и несахара. Повторную обработку диоксидом углерода проводят для того, чтобы перевести оставшиеся после I сатурации свободные гидроксиды кальция, калия и натрия в карбонаты, а также вывести в осадок растворимые соли кальция. Неполное удаление из сока гидроксидов кальция и магния, солей кальция приводит к быстрому образованию накипи на поверхностях теплообмена выпарной установки и к увеличению потерь сахарозы в мелассе. Цель II сатурации – достижение оптимальной (эффективной) щелочности, когда все ионы бикарбоната переходят в карбонаты и содержание солей кальция в соке минимально (титруемая щелочность примерно 0,02% СаО или рН 9,2...9,5). Адсорбция несахаров на карбонате кальция наиболее полно происходит при рН 10,8... 11,4 т. е. на I сатурации, а осаждение солей кальция — при рН 9,2...9,5 (II сатурация). Проведение II Сатурации Для проведения II сатурации используют установку (рис. 1.7), в которую входит дефекатор 1с верхним и нижним подводом сока, барботерный аппарат II сатурации щ конструкция которого аналогична аппарату I сатурации, дозреватель 3 для снятия пересыщения карбоната кальция. Объем аппарата II сатурации несколько меньше, чем объем аппарата I сатурации, так как после удаления большей части пенообразующих несахаров на преддефекации и I сатурации пены в соке образуется значительно меньше. Для устранения пузырьков газа из сока перед дозревателем устанавливают дегазатор. Уровень сока в сатураторе поддерживают на высоте примерно 3,5...4 м. Коэффициент использования сатурационного газа на 5... 10% ниже, чем на I сатурации, что обусловлено меньшей щелочностью сатурируемого сока. Продолжительность II сатурации 7...11 мин (около 7 мин при переработке свеклы хорошего качества и до 11 мин при переработке свеклы низкого качества). 16 Рисунок 1.7– Схема II Сатурации сока с дозревателем-отстойником Дефекатор перед II сатурацией представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с коническим днищем, сверху герметично закрытый крышкой. Продолжительность пребывания сока в дефекаторе регулируют в пределах 0–5 мин, открывая выпускную задвижку. Дозреватель 3 для снижения пересыщения карбоната кальция представляет собой упрощенную конструкцию отстойника с фильтрующим слоем, который состоит из цилиндрической обечайки с коническим днищем и плоской крышкой. В нижней части обечайки расположен кольцевой желоб 5, обращенный открытой стороной вниз, с расположенной под ним кольцевой отражательной пластиной 6. В верхней части обечайки имеется переливной желоб 4 с патрубком для отвода декантата. Сок II сатурации поступает в кольцевой желоб 5 и через щель, образованную подвижной пластиной 6 и желобом 5, равномерно распределяется по сечению аппарата и отстаивается. Декантат отводится сверху через переливной желоб 4. Сгущенная суспензия плотностью 1,15... 1,18 г/см3 из конической части дозревателя насосом перекачивается на преддефекацию. 1.5. Сгущение сока в выпарных установках 1.5.1. Классификация выпарных установок Сок сгущают в выпарной установке, которая является наиболее крупным потребителем отработавшего пара и одновременно генератором пара для технологических нужд. В ней пар более высокого потенциала преобразуется в пар с пониженными давлением и температурой, который затем используются для нагревания различных промежуточных продуктов. По важности выполняемых функций выпарная установка занимает центральное место в технологической и тепловой схемах завода. От работы 17 выпарной установки зависят производительность завода, расход топлива, потери сахара и его качество. Выпарная установка чаще всего состоит из трех или четырех корпусов. Вторичный пар из выпарной установки обеспечивает проведение следующих процессов: сгущение очищенного сока до 60...65% СВ.; уваривание утфелей в продуктовом отделении; нагревание промежуточных продуктов до температуры, предусмотренной технологическим регламентом; снабжение теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) конденсатом для питания паровых котлов; снабжение завода горячей водой. Выпарной аппарат (рис. 1.8) представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, внутри которого расположена паровая камера, состоящая из двух трубных решеток с завальцованными в них концами кипятильных труб диаметром 33 х 1,5 мм (33 мм — наружный диаметр; 1,5 мм – толщина стенки трубы). В межтрубное пространство, ограниченное цилиндрическими стенками корпуса, подводят греющий пар, снизу отводят конденсат греющего пара, а сверху – неконденсирующиеся газы и воздух, поступившие с греющим паром. Сгущаемый сок поступает в соковую камеру 14 под нижнюю трубную решетку выпарного аппарата и примерно на 1/3 заполняет кипятильные трубы паровой камеры 3. При кипении (в результате образования пузырьков пара) объем сока увеличивается, полностью заполняет кипятильные трубы и выливается на верхнюю трубную решетку, пузырьки лопаются, пар остается в надсоковом пространстве 6, а сок по внутренней циркуляционной трубе 12 опускается вниз под трубную решетку. Часть сгущенного сока смешивается со свежим соком и вновь заполняет кипятильные трубы, а часть направляется в следующий выпарной аппарат для дальнейшего сгущения. Рисунок 1.8– Схема выпарного аппарата с естественной многократной циркуляцией сока 18 Естественная циркуляция сока происходит вследствие разницы давления столба паросоковой смеси в кипятильных трубах и столба сока (без пузырьков пара) в циркуляционной трубе, обусловленной различием плотностей. Плотность паросоковой смеси меньше плотности не кипящего сока и зависит от содержания в ней пузырьков пара. Для контроля и регулирования режима работы выпарной аппарат снабжен термометром 5, предохранительным клапаном 11, смотровыми стеклами 9, указателем и регулятором уровня сока 2, манометрами 4 и 7, указателем уровня конденсата 1, масленкой 10 для гашения пены и вертикальными перфорированными трубками 13 для отвода неконденсирующихся газов. Вторичный пар из надсокового пространства отводят через встроенный сепаратор 8, где пар освобождается от капель, которые затем возвращаются в сок. Для снижения потерь теплоты наружную поверхность выпарных аппаратов покрывают теплоизоляционным слоем. Высота уровня сока в кипятильных трубах имеет важное значение для нормальной работы выпарных аппаратов и поддерживается на таком уровне, чтобы верхняя трубная решетка только омывалась кипящим соком. Оптимальный уровень не кипящего сока, который контролируют по специальным устройствам, распределяется по корпусам следующим образом (% к общей высоте кипятильных труб): I - 25...30, II - 30...35, III - 30...40, IV40...50, в концентраторе – 50...70. При резком снижении уровня сока в трубах, например, в I корпусе до 20 % и ниже, верхняя часть кипятильных труб не будет омываться соком, что приведет к снижению производительности аппаратов и пригоранию сахарозы на внутренних стенках труб. Если уровень сока в трубах превысит оптимальный, то будет снижаться интенсивность теплопередачи, ухудшится циркуляция сока и возможен переброс продукта в паровую камеру следующего корпуса. В процессе отложения накипи на поверхностях теплообмена уровень сока повышают (% к высоте кипятильных труб): в I — на 5, во II — на 10, в III, IV и в концентраторе – на 15. 1.6. Кристаллизация сахара 1.6.1. Технологическая схема кристаллизации Кристаллизация – завершающий этап производства сахара. Цель кристаллизации – выделить сахар, растворенный в сиропе, в виде кристаллов. В процессе известково-углекислотной очистки из диффузионного сока удаляют около 1/3 несахаров, остальные несахара вместе с сахарозой поступают в продуктовое отделение, где сироп сгущают до пересыщения и из него выкристаллизовывается сахароза, а несахара остаются в межкристальном растворе. Выделение сахарозы из раствора кристаллизацией проводят в 2 или 3 ступени. На первой ступени, когда содержание кристаллов в утфеле достигнет примерно половины (по массе), а утфель станет вязким и малоподвижным, кристаллы отделяют в поле центробежных 19 сил, а межкристальный раствор вновь сгущают на второй ступени до пересыщения и выкристаллизовывают остальную сахарозу. Небольшую часть сахарозы удаляют с завода вместе с отходом производства — мелассой. Если перерабатывают свеклу повышенной сахаристости, в технологическую схему включают третью ступень кристаллизации для более полного истощения оттеков утфеля второй ступени кристаллизации. На последней (второй или третьей) ступени кристаллизации сахарозу выкристаллизовывают, поддерживая необходимое ее пересыщение: сначала выпариванием воды в вакуум-аппарате, а затем охлаждением утфеля в утфелемешалках – кристаллизаторах. После отделения кристаллов сахарозы от межкристального раствора, содержащего почти все несахара, поступившие с сиропом, из оставшегося раствора уже невозможно на существующем оборудовании получить кристаллическую сахарозу. Поэтому оттек, полученный после центрифугирования последнего утфеля и называемый мелассой, удаляют как отход производства. С мелассой удаляют до 15% сахарозы от содержания ее в перерабатываемой свекле. Кристаллизацию проводят при низких температурах кипения сахарных растворов (не более 800С), для этого в вакуум-аппаратах, где уваривают утфель, создают глубокое разрежение. Тем самым обеспечивается минимальное разложение сахарозы и слабое нарастание цветности. На рис. 1.9 приведена принципиальная технологическая схема кристаллизации сахара в две ступени, обозначаемые соответственно I и II, по которой смесь сиропа с клеровкой после сульфитации, нагревания до 85...860С и фильтрования направляют на уваривание утфеля I кристаллизации до СВ 92,5...93,5 в вакуум-аппаратах, обогреваемых вторичным паром выпарной установки. Готовый утфель выгружают в приемную утфелемешалку, а освободившийся вакуум-аппарат пропаривают паром, растворяя остатки утфеля. Полученный раствор направляют в утфелемешалку или в клеровочный аппарат. Утфель I кристаллизации сразу же после спуска из вакуум-аппарата без охлаждения разделяют в центрифугах на сахар-песок и первый оттек. Затем слой сахара-песка промывают в центрифугах горячей водой, получая второй оттек большей чистоты по сравнению с первым оттеком, так как во втором оттеке растворяется еще и часть мелких кристаллов сахара-песка. Влажный сахар-песок высушивают горячим воздухом в сушильной установке до содержания влаги не более 0,14%, упаковывают в мешки массой по 50 кг и отправляют на склад. Второй оттек утфеля I кристаллизации возвращают на уваривание этого же утфеля, а из первого оттека этого утфеля и аффинационного оттека уваривают утфель II (последней) кристаллизации до содержания CB 94...95%. Для придания подвижности утфель разбавляют водой или мелассой и выгружают в кристаллизационную установку для дополнительной кристаллизации охлаждением. Туда же направляют раствор, полученный после пропаривания вакуум-аппарата II кристаллизации. При уваривании утфеля II 20 кристаллизации в вакуум-аппарате необходимое пересыщение сахарозы в межкристальном растворе поддерживают выпариванием воды, а в кристаллизационной установке оно регулируется постепенным охлаждением утфеля до 35...40°С. При этом межкристальный раствор обессахаривается до такой концентрации сахарозы, когда дальнейшая ее кристаллизация становится нецелесообразной из-за высокой вязкости межкристального раствора. Для понижения вязкости и облегчения центрифугирования готовый утфель II кристаллизации нагревают до 45...500С и центрифугируют с отбором одного оттека – мелассы. Сахар водой не промывают. Кристаллы сахара II кристаллизации удерживают на своей поверхности пленку межкристального раствора (до 12%). Чистота этих кристаллов 95...96%. Использовать сахар такого низкого качества для уваривания утфеля I кристаллизации нецелесообразно, поэтому его очищают, смешивая в аффинаторе с разбавленным первым оттеком утфеля I кристаллизации до содержания СВ 89...90%. Эту смесь называют аффинационным утфелем. При перемешивании в течение 15...20 мин в результате большой разности концентрации несахаров в пленке на кристаллах и аффинирующем растворе часть несахаров из пленки переходит (диффундирует) в раствор. При этом чистота сахара повышается, а цветность снижается. Аффинационный утфель центрифугируют, сахар промывают водой и растворяют (клеруют) в фильтрованном соке II сатурации. Сахар, выделенный из аффинационного утфеля, называют сахаром-аффинадом, а его раствор – клеровкой. Клеровку сульфитируют и подают на уваривание утфеля I кристаллизации. Аффинационный оттек и оттек, образовавшийся при промывании сахара-аффинада, соединяют вместе и направляют на уваривание утфеля II кристаллизации. 21 Рисунок 1.9– Принципиальная технологическая двухкристализационная схема продуктового отделения Уваривание утфеля I кристаллизации Поступающий на уваривание утфеля I кристаллизации сульфитированный сироп с клеровкой (общий сироп) должен содержать не менее 60...65% сухих веществ, быть прозрачным, иметь pH 7,8...8,2, концентрацию солей кальция 0,12...0,5% СаО и цветность не более 40 усл. ед. Утфель уваривают в периодически действующих вертикальных вакуумаппаратах вместимостью 40, 60, 80 т. Полный цикл уваривания утфеля в вакуум-аппарате (рис. 1.10) состоит из четырех основных этапов, рассмотренных ниже. Сгущение сиропа до заводки кристаллов. Сначала открытием вентиля предварительного разрежения, встроенного в основной воздушный вентиль и соединенного с общей системой разрежения через сепаратор 5, в вакуумаппарате создают остаточное давление 0,06...0,067 МПа. Затем, открывая основной воздушный вентиль, снижают остаточное давление до 0,02...0,015 МПа. Одновременно с открытием вентиля предварительного разрежения в вакуум-аппарат через вентиль 1 начинают подавать сироп с клеровкой. Как только аппарат заполнится на 1/3 высоты паровой камеры 3, частично (на один оборот) открывают вентиль на паропроводе и начинают прогревать 22 камеру. Когда уровень сиропа достигнет такой высоты, при которой он в состоянии кипения будет покрывать всю площадь поверхности паровой камеры, паровой вентиль медленно открывают полностью и при остаточном давлении около 0,015 МПа сгущают сироп выпариванием. В таких условиях сироп кипит при температуре 70...720С, что дает возможность иметь достаточно высокую полезную разность температур между греющим паром и кипящим сиропом и проводить его сгущение с небольшими потерями сахарозы. При кипении увариваемая масса сиропа поднимается вверх по кипятильным трубам вакуум-аппарата, затем опускается вниз по циркуляционной трубе 6 и кольцевому пространству между паровой камерой и корпусом 2 аппарата, находясь постоянно в движении. Образующийся при кипении сиропа вторичный пар, который называется утфельным, под действием разрежения выводится из аппарата через сепаратор 5, где освобождается от капель сиропа и поступает в вакуум-конденсационную установку. При сгущении сиропа до 82...83% СВ, что соответствует коэффициенту пересыщения 1,25...1,3 (лабильная и промежуточная зоны), температура кипения сиропа при неизменном разрежении повышается до 73...750С. Это повышение температуры связано с увеличением содержания сухих веществ в кипящем растворе до концентрации, достаточной для заводки кристаллов. Степень пересыщения и готовность раствора для заводки кристаллов определяют по внешним признакам: подвижности увариваемого сиропа, Рисунок 1.10– Схема вакуум-аппарата 23 скорости стекания брызг сиропа по смотровому стеклу, интенсивности подъема пузырьков пара, пробе «на волос», а также по электропроводности увариваемой массы. Продолжительность сгущения сиропа до заводки кристаллов не должна превышать 30 мин. Заводка кристаллов сахара. При коэффициенте пересыщения 1,25...1,3, когда система неустойчива, наступает наиболее благоприятный момент для заводки кристаллов. Прикрывая воздушный вентиль в системе разрежения и повышая таким образом температуру кипения раствора на 4...5°С, через пробный кран 7 (рис.1.10) вводят затравку в виде тонкоизмельченной сахарной пудры, просеянной через шелковое сито (из расчета 50 г на 40 т утфеля). Затравка служит импульсом для возникновения новых центров кристаллизации. Одновременно для образования равномерных кристаллов в вакуум-аппарат подкачивают небольшое количество сиропа. После того как начнется массовое зародышеобразование, сразу же проверяют сироп, отбирая пробы сиропа на стекло и наблюдая за количеством образовавшихся кристаллов. Рассматривать пробу лучше через увеличительное стекло, дающее десятикратное увеличение. При таком увеличении 1 мм длины виден как 1 см. Для получения в сахаре-песке кристаллов среднего размера (3000 в 1 г.) необходимо, чтобы на 1 мм длины размещалось 5...6 зародышей кристаллов. Своевременные заводка кристаллов и прекращение их образования имеют важное значение для процесса уваривания и качества готового утфеля. Чем больше центров кристаллизации образуется в момент заводки, тем меньше будут размеры кристаллов сахара-песка, и, наоборот, чем меньше введено центров кристаллизации, тем крупнее кристаллы. Утфель с крупными кристаллами легче центрифугируется и промывается, но дольше уваривается, при этом выпадает больше «муки» (очень мелких кристаллов). В сиропах с пониженной чистотой скорость кристаллизации сахарозы снижается, поэтому в них увеличивают массу затравки в 1,5...2 раза и заводят больше кристаллов, чтобы площадь поверхности кристаллизации была достаточной и сахароза при сгущении утфеля успела выкристаллизоваться. В противном случае коэффициент пересыщения будет повышаться и может выпасть «мука». Процесс центрифугирования утфеля. В сахарной промышленности наибольшее распространение получили автоматизированные фильтрующие центрифуги периодического действия ФПН-125 1Л-2(3) с программным управлением (вместимость ротора 650 кг утфеля) и механическим выгружателем сахара. Модель ФПН-125 1Л-2 предназначена для центрифугирования утфеля I кристаллизации, а ФПН-125 1Л-3 – для утфелей II и III кристаллизации и аффинационного утфеля. Конструкции этих моделей отличаются тем, что ротор первой закрывается конусом, предохраняющим сахар-песок от загрязнения каплями утфеля, а у ротора второй такого конуса нет. 24 Центрифуга ФПН-125 1Л (рис. 1.11) состоит из ротора 1, закрепленного на вертикальном валу 6 при помощи ступицы с ребрами 11, между которыми находятся проемы для выгрузки сахара. Вал с ротором свободно закреплен в подвесном устройстве 5, которое позволяет ему вместе с подшипниками немного отклоняться от вертикального положения. Вал с электродвигателем соединен эластичной муфтой. Ротор состоит из перфорированной обечайки с подкладочным (дренажным) плетеным ситом, прилегающим к обечайке, на которое уложено фильтрующее штампованное сито с щелевидными отверстиями размером 2,5 х 0,34 мм. Снаружи ротор закрыт неподвижным кожухом 2, на котором установлены питатель 7, датчик загрузки 8, узел 3 для промывки сахара и механический выгружатель сахара 4. В процессе загрузки и центрифугирования утфеля нижнее отверстие ротора закрыто конусом 10, над которым расположен вращающийся диск 9 для равномерного распределения утфеля по стенкам ротора. Ротор вращается от пятискоростного электродвигателя переменного тока с синхронной частотой вращения 1480, 980, 425, 207 и 80 (в обратном направлении) мин -1. В автоматическом режиме центрифуга работает следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» электропривод включается на загрузочную скорость 207 мин -1. В этот момент открывается клапан питателя 7, утфель температурой 70...75 0С поступает на распределительный диск 9 и под действием центробежной силы равномерно распределяется по высоте на фильтрующей поверхности ротора. Первоначальная толщина слоя утфеля от 90 до 150 мм. Ротор центрифуги загружается таким образом, чтобы утфель не доходил до его верхнего края на 5...10 мм. После заполнения ротора утфелем срабатывает датчик загрузки 8, клапан питателя закрывается и начинается разгон ротора последовательно до частот вращения 425, 980 мин -1 и рабочей частоты 1480 мин -1. При достижении одной частоты вращения срабатывает токовое реле и электродвигатель начинает разгонять ротор до следующей частоты вращения. Время разгона загруженного ротора центрифуги до рабочей скорости вращения должно составлять 50...80 с. Рисунок 1.11– Схема фильтрующей подвесной центрифуги циклического действия ФПН-125 1л 25 Межкристальный раствор утфеля под действием центробежной силы проходит через фильтрующее сито в пространство между ротором и неподвижным кожухом 2 (закожушное пространство) и по наклонному желобу с помощью сегрегатора (подвижной заслонки) стекает в сборник первого оттека. Центрифугированием удаляется большая часть межкристального раствора, который после центрифугирования называют первым оттеком. В отличие от межкристального раствора он содержит еще немного мелких кристаллов (разность чистоты межкристального раствора и первого оттека не должна превышать 1%). На кристаллах сахара после центрифугирования остается прилипший слой межкристального раствора, придающий сахару желтоватый оттенок. Чтобы удалить его, слой сахара в центрифуге промывают артезианской водой, нагретой до 80...90°С, в результате чего образуется второй оттек. Сахар начинают промывать сразу после отделения основной массы межкристального раствора. Этот момент определяют автоматически по уменьшению струи оттека. Преждевременное промывание сахара связано с повышением расхода воды и излишним растворением в ней кристаллов сахара. Если опоздать с промыванием, пленка на кристаллах охладится и подсохнет, в результате чего цветность сахара-песка возрастет Сушка и охлаждение сахара-песка. Сахаросушильная установка (рис. 1.12) состоит из двух наклонно вращающихся стальных барабанов с лопатками внутри. Один барабан сушильный, другой – охладительный. Влажный сахар-песок поступает в сушильный барабан 3, где перемешивается и высушивается в прямотоке горячего воздуха, предварительно очищенного в фильтре 1, нагретого в подогревателе 2 до температуры 110..1200С и отсасываемого вентилятором 4. Высушенный сахар-песок из сушильного барабана поступает в охладительный барабан 7, через который вентилятором 6 противотоком отсасывается очищенный в фильтре 8 холодный воздух. Охлажденный сахар-песок направляется на упаковывание, а воздух из барабанов поступает в пылеуловитель 5, освобождается от сахарной пыли и удаляется в атмосферу. Отделенная сахарная пыль растворяется в соке II сатурации и возвращается в производство. 26 Рисунок 1.12– Схема двухбарабанной сахаросушильной установки 2. ИЗДЕЛИЙ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБА И ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ Технологическая схема производства хлеба и хлебобулочных изделий включает в себя следующие этапы: хранение и подготовка сырья к производству, приготовление и разделка теста, выпечка и хранение хлеба. На рис. 2.1 приведена схема производства круглого подового хлеба на современном хлебозаводе. Мука поступает на хлебозавод в автомуковозах 1, а дополнительное сырье – в автомашинах 2. По трубопроводу 3 мука, пройдя дисковые переключатели 7, поступает в силосы 4 для хранения. Фильтры 5, 10, 14 служат для очистки транспортирующего воздуха от мучной пыли. Затем роторными питателями 6 мука из силосов подается в просеиватель 8 и далее питателем 9 в про-межуточную емкость 11. После взвешивания на весах 12 мука поступает в бункер 13, а затем по мукопроводу – в производственный бункер 15. Для хранения растворов соли, сахара, а также дрожжевого молока и жира установлены сборники 17...20. В первую тестомесильную машину 26 для замеса опары подается мука, из водомерного сборника 16 – вода и из бачка постоянного уровня 22 через дозировочную станцию 25 – дрожжевое молоко. Замешанная опара нагнетателем 27 направляется в бункер 28 для брожения. Во второй тестомесильной машине 30 замешивают тесто на готовой опаре, добавляя оставшуюся муку и растворы соли, сахара и жир из бачков. постоянного уровня 21,23,24 через дозировочную станцию 31. Тесто перемешается нагнетателями 29 и 32 в емкость для брожения 33. Выброженное тесто поступает в делитель 34 и далее в виде отдельных кусков определенной массы транспортерами 35 и 37соответственно в округлитель 36 и далее в расстойный шкаф 38. Расстоявшиеся тестовые заготовки идут далее в печь 39. Вылеченный хлеб подают транспортером 40 на циркуляционный стол 41. Хлеб укладывают на лотки, которые помещают в контейнер 42. 27 Рисунок 2.1– Технологическая схема производства круглого подового хлеба на современном хлебозаводе. 2.1. Хранение и подготовка муки к производству Свежесмолотая мука не годится для выпечки хлеба, так как образует мажущееся, расплывающееся тесто, поэтому такую муку в хлебопечении никогда не применяют. Хлеб из свежесмолотой муки получается плохого качества (малого объема, пониженного выхода и т, п.). В связи с этим мука должна пройти отлежку или созревание в благоприятных условиях, при которых ее хлебопекарные свойства улучшатся. Созревание пшеничной муки проводят на мелькомбинатах в течение 1,5...2мес. При этом меняется влажность муки в зависимости от параметров окружающего воздуха; цвет ее становится светлее в результате окисления каротиноидов; увеличивается кислотность в основном за счет разложения жира и образования жирных кислот, а также в результате накопления других кислореагирующих веществ (кислых фосфатов, продуктов гидролиза белков и др.). Следствием возрастания кислотности являются глубокое изменение белков, укрепление структурно-механических свойств клейковины, уменьшение ее растяжимости и увеличение упругости. Слабая клейковина при отлежке приобретает свойства средней; средняя по силе становится сильной, а сильная – очень сильной. Длительность созревания муки зависит от ее сорта, влажности и условий хранения. Повышение выхода муки, ее влажности и температуры хранения ускоряет процесс созревания, так как создаются более благоприятные условия для окислительно-восстановительных процессов. Для ускорения созревания используют химические улучшители, а также пневматическое перемещение муки с помощью сжатого, особенно нагретого, воздуха. Созреванию подвергают только пшеничную муку; ржаная мука при отлежке свои хлебопекарные свойства не изменяет, поэтому в созревании не нуждается. 28 Существует два способа транспортирования и хранения муки на предприятиях: тарный, когда муку перевозят и хранят в мешках, и бестарный, когда муку перевозят в автомуковозах и хранят в бункерах или силосах. Бестарный способ перевозки и хранения муки имеет ряд преимуществ перед тарным, так как позволяет механизировать и автоматизировать операции по разгрузке муки и управлять ими с пульта. Кроме того, при тарном способе хранения возникают дополнительные потери муки, связанные с ее распылом и остатками в опорожненных мешках. В настоящее время используется бестарный способ хранения муки в емкостях различных конструкций и размеров, изготовленных из металла, монолитного или сборного железобетона. Емкости состоят из верхней цилиндрической или прямоугольной части и нижней конусной. Емкости, у которых отношение высоты (без конусной части) к меньшему диаметру больше или равно 1,5, называются силосами. Если это отношение меньше 1,5, то такие емкости называются бункерами. Конусное дно может иметь различный уклон к горизонту (10, 12 или 60°). При хранении в силосах мука слеживается, что затрудняет ее выборку. Чтобы придать ей текучесть, днище силоса выполняют аэрируемым, т. е. из керамических пористых плит, покрытых сверху бельтингом. В днище через патрубки подают сжатый воздух, который разрыхляет нижние слои муки. В каждом силосе муку хранят только одного сорта и только одной партии. Для работы предприятия склад должен обеспечивать хранение не менее 7-суточного запаса муки. В последние годы нашел применение открытый способ размещения установок для бестарного хранения муки вне зданий на территории хлебозаводов. Это позволяет сэкономить средства на строительстве здания склада, сократить сроки ввода установок в эксплуатацию и уменьшить взрывоопасность. Склад бестарного хранения муки оборудуют установками для приема муки и ее внутризаводского транспортирования, автоматическими весами для учета поступающей на производство муки и просеивателями с магнитными уловителями. Муку можно транспортировать на производство механическим, пневматическим или аэрозольным транспортом (с помощью сжатого воздуха по трубопроводам). На предприятиях пищевой промышленности предпочтение отдают аэрозольному транспортированию, так как оно обеспечивает высокую концентрацию муки в смеси с воздухом, уменьшает удельный расход воздуха и позволяет при малых сечениях трубопроводов достигать высокой производительности. При пневматическом 3 транспортировании 1 м воздуха перемещает 5...6 кг муки, а при аэрозольном — примерно 60... 120 кг. Перед подачей муки в производство ее подвергают обработке, которая заключается в подсортировке отдельных партий, их просеивании и магнитной очистке. Отдельные партии муки могут значительно отличаться по своим хлебопекарным качествам, поэтому перед подачей на производство 29 принято составлять смесь разлитых партий муки в пределах одного сорта. Муку со слабой клейковиной смешивают с сильной; муку, темнеющую в процессе переработки, — с нетемнеющей и т. д. Соотношение компонентов в мучной смеси определяет лаборатория на основании анализа. При этом исходят из необходимости улучшить свойства одной партии муки за счет другой. Обычно смешивают на смесителях две или три партии муки в простых соотношениях (1:1, 1:2, 1:3и т.д.). Для просеивания муки с целью удаления случайных посторонних примесей применяют бураты, вибросита или просеиватели других конструкций. Муку просеивают через сито из стальной сетки с ячейками определенного размера. Для очистки муки от металломагнитных примесей в выходных каналах просеивающих машин устанавливают магнитные уловители, которые очищают через каждые 4 ч работы. При использовании аэрозольтранспорта вместо слабых постоянных магнитов применяют электромагнитные сепараторы. 2.2. Хранение и подготовка дополнительного сырья к производству 2.2.1.ВОДА Качество питьевой воды определяется ГОСТ 2874—90. На каждом хлебозаводе должны быть запасы холодной и горячей воды, рассчитанные соответственно на 8 ч и на 4 ч работы предприятия. Для приготовления теста на 100 кг муки расходуют от 35 до 75 л питьевой воды. Количество воды в тесте зависит: от вида муки и изделий. Наименьшую влажность имеет тесто, предназначенное для бараночных изделий, наибольшую — для ржаного хлеба из обойной муки. Чем суше мука, тем больше воды она поглощает при замесе. Количество воды в тесте зависит также от количества сахара и жира, добавляемых по рецептуре, которые как бы разжижают тесто. При внесении значительных количеств сахара и жира сокращают количество воды, добавляемой при замесе. 2.2.2. СОЛЬ В рецептуру хлебобулочных изделий, за исключением диетических бессолевых сортов, входит поваренная соль в количестве от 1 до 2,5 % к массе муки. Она улучшает вкус изделий, существенно влияет на физические свойства теста, укрепляя его клейковину. Состояние же дрожжей в присутствии соли ухудшается, так как соль задерживает процессы спиртового и молочнокислого брожения в тесте. Количество поваренной соли должно соответствовать ГОСТ 13830-97. Соль доставляют на хлебозавод в мешках или насыпью и хранят в отдельных помещениях. Раствор соли готовят в солерастворителе, который разделен на отделения. Одно заполнено слоем соли, в который поступает вода, образуя насыщенный раствор 26%-й концентрации; второе служит отстойником раствора соли после фильтрования. В настоящее время применяют новый (мокрый) способ хранения соли. Для этого ее ссыпают в 30 металлический или бетонный бункер, к которому подведена вода. В хранилище образуется раствор соли плотностью 1,16..1,2 кг/л. Перед подачей на производство раствор соли фильтруют и перекачивают в расходные баки. 2.2.3. ДРОЖЖИ В хлебопечении применяют прессованные, сушеные, жидкие дрожжи и дрожжевое молоко. Прессованные дрожжи представляют собой выращенные в особых условиях дрожжевые клетки, выделенные из среды, в которой они размножались. В соответствии с ГОСТ 171-92 влажность их составляет до 75%, поэтому они являются скоропортящимся продуктом. Их следует хранить не более 12сут. при температуре 0...4°С. Важным показателем качества дрожжей является их подъемная сила, или быстрота подъема теста, характеризующая способность дрожжей разрыхлять тесто. Хорошие дрожжи поднимают тесто за 60...65 мин. Расход прессованных дрожжей для приготовления пшеничного теста составляет 0,5...3% к массе муки и зависит от ряда факторов: подъемной силы дрожжей. Если подъемная сила дрожжей 20 мин, то требуется увеличить расход дрожжей на замес теста; длительности процесса брожения теста и способа его приготовления. Чем больше длительность брожения, тем меньше расход дрожжей. Для безопарного способа приготовления теста требуется 1,5-3%, а для опарного 0,5...1% дрожжей. Расход дрожжей зависит также от количества сахара и жира, содержащихся в тесте. Эти продукты угнетают жизнедеятельность дрожжей, поэтому увеличивают количество вводимого разрыхлителя. Подготовка прессованных дрожжей к производству состоит в освобождении их от упаковки, предварительном грубом измельчении и приготовлении хорошо размешанной однородной массы (суспензии) в теплой воде температурой 30...35оС. Сушеные дрожжи получают из прессованных путем высушивания в определенных условиях до влажности 8...10%. Сушеные дрожжи могут храниться продолжительное время (при температуре не более 100С до 1 года). Они имеют светло-желтый или светло-коричневый цвет с дрожжевым запахом, подъемная сила их составляет до 90 мин. Сушеные дрожжи применяют в тех случаях, когда невозможно доставить на завод или сохранить прессованные дрожжи. В последнее время на хлебозаводах, расположенных недалеко от дрожжевых предприятий, применяется дрожжевое молоко (жидкая суспензия дрожжей в воде, полученная при сепарировании культуральной среды после размножения в ней дрожжей). Дрожжевые клетки в этом продукте находятся в более активом биологическом состоянии, чем в прессованных дрожжах. Кроме того, на дрожжевых заводах в этом случае исключаются такие операции, как прессование я упаковывание. Дрожжевое молоко доставляют на завод в термоизолированных цистернах — молоковозах, из которых оно поступает в приемные металлические емкости, оборудованные мешалками, где хранится в течение 1,5...2 сут при температуре 6..10оС. 31 Жидкие дрожжи представляют собой мучную среду, в которой находятся активные дрожжевые клетки и молочнокислые бактерии. Жидкие дрожжи готовят непосредственно на хлебозаводах. Они применяются для разрыхления пшеничного теста в количестве 20...35% к массе муки. 2.2.4. Сахар-песок, жир Сахар-песок. В хлебопечении применяют сахар-песок и сахарную пудру, количество которых определяется ГОСТ 21-94 и ГОСТ 22-94. Сахарпесок добавляют в тесто при изготовлении булочных и сдобных изделий в количестве 2,5...30% к массе муки, сахарную пудру используют для отделки поверхности сдобных изделий. Сахар-песок оказывает существенное влияние на качество теста и готового хлеба. Он разжижает тесто, поэтому надо делать поправку на количество вносимой воды; его добавление в небольшом количестве (до 10% к массе муки) ускоряет брожение теста, а при повышенной дозировке угнетает, если по рецептуре требуется большое количество сахара-песка и жира, то их вносят в тесто в конце брожения. Эта операция называется отсдобкой. Кроме того, сахар-песок улучшает вкус, аромат, окраску хлеба, повышает его энергетическую ценность. На хлебозаводе, как правило, хранят 15-сугочный запас сахара-песка, который обычно поступает в мешках. При подготовке к производству сахарпесок растворяют в воде в бачках с мешалками при температуре около 40 0С до концентрации раствора 55%, а затем перекачивают в сборники. Возможно поступление сахара на завод в виде сахарного сиропа. Жир. Для приготовления большинства изделий используется маргарин, для некоторых видов сдобных изделий - животное масло, для горчичного хлеба и горчичных баранок – растительное (горчичное) масло. Растительные масла применяются также при разделке теста, для смазки форм и листов. Качество маргарина должно соответствовать ГОСТ 240-91, подсолнечного масла – ГОСТ 1128-86. Жир вносят в тесто в количестве до 20...30%. Жиры повышают энергетическую ценность изделий, улучшают их вкусовые качества, увеличивают объем хлеба, повышают пластичность теста, несколько укрепляют клейковину. В то же время они снижают интенсивность брожения теста. Желательно, чтобы жиры, применяемые в хлебопечении, были безводными и хорошо эмульгировались в воде, имели пластичную структуру и невысокую температуру плавления. Твердые жиры растапливают в бачках с водяной рубашкой и мешалкой. Температура маргарина при этом не должна превышать 40...450С, иначе произойдет расслоение массы на жир и воду, что нарушит равномерное распределение жира в тесте. Жир (растительное масло, маргарин) улучшает качество хлеба, если его вносить в тесто в виде предварительно приготовленной тонкодисперсной эмульсии с применением пищевого эмульгатора, например фосфатидного концентрата (ФК) следующего состава (%): маргарин – 50, фосфатидный концентрат – 5...7, вода – 45. Такая эмульсия устойчива, она не расслаивается 32 в течение 2...3сут, хорошо транспортируется по трубам. Внесение эмульсии позволит значительно улучшить качество хлеба, задерживая его черствение. 2.3. Приготовление теста Для каждого сорта хлеба существуют унифицированные рецептуры, в которых указывают сорт муки и расход (кг на 100 кг муки) каждого вида сырья. На их основании лаборатория хлебозавода составляет производственные рецептуры, в которых указывает дозировку муки, дополнительного сырья, растворов, полуфабрикатов (закваски, заварки, жидких дрожжей) на замес одной порции опары (закваски) и теста в зависимости от мощности завода, его оборудования, принятого способа тестоведения, а также технологический режим приготовления изделий (температура, влажность, кислотность полуфабрикатов, продолжительность брожения, условия расстойки и выпечки). Замес теста. Это короткая, но весьма важная технологическая операция. Длительность замеса для пшеничного теста составляет 7...8 мин, для ржаного – 5…7 мин. Цель замеса – получить однородную массу теста с определенными структурно-механическими свойствами. При замесе одновременно протекают физико-механические и коллоидные процессы, которые взаимно влияют друг на друга. Коллоидные процессы, или процессы набухания, связаны с основными составными частями муки – белками и крахмалом. Белки пшеничной муки, поглощая влагу, резко увеличиваются в объеме и образуют клейковинный каркас, внутри которого находятся набухшие зерна крахмала и частицы оболочек. Слипание частиц в сплошную массу, происходящее в результате механического перемешивания, приводит к образованию теста, Однако чрезмерный замес может вызвать разрушение уже образовавшейся структуры теста, что приведет к ухудшению качества хлеба, Тесто после замеса состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной, От соотношения этих фаз зависят свойства теста: увеличение количества жидкой фазы «ослабляет» его, делает более жидким, текучим, липким. Этим объясняются различные свойства пшеничного и ржаного теста, Пшеничное тесто эластичное, упругое, а ржаное – вязкое, пластичное. Твердая фаза в пшеничном тесте состоит из набухших нерастворимых в воле белков, зерен крахмала и частиц оболочек. Она преобладает над жидкой фазой, в состав которой входят водорастворимые вещества (сахар, соль, водорастворимые белки и др.). Кроме того, основная часть жидкой фазы пшеничного теста связана набухшими белками. Газообразная фаза представлена пузырьками воздуха, захваченными тестом при замесе. В ржаном тесте отсутствует клейковинный каркас, значительная часть белков (до 97%) неограниченно набухает, превращаясь в жидкую фазу, в состав которой входят также слизи и большое количество декстринов, сахаров и других веществ. Значительное содержание декстринов и сахаров в ржаном тесте связано с тем, что крахмал ржи очень легко (за счет высокой 33 атакуемости) и интенсивно расщепляется под действием ферментов, так как в ржаной муке нормального качества присутствуют α- и β-амилазы в отличие от пшеничной муки нормального качества, в которой находится только βамилаза. Твердая фаза ржаного теста состоит из небольшого количества ограниченно набухающих белков (2...3%), крахмала и частиц отрубей. Структурно-механические свойства ржаного теста во многом зависят от его кислотности: ее повышение до определенных пределов (до 10... 120 по сравнению с конечной кислотностью пшеничного теста 70) увеличивает долю твердой фазы, улучшает его структурно-механические свойства, делает тесто менее вязким за счет медленного разложения крахмала и снижения образования декстринов, придающих тесту липкие свойства. Брожение теста. Брожение теста охватывает период времени с момента его замеса до деления на куски. Цель брожения – разрыхление теста, придание ему определенных структурно-механических свойств, необходимых для последующих операций, а также накопление веществ, обуславливающих вкус и аромат хлеба, его окраску. Комплекс процессов, одновременно протекающих на стадии брожения и взаимно влияющих друг на друга, объединяют под общим понятием созревание теста. Созревание включает в себя микробиологические (спиртовое и молочнокислое брожение), коллоидные, физические и биохимические процессы. Спиртовое брожение вызывается дрожжами, в результате которого сахара превращаются в спирт и диоксид углерода. Дрожжи сбраживают сначала глюкозу и фруктозу, а затем сахарозу и мальтозу, которые предварительно превращаются в моносахариды. Источником сахаров являются собственные сахара зерна, перешедшие в муку, но главную массу составляет мальтоза, образовавшаяся в тесте при расщеплении крахмала. Скорость брожения зависит от температуры, кислотности среды, качества дрожжей и ускоряется при увеличении количества дрожжей и повышении их активности, при достаточном содержании сбраживаемых сахаров, аминокислот, фосфорнокислых солей. Повышенное содержание соли, сахара, жира тормозит газообразование в тесте. Брожение ускоряется при добавлении в тесто амилолитических ферментных препаратов. Молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми бактериями, которые попадают в тесто из воздуха с мукой и расщепляют глюкозу до молочной кислоты. Существует два вида молочнокислых бактерий: гомоферментативные, образующие молочную кислоту, и гетероферментативные, которые наряду с молочной кислотой вырабатывают другие кислоты (уксусную, янтарную, лимонную и пр.). При снижении влажности и температуры теста гетероферментативные молочнокислые бактерии развиваются с большей скоростью, в результате резко возрастает кислотность теста и ухудшается вкус хлеба. В пшеничном тесте преобладает спиртовое, а в ржаном — молочнокислое брожение. В результате нарастания кислотности ускоряется набухание белков, замедляется разложение крахмала 34 до декстринов и мальтозы, что крайне важно при переработке пшеничной муки из проросшего зерна и ржаной муки, так как позволяет получить тесто с оптимальными структурно-механическими свойствами. Поэтому кислотность теста является признаком его созревания, а кислотность хлеба – один из показателей его качества, включенный в стандарт. Коллоидные процессы, начавшиеся на стадии замеса, продолжаются в процессе брожения. В зависимости от свойств муки возможно ограниченное и неограниченное набухание белков. При ограниченном набухании белки только увеличиваются в размерах, а при неограниченном меняется форма белковой молекулы. У муки с сильной клейковиной почти до конца брожения происходит ограниченное набухание, при этом свойства теста улучшаются. У муки со слабой клейковиной наблюдается неограниченное набухание и тесто разжижается, поэтому продолжительность брожения теста из такой муки должна быть сокращена. В результате физических процессов повышается температура теста на 1...2°С и увеличивается его объем за счет насыщения диоксидом углерода. Биохимические процессы, протекающие в тесте, — одни из важнейших, так как от них зависят и микробиологические, и коллоидные, и физические превращения. Суть биохимических процессов состоит в том, что под действием ферментов муки, дрожжей и микроорганизмов происходит расщепление составных компонентов муки, прежде всего белков и крахмала. При этом желательна определенная степень протеолиза, так как она ведет к получению достаточно упругого и эластичного теста, обладающего оптимальными свойствами для получения качественного хлеба. Кроме того, продукты разложения белков на стадии выпечки принимают участие в образовании цвета, вкуса и аромата хлеба. При интенсивном разложении белков, особенно в слабой муке, тесто расплывается и хлеб получается неудовлетворительного качества. При расщеплении крахмала ферментами идет образование мальтозы (5...6% к массе муки), которая расходуется на брожение теста и участвует в процессе выпечки, определяя вкус и аромат хлеба. Интенсивность протекания всех рассмотренных процессов з-висит от температуры. Оптимальная температура для спиртового брожения в тесте около 350С, а для молочнокислого — 35...400С. Повышение температуры теста влечет за собой усиление нарастания кислотности. Кроме того, с повышением температуры теста в нем усиливаются биохимические процессы, ослабляется клейковина, увеличиваются ее растяжимость и расплываемость. Оптимальная температура брожения теста — 26...32°С. Тесто из сильной муки рекомендуется готовить при повышенной температуре, а тесто из слабой муки — при более низкой температуре. Таким образом, температура является основным фактором, регулирующим ход технологического процесса приготовления теста. Обминка теста. В процессе брожения тесто, которое готовится порционно, подвергается обминке, т. е. кратковременному повторному 35 промессу в течение 1,5...2,5 мин. При этом происходит равномерное распределение пузырьков диоксида углерода в массе теста, улучшается его качество, мякиш хлеба приобретает мелкую, тонкостенную и равномерную пористость. Способы приготовления пшеничного теста. Пшеничное тесто готовят безопарным и опарным способами. Приготовление пшеничного теста безопарным способом. При безопарном способе тесто замешивают в один прием сразу из всего сырья, предусмотренного рецептурой. Расход прессованных дрожжей – 2...2,5%, длительность брожения – 2,5ч. В процессе брожения проводят 2...3 обминки, последнюю за 30...40 мин до разделки теста. Перед последней обминкой проводят отсдобку теста (добавление жира, сахара, яиц в тесто в период брожения). Безопарным способом обычно готовят ситнички, московские калачи, московские булочки, рожки, рогалики, а также хлеб из пшеничной муки высшего и I сортов с низкой кислотностью. Приготовление пшеничного теста опарным способом. Состоит из двух этапов – приготовления опары и теста. Для опары берут часть муки и воды и все количество дрожжей (0.5... 1%), По консистенции опара более жидкая» чем тесто. Длительность ее брожения – 3,5...4,5 ч. На готовой опаре замешивают тесто, добавляя оставшуюся часть муки, воды и остальное сырье (соль и т.д.), Тесто бродит 1...1,5ч. В процессе брожения тесто из сортовой муки подвергают одной или двум обминкам, перед последней производят отсдобку. Опары могут быть густыми, жидкими и большими густыми и различаются количеством муки и воды, взятых для их приготовления. Для приготовления густой опары с содержанием влаги 45...48% берут половину муки, 2/3 воды от их общего расхода на тесто и все количество дрожжей. Жидкие опары готовят с содержанием влаги 65...75% и муки в них 20...35% ее расхода на тесто. При этом тесто готовят уже без воды, так как вся вода находится в опаре. Жидкие опары более транспортабельны, чем густые, их легче перекачивать по трубам с помощью насосов. Они легко дозируются, процесс их приготовления сравнительно легко регулируется (жидкие опары можно нагревать или охлаждать, в случае необходимости добавлять в них различные улучшители), в них более интенсивно протекает процесс созревания. В последнее время тесто готовят на большой густой опаре с содержанием влаги 41...44% с сокращенной продолжительностью брожения перед разделкой. В этом случае опара должна быть сильной, зрелой, поэтому на ее замес берут 65...70% муки. Продолжительность брожения – 4...4,5 ч. Замешанное с добавлением всех компонентов тесто бродит 20...25 мин (иногда до 40 мин). Преимуществом такого варианта является сокращенный цикл приготовления теста. Опарный способ приготовления теста более длительный, чем безопарный, но он получил большее распространение, так как в результате более глубокого протекания процессов созревания теста количество хлеба 36 выше (лучше вкус, аромат, пористость). Он требует меньшего расхода дрожжей и обладает технологической гибкостью, позволяющей лучше учитывать хлебопекарные свойства муки. Приготовление пшеничного теста на жидких дрожжах и заквасках. В хлебопечении применяется биохимический способ разрыхления теста с помощью прессованных дрожжей, а также с использованием жидких дрожжей и жидких заквасок, приготовляемых на хлебозаводах. Жидкие дрожжи и жидкие закваски содержат в активном состоянии, как дрожжи, так и нетермофильные молочнокислые бактерии. Питательной средой для жидких заквасок является осахаренная заварка, т. е. водно-мучная смесь, нагретая до 65...67°С для клейстеризацйи крахмала, В нее добавляют белый солод – источник ферментов, разлагающих крахмал с максимальным образованием Сахаров. Микрофлора жидких заквасок представлена в основном гетероферментативными молочнокислыми бактериями и некоторым количеством дрожжей. Поэтому пшеничный хлеб, приготовленный на жидких заквасках, имеет высокую кислотность. Жидкие закваски применяют для получения пшеничного хлеба из обойной муки, Питательной средой для жидких дрожжей является заквашенная заварка, т. е. осахаренная заварка, в которой при температуре 48….54оС развиваются молочнокислые бактерии, вырабатывающие молочную кислоту. В дальнейшем полученную смесь охлаждают до 28….30оС и используют в качестве питательной среды для размножения дрожжей. Микрофлора жидких дрожжей – гомо-ферментативные молочнокислые бактерии и дрожжи, причем преобладают дрожжи. Жидкие дрожжи используют для приготовления хлеба из пшеничной муки высшего, 1 и II сортов, так как в этом случае не происходит чрезмерного нарастания кислотности. Жидкие дрожжи и жидкие закваски (в количестве 20...35% массы муки) можно использовать для приготовления пшеничного хлеба любым способом—как опарным, так и безопарным. Жидкие дрожжи можно использовать в смеси с прессованными дрожжами (например, 1…1,5% прессованных и 8... 15% жидких дрожжей). На предприятиях малой мощности — пекарнях и на отдельных хлебозаводах с одно- и двухсменным режимом работы — применяются различные ускоренные способы приготовления теста, одним из которых является интенсивная («холодная») технология хлебобулочных изделий из пшеничной муки, разработанная ГОСНИИХП. Тесто готовят однофазным способом с использованием интенсивного замеса при пониженной температуре теста (25—280С), с повышенным количеством дрожжей и обязательным внесением комплексных улучшителей. При этом увеличивается продолжительность предварительной расстойки до 20 мин, которую проводят при температуре 36°С и относительной влажности паровоздушной среды 75%. 37 Подобные мероприятия улучшают структурно-механические свойства и качество хлеба, сокращая продолжительность приготовления теста в 3,5 раза по сравнению с опарным способом. Способы приготовления ржаного теста. Приготовление ржаного теста отличается от пшеничного, что связано с особенностями ржаной муки, содержащей в своем составе α- и β-амилазу. Действие этих ферментов, особенно при выпечке хлеба, влияет на качество готового продукта. В начальный период выпечки действуют оба фермента. Декстрины, образующиеся за счет действия α- амилазы, в тесте не накапливаются, так как расщепляются β-амилазой до мальтозы. В дальнейшем, по мере увеличения температуры в пекарной камере, р-амилазы при 82...84оС инактивируется, а α-амилаза продолжает действовать, оставаясь активной до конца выпечки. Температура ее инактивации составляет около 1300С, в то время как температура мякиша хлеба не превышает 95...97°С. Следовательно, в температурном интервале от 82...84 до 95...90С за счет действия ос-амилазы в хлебе идет процесс интенсивного накопления декстринов, придающих мякишу липкие свойства и ухудшающих качество хлеба. Для инактивации αамилазы увеличивают кислотность теста. С этой целью ржаное тесто готовят на закваске. Закваска – это порция спелого теста, приготовленная без соли и содержащая активные молочнокислые бактерии, которые могут быть как истинными, так и неистинными. Кроме молочнокислых бактерий в состав закваски входит небольшое количество дрожжей. Закваски в зависимости от содержания в них влаги могут быть густыми, менее густыми и жидкими, содержащими соответственно 50, 60 и 70...80% влаги. Приготовление ржаного теста на густых заквасках. В приготовлении теста различают два цикла: разведочный и производственный. Разводочный цикл – это процесс приготовления новой закваски. Он применяется, если качество уже имеющихся производственных заквасок не соответствует норме. Новую закваску готовят в три этапа, получая последовательно дрожжевую, промежуточную и исходную закваски. При этом не только увеличивается их масса, но и происходит накопление в мучной среде молочнокислых бактерий и дрожжей. Общая длительность разводочного цикла – 12...14 ч, температура брожения заквасок последовательно увеличивается с 25 до 280С. Для получения дрожжевой закваски готовят тесто из муки, воды, дрожжей и производственной закваски предыдущего приготовления, которая является источником молочнокислых бактерий. В результате брожения, когда кислотность достигнет определенного уровня, получают дрожжевую закваску. Ее освежают и увеличивают массу путем внесения воды и дополнительного большего, чем на первом этапе, количества муки. Массу вновь подвергают брожению, получая промежуточную закваску, в которую опять вносят муку и воду и вновь сбраживают. В результате образуется исходная закваска. Источник микрофлоры в разводочном цикле – размноженные в лаборатории чистые культуры дрожжей и молочнокислые 38 бактерии. Далее процесс идет по производственному циклу, который включает приготовление производственной закваски и получение теста. Производственную закваску получают из исходной аналогично предыдущим закваскам. Затем ее делят на три части, из которых две идут на приготовление двух порций теста, а третью порцию используют для возобновления производственной закваски, добавляя в нее муку и воду. В процессе брожения, который длится 3,5...4 ч при температуре 280С, закваска восстанавливает свою кислотность и состав бродильной микрофлоры. Далее ее вновь делят на три части, из которых 2/3 идут для приготовления теста, а 1/3 – на возобновление закваски. Производственный цикл повторяется. При приготовлении теста в закваску добавляют муку, воду, соль и другие компоненты, брожение длится в течение 1…1,5 ч при температуре 28...300С до кислотности 9... 120С. Используя производственный цикл, хлебозавод может работать месяцами. Приготовление ржаного теста на жидких заквасках. На ряде предприятий ржаное тесто готовят на более текучих и легко транспортируемых по трубопроводам жидких заквасках. В хлебопечении применяется несколько технологических схем приготовления ржаного теста на жидких заквасках, например Саратовская, Ивановская, универсальная» Эти схемы отличаются составом бродильной микрофлоры, технологией разводочного цикла и составами питания производственной закваски. Саратовская схема предусматривает использование гомоферментативных молочнокислых бактерий. Дрожжи в разводочном цикле не применяются, что снижает подъемную силу закваски. По Ивановской схеме в разводочном цикле используют чистые культуры дрожжей (Ивановская раса) и гетероферментативные молочнокислые бактерии. В состав питательной среды входят осахаренная мучная заварка, вода и мука. Производственный цикл приготовления закваски и теста следующий. Через 2 ч после брожения отбирают 1 /2 готовой закваски кислотностью 10... 14 для приготовления теста, а к оставшейся половине прибавляют питательную среду для возобновления закваски. Температура заквасок и теста — 28...300С. Универсальная схема создана на основе обобщения опыта использования других схем приготовления жидких заквасок. Суть схемы состоит в приготовлении теста на жидкой закваске с применением осахаренной заварки, способствующей лучшему развитию микрофлоры. Аппаратурные решения способов тестоведения. В отрасли используются порционный и непрерывный способы приготовления теста. Порционный применяется на предприятиях малой мощности—в пекарнях, непрерывный – на хлебозаводах. Непрерывный способ приготовления полуфабриката позволяет механизировать и автоматизировать производственный процесс, стабилизировать и повысить качество хлеба. Широкое применение на хлебозаводах нашли тестоприготовительные агрегаты, в состав которых входит оборудование для дозирования 39 ингредиентов, замеса и брожения. Различают агрегаты порционного и поточного (непрерывного) приготовления теста. В агрегатах порционного приготовления замес опары (закваски) и теста осуществляется отдельными порциями или непрерывно, а брожения – порционно. В агрегатах для непрерывного приготовления теста замес опары и теста и их брожение проводят в стационарных емкостях с одновременным перемещением опары или теста непрерывным потоком. К агрегатам непрерывного действия относят бункерные агрегаты И8-ХАГ-6, Л4-ХАГ-13, МТИПП-РМК, И8-ХТА-6, И8-ХТА-12 для приготовления пшеничного теста на большой густой опаре, жидких опарах и безопарным способом. Кроме того, на агрегате И8-ХТА-6 можно готовить ржаное тесто на густых заквасках В настоящее время серийно выпускаются агрегаты И8-и И8-ХТА-12 вместимостью бункеров 6 и 12 м3. Приготовление теста осуществляется следующим образом. Для замеса опары в тестомесильные машины 1 (рис.2.2) дозатором подается мука, а из дозировочной станции 2– вода и дрожжи. Тестомесильная машина 1 представляет собой корытообразную емкость, внутри которой находятся два параллельных вала с месильными лопастями. Лопасти расположены под углом к оси вала, причем этот угол можно менять для регулирования интенсивности замеса и производительности машины. Свежезамешанная опара нагнетателем опары по тестопроводу подается на поворотный наклонный лоток 5, с которого она поступает в одну из секций стационарного бункера 3 для брожения. Через определенное время лоток поворачивается на 1/6 окружности, заполняя очередную секцию бункера опарой. Полный оборот лотка соответствует времени брожения опары. Выброшенная опара поступает в бункер выгрузки и нагнетателем по трубопроводу подается во вторую тестомесильную машину для замеса теста, в которую из соответствующих дозаторов поступают мука и все жидкие компоненты из дозировочной станции 2. Освобожденная от опары секция бункера после поворота лотка вновь заполняется свежей опарой. Замешанное тесто нагнетателем по трубопроводу подается в наклонно установленную емкость 4 корытообразной формы для брожения. Выброженное тесто через патрубок поступает на разделку. 40 Рисунок 2.2–Бункерный тестоприготовительный агрегат И8-ХТА-6(12) 2.4. Разделка теста Разделка пшеничного теста включает в себя деление теста на куски, округление, предварительную расстойку, формование тестовых заготовок и окончательную расстойку Разделка ржаного теста состоит из следующих этапов: деления теста на куски, формования тестовых заготовок и окончательной расстойки. Разница в разделке ржаного и пшеничного теста обусловлена различиями в их свойствах. Ржаное тесто, не имеющее клейковинного скелета, более пластично. Оно более липкое, поэтому для него необходима минимальная механическая обработка. Пшеничное тесто вследствие своей упругости и сравнительно небольшой адгезии (прилипания) должно подвергаться более интенсивной механической обработке при разделке, чем ржаное тесто. Многократная обработка пшеничного теста необходима для получения однородной структуры во всей массе куска, в результате чего хлеб получается с ровной мелкой пористостью. Деление теста на куски. Цель этой операции – обеспечить получение заданной массы хлеба. Допустимое отклонение массы отдельных кусков не должно превышать ±1,5%. Деление осуществляется на тестоделительных машинах по объемному принципу. Существуют делительные машины, отсекающие тесто от жгута, разделяющие его на куски мерными карманами при различном нагнетании теста (шнековом, валковом, лопастном и др.) и штампующие куски теста. Машины со шнековым нагнетанием применяются, как правило, для деления на куски теста из ржаной и пшеничной обойной муки и муки II 41 сорта. К этой группе относятся машины «Кузбасс» различных модификаций, ХДФ-М2.В машине «Кузбасс-2М-1» (рис. 2.3, а) тесто поступает в приемную воронку 5 шнековой камеры 6, а затем шнеком 4 через угловой отвод направляется в мерный карман делительного барабана. Рисунок 2.3– Схемы тестоделительных машин а-«Кузбасс-2М-1» со шнековым нагнетателем теста; б-РМК-60А с поршневым нагнетателем теста периодически вращающегося внутри делительной головки 3. В мерном кармане расположен поршень 2, состоящий из двух частей. Сближая или удаляя половинки поршня с помощью винта и пружины, можно изменять объем мерного кармана и тем самым регулировать массу кусков теста. При нагнетании теста в мерный карман поршень 2 перемещается вниз до упора, освобождая карман для заполнения тестом. После окончания заполнения кармана делительный барабан поворачивается на 180°. При этом тесто, находящееся в камере, оказывая давление на поршень, перемещает его вниз. Поршень выталкивает кусок теста из кармана на транспортер 1, одновременно освобождая верхнюю часть кармана для последующего заполнения. На базе делителя «Кузбасс» созданы делительно-посадочные механизмы, осуществляющие деление теста на куски с одновременной посадкой их в формы, закрепленные на люльках расстойно-печных агрегатов. Они предназначены для деления ржаного и пшеничного теста на куски массой 0,8...1 кг. Машины с поршневым лопастным и валковым нагнетанием теста (РМК-60А, А2-ХТН, РТ, А2-ХПО/5) предназначены для деления теста из пшеничной муки высшего, I и II сортов. Принцип действия машин с поршневым нагнетанием теста показан на примере делительной машины РМК-60А (рис. 2.3, б). Тесто из воронки 1 под действием силы тяжести или питающих валков поступает в камеру делителя. При этом нагнетающий поршень 9 и заслонка 10 находятся в крайнем левом 42 положении. Заполнение рабочей камеры 8 тестом происходит с помощью вращающихся навстречу друг другу валков 2. При заполнении тестом рабочей камеры 8 делителя поршень 9 и заслонка 10 начинают одновременно двигаться вправо, причем заслонка 10, опережая движение поршня 9, прекращает поступление новых порций терта из воронки 1, и поршень 9 нагнетает тесто в мерный карман 7 делительной головки 3. В мерном кармане 7 находится поршень 4, который при нагнетании теста перемещается в глубь кармана, сжимая пружину 5. После заполнения мерного кармана 7 тестом делительная головка 3 поворачивается на угол 90°, а поршень 4 за счет энергии сжатой пружины 5 выталкивает кусок теста из кармана на ленточный транспортер 6. Округление кусков теста. Этот процесс необходим для придания кускам теста шарообразной формы. Округление необходимо для сглаживания неровностей на поверхности кусков и создания пленки, которая препятствует выходу газов из теста в процессе предварительной расстойки. Наличие пленки дает равномерную пористость мякишу при выпечке. При производстве круглых подовых изделий эта операция является операцией окончательного формования кусков теста, после которой они поступают на окончательную, в данном случае единственную, расстойку. При производстве многих видов изделий (батонов, булок, плетеных изделий и др.) из пшеничной муки высшего, I и II сортов округление является лишь первой операцией формования. Округление осуществляют в тестоокрутлительных машинах различных модификаций: с конической, цилиндрической и плоской рабочей поверхностью. В наиболее распространенной конической машине (рис. 2.4, а) тестовая заготовка через воронку 1 попадает на дно вращающейся конической чаши, внутри которой установлен неподвижный спиральный желоб 2 Тесто, увлекаемое внутренней поверхностью чаши, перемещается по желобу вверх, совершая при этом сложное движение, и приобретает форму шара. В цилиндрической машине (рис. 2.4, б) округление осуществляется за счет движения куска теста между цилиндрическими поверхностями двух противоположно вращающихся барабанов 1 и 2, расположенных эксцентрично один в другом. В плоской машине (рис. 2.4, в) куски теста округляются под действием плоских движущихся лент трех транспортеров (1...3), два из которых (1 и 2) установлены под углом к горизонтальному транспортеру 3. Ленты транспортеров движутся с различной скоростью в противоположных направлениях. 43 Рисунок 2.4.–Схемы тестоокрутлительных машин а – конической; б – цилиндрической; в – плоской Предварительная расстойка. Это кратковременный процесс: в течение 5...8 мин отлежки кусков теста в определенных условиях, в результате которого ослабляются внутренние напряжения, возникшие в тесте при делении и округлении, и восстанавливаются частично разрушенные отдельные звенья клейковинного структурного каркаса. Предварительная расстойка осуществляется на ленточных транспортерах или в шкафах, внутри которых устанавливают систему ленточных транспортеров или цепной люлечный конвейер. Брожение на этой стадии не играет практической роли поэтому здесь не нужно создавать особых температурных условий. Формование тестовых заготовок. Цель процесса – придать кускам теста форму, соответствующую данному сорту изделий. Если необходимо придать тестовым заготовкам, например из ржаного теста, цилиндрическую форму, то используют ленточные закаточные машины, в которых кусочек теста прокатывается между транспортерными лентами, установленными друг над другом, имеющими встречное движение и различные скорости, или между неподвижной плитой и движущейся лентой. Для получения тестовых заготовок пшеничного теста определенной формы тесто раскатывают в пласт, затем свертывают в рулон и прокатывают, а иногда еще и удлиняют. Такая дополнительная обработка пшеничного теста улучшает пористость заготовки. Формование пшеничного теста проводится на тестозакаточных машинах (ленточных или барабанных) Т1-ХТ2-3-1, Т1-ХТ2-3, А2-ХПО/9 и др. Раскатывание теста в пласт на машинах любых конструкций осуществляется с помощью одной или двух пар валков, вращающихся навстречу друг к другу. Завертывание пласта в рулон может производиться разными способами: при помощи гибкого фартука 1 (рис. 2.5, а) с грузом 2, подвешенным над лентой транспортера 3, по которой перемещается раскатанное тесто; при помощи панцирной сетки или гибкой решетчатой металлической подвески 1 (рис. 2.5, б), установленной над лентой транспортера 2 при помощи двух бесконечных ленточных транспортеров 1, 2 со встречным движением (рис. 2.5, в) и с помощью рифленого валика 2, установленного над несущим барабаном 1 (рис. 2.5, г). Окончательная обработка теста и придание ему формы батона проводятся между двумя транспортерными лентами или между неподвижной плитой и транспортером, как в случае формования ржаного теста. 44 Рисунок 2.5– Завертывание теста в рулон при помощи: а – гибкого фартука; б – гибкой решетчатой металлической подвески; в – двух транспортерных лент , движущихся навстречу друг другу; г – рифлёного валика Окончательная расстойка. Цель этого процесса – брожение теста, которое необходимо для восполнения диоксида углерода, удаленного в процессе деления, округления и формования. Если выпекать хлеб без окончательной расстойки, то он получится низкого объема, с плотным, плохо разрыхленным мякишем, с разрывами и трещинами на корке. В процессе расстойки формируется структура пористости будущего изделия. Поверхность тестовых заготовок становится гладкой, эластичной и газонепроницаемой. Для ускорения брожения и предотвращения заветривания наружных слоев теста окончательную расстойку следует проводить при температуре 35...400С и относительной влажности воздуха 73...85%. Длительность расстойки колеблется от 25 до 120 мин в зависимости от массы кусков, условий расстойки, свойств муки, рецептуры теста и ряда других факторов. На современных тесторазделочных поточных линиях эта операция проводится в конвейерных шкафах окончательной расстойки (Т1-ХР2-3, РШВ и в расстойных универсальных агрегатах Т1-ХР-2А-30, Т1-ХР-2А-48 и др.). Они могут быть Г-, П- или Т-образной формы. В зависимости от расположения цепного конвейера шкафы могут быть горизонтальные и вертикальные. Внутри шкафа установлен цепной конвейер, состоящий из нескольких пар цепных звездочек, из которых одна пара является приводной, другая – натяжной, а остальные – направляющими, и двух цепей, перемещающихся по направляющим. К цепям с определенным шагом на шарнирах подвешены люльки (одно- или двухполочные). Количество и размеры люлек зависят от конструкции шкафа. В универсальных конвейерных шкафах количество люлек колеблется в зависимости от типа 45 шкафа от 34 до 76. Возможный размер люлек 340 x1930 мм. Подовые изделия расстаиваются на листах, которые помещают на люльки. Последние выполнены в виде подиков. В некоторых шкафах люльки выполнены в виде рамок, обтянутых материей, и имеют несколько карманов, в результате чего в каждую люльку помещается несколько тестовых заготовок. Движение конвейера прерывистое. В момент остановки конвейера происходят загрузка и разгрузка соответствующих люлек. Для создания оптимальной температуры и влажности среды в шкаф окончательной расстойки вмонтирован кондиционер. При разделке теста, возможно, его прилипание (адгезия) к рабочим органам тесторазделочного оборудования. Для этого оборудование посыпают мукой. В настоящее время с целью экономии муки рабочие органы соответствующих машин обдувают горячим воздухом или покрывают их поверхность материалами из полимеров, обладающих антиадгезионными свойствами. Сочетание обдувки воздухом и покрытия поверхностей полимерными материалами позволило полностью устранить прилипание теста. Кроме основных этапов разделка теста включает в себя вспомогательные операции (посадка тестовых заготовок в расстойный шкаф и их выгрузка, надрезание заготовок после окончательной расстойки, посадка их в печь), которые осуществляются специальными механизмами. Тесторазделочные линии могут быть укомплектованы оборудованием для разделки теста применительно к определенному виду хлебобулочных изделий, что позволяет механизировать и автоматизировать процесс. 2.5. Выпечка хлеба 2.5.1. Процессы, происходящие яри выпечке хлеба Изменения, характеризующие переход тестовой заготовки в процессе выпечки в хлеб, являются результатом целого комплекса процессов – физических, микробиологических, коллоидных и биохимических. Однако в основе всех процессов лежат физические явления– прогревшие теста и вызываемый им внешний влагообмен между тестом-хлебом и паровоздушной средой пекарной камеры и внутренний тепломассообмен в тесте-хлебе. Физические процессы. В начале выпечки тесто поглощает влагу в результате конденсации паров воды из среды пекарной камеры; в этот период масса куска теста-хлеба несколько увеличивается. После прекращения конденсации начинается испарение влаги с поверхности, которая к этому времени прогревается до 1000С, превращаясь в сухую корку. Часть влаги при образовании корки испаряется в окружающую среду, а часть (около 50%) переходит в мякиш, так как влага при нагревании различных продуктов перемещается от более нагретых участков (корки) к менее нагретым (мякишу). Вследствие этого содержание влаги в мякише горячего хлеба на 46 1,5...2,5% выше содержания влаги в тесте. Обезвоженная корка прогревается в процессе выпечки до 160... 180°С, а температура в центре мякиша поднимается до 95...97°С. Выше этой температуры мякиш не прогревается из-за его высокой влажности (45...50%). Микробиологические и биохимические процессы. В первые минуты выпечки спиртовое брожение внутри теста ускоряется и при 350С достигает максимума. В дальнейшем брожение затухает и при 500С прекращается, так как дрожжевые клетки отмирают, а при 600С приостанавливается жизнедеятельность кислотообразующих бактерий. В результате остаточной деятельности микрофлоры во время выпечки в тесте-хлебе увеличивается содержание спирта, диоксида углерода и кислот, что повышает объем хлеба и улучшает его вкус. Кроме того, в первые минуты выпечки происходит тепловое расширение воздуха и газов внутри теста, что существенно влияет на увеличение его объема. Биохимические процессы связаны с изменением состояния крахмала и белков, и при температуре 70...800С они прекращаются. Крахмал при выпечке клейстеризуется и энергично разлагается, причем его гидролиз в ржаном тесте идет интенсивнее, чем в пшеничном. Поэтому в ржаном тесте содержание водорастворимых веществ (декстринов и сахаров) значительно выше, чем в пшеничном. Белки при выпечке также расщепляются с образованием промежуточных продуктов. Глубина и интенсивность расщепления крахмала и белков влияют на характер протекания химических процессов, определяющих цвет корки пшеничного хлеба, его вкус и аромат. Это связано с тем, что в результате окислительно-восстановительного взаимодействия образовавшиеся сахара вступают в реакцию с продуктами разложения белков и образуют темноокрашенные вещества – меланоидины и ароматические соединения. Цвет же ржаного хлеба обусловлен в основном содержанием меланинов, образующихся в хлебе при участии некоторых аминокислот и ферментов. Коллоидные процессы. Белки и крахмал при выпечке претерпевают существенные изменения. При 50...70°С одновременно протекают процессы денатурации (свертывания) белков и клейстеризации крахмала. Белки при этом выделяют воду, поглощенную при замесе теста, уплотняются, теряют эластичность и растяжимость. Прочный каркас свернувшихся белков закрепляет форму хлеба. Влага, выделенная белками, поглощается крахмалом. Однако этой влаги недостаточно для полной клейстеризации крахмала, и процесс протекает сравнительно медленно и заканчивается при прогреве мякиша до 93...970С. Клейстеризуясь, крахмальные зерна прочно связывают влагу, поэтому мякиш хлеба кажется более сухим, чем тесто. Режимы выпечки. Определяются степенью увлажнения среды пекарной камеры, температурой в различных ее зонах и продолжительностью процесса. Режим выпечки зависит от сорта хлеба, вида и массы изделия, качества теста, свойств муки, а также от конструкции печи. Решающим 47 фактором является масса тестовой заготовки. Продолжительность выпечки колеблется от 8... 12 мин для мелкоштучных изделий и до 1 ч для ржаного хлеба массой 1 кг. Для большинства пшеничных и ржаных изделий режим выпечки включает три периода. В первый период выпечка протекает при высокой относительной влажности (до 80%) и сравнительно низкой температуре паровоздушной среды пекарной камеры (110...120°С) и длится 2...3 мин. За это время тестовая заготовка увеличивается в объеме, а пар, конденсируясь, улучшает состояние ее поверхности. В конце первого периода необходим интенсивный подвод теплоты для повышения о температуры до 240...2800С. Второй период идет при вышкой температуре и несколько пониженной относительной влажности газовой среды. При этом образуется корка, закрепляются объем и форма изделий. Третий период – это завершающий этап выпечки. Он характеризуется менее интенсивным подводом теплоты (180°С), что приводит к снижению упека. 2.5.2. Хлебопекарные печи Хлебопекарные печи являются основным технологическим оборудованием, по которому определяют производительность хлебозавода. В хлебопекарной промышленности широко используются конвейерные тупиковые печи, в которых можно выпекать практически все виды хлебобулочных изделий. Недостатком этих печей является то, что их трудно устанавливать в автоматические поточные линии, так как посадка тестовых заготовок и выгрузка хлеба идет с одной стороны, а также сложность осуществления оптимальных режимов выпечки. К группе тупиковых относятся печи ФТЛ-2, ХПА-40, Ш2-ХПА и др. Эти печи средней производительности с цепным люлечным подом. Печи ФТЛ, Ш2-ХПА используются для выработки хлебобулочных изделий широкого ассортимента, а печь ХПА-40 входит в расстойно-печной агрегат для производства формового хлеба. Печь ФТЛ-2-66 (в настоящее время под этой маркой выпускается печь ФТЛ-2) состоит из топки 5, пекарной камеры 6, цепного конвейера 2 с люльками 7 и приводного механизма (рис. 2.6). Цепной конвейер 2 представляет собой две пластинчатые шарнирные цепи, натянутые на три вала – передний 1, приводной задний 4 и натяжной ведомый 3. Между цепями подвешены люльки 7. Для выпечки формового хлеба люльки выполняют в виде рамок, в которые вставляют секции из форм, а для подовых изделий – люльки с подиками. Прерывистое движение конвейера позволяет в момент остановки произвести загрузку тестовых заготовок и выемку готовых изделий. 48 Рисунок 2.6– Хлебопекарная печь ФТЛ-2-66 Цепной конвейер автоматически останавливается в тот момент, когда очередная люлька подходит к посадочному отверстию печи. Тестовые заготовки с помощью специального механизма укладываются в люльки. Затем конвейер начинает двигаться с постоянной скоростью и вновь останавливается для очередной загрузки и разгрузки и т. д. Люльки с тестовыми заготовками перемещаются сначала вдоль верхней ветви конвейера, а затем в обратном направлении вдоль нижней ветви, проходя поочередно три зоны (периода) выпечки. Поскольку первый период выпечки должен протекать при высокой относительной влажности воздуха и низкой температуре, над загрузочным отверстием печи устанавливают пароувлажнитель, который представляет собой гребенку трубок, в которую подается пар. Обработка тестовых заготовок паром осуществляется на первых четырех люльках. Второй и третий периоды выпечки следует проводить при более высоких температурах. Соответствующая температура в пекарной камере поддерживается за счет излучения через стенки каналов дымовых газов, являющихся продуктами сгорания топлива. Из топки горячие дымовые газы поступают в каналы печи: сначала они движутся по нижнему каналу, затем поднимаются по двум боковым и направляются в каналы верхнего газохода, 49 обогревая соответственно нижний свод печи, пространство между верхней и нижней ветвями конвейера и верхний свод. Перед выходом из печи хлеб рекомендуется опрыскивать водой для получения глянцевой поверхности. Тоннельные печи являются сквозными, так как посадка тестовых заготовок осуществляется с одной стороны, а выгрузка хлеба–с другой (противоположной). К тоннельным печам относятся печи ПХС-25, ПХС-40, БН, Г4-ПХЗС, АЯ-ХПЯ-25, АЯ-ХПЯ-50 и др., которые используются для выпечки широкого ассортимента хлебобулочных изделий. Печи ПХС, Г4ПХЗС выпускают с канальным обогревом, БН – с газовым и электрообогревом, а АЯ-ХПЯ-25 и АЯ-ХПЯ-50 – с электрообогревом. В качестве примера рассмотрим устройство печи ПХС-25М (рис. 2.7). Печь представляет собой металлическую конструкцию с теплоизоляцией из минеральной ваты 4. Через загрузочное отверстие тестовые заготовки подаются на ленточный конвейер 2 пекарной камеры 11. Ленточный конвейер печи изготовлен из стальной спирально-стержневой сетки, натянутой на два барабана: на: приводной 1 и натяжной 9. В зоне посадки тестовых заготовок установлено пароувлажнительное устройство 8, состоящее из ряда перфорированных трубок, в которые из котельной хлебозавода. Уступает пар. Рисунок 2.7– Хлебопекарная печь ПХС-25М В тоннельных печах применяется рециркуляционный обогрев, что позволяет рационально использовать тепло отработавших газов. Жидкое или газообразное топливо смешивается с воздухом и сгорает в топке 7. Образующиеся горячие газы соединяются с частью отработавших газов, отсасываемых рециркуляционным вентилятором 6. Остатки отработавших газов выбрасываются из системы в дымовую трубу. По транспортирующим каналам 5 и 12 горячие газы поступают в греющие (нагревательные) каналы 10 расположенные сверху и снизу ленточного конвейера. Печь оборудована двумя независимыми обогревательными системами, одна из которых обслуживает короткую посадочную зону печи, а вторая – остальную часть. В 50 каждую систему входят топка со смесительной камерой, греющие и транспортирующие каналы, а также регулирующее устройство. По торцам печи установлены вытяжные зонты 3. Наличие этих независимых друг от друга обогревательных систем позволяет регулировать параметры процесса выпечки, увенчивая температуру на втором и снижая ее – на завершающем этапе. Тоннельные печи позволяют организовать механизированную загрузку и выгрузку изделий, в которых можно регулировать верхний и нижний обогрев выпекаемых изделий. Но в то же время установка этих печей требует наличия больших производственных площадей по сравнению с тупиковыми печами. Для выпечки формового хлеба из ржаной, пшеничной муки и их смеси на базе печей ФТЛ-2, ХПА-40 и некоторых других созданы расстойнопечные агрегаты, представляющие собой шкафы окончательной расстойки, объединенные с печами общим конвейером. Они позволяют механизировать процессы посадки тестовых заготовок, расстойки, выпечки и загрузки готовой продукции. Упек хлеба. Это потери массы теста (%) при выпечке, которые выражаются разностью между массами теста и горячего хлеба, отнесенной к массе теста. Около 95% этих потерь приходится на влагу, а остальная часть – на спирт, диоксид углерода, летучие кислоты и др. Упек составляет 5... 14% и зависит от формы хлеба: у формового хлеба он меньше, чем у подового. Для снижения упека увеличивают массу хлеба, а на завершающем этапе выпечки повышают относительную влажность воздуха и снижают температуру в пекарной камере. 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИВА Производство солода, пива и безалкогольных напитков основано на преобразовании растительного сырья с помощью ферментативных реакций. Важные составные части сырья (ячменя, ржи, кукурузы, риса и т. д.) – это углеводы и белки, которые при изготовлении солода, пива и безалкогольных напитков подвергаются изменениям под действием ферментов, чаще всего продуцируемых микроорганизмами. Таким образом, биохимические процессы – главные в технологии солода, пива и безалкогольных налитков. 3.1. Основные понятия о процессе проращивания зерна Для производства пива используют солод, который получают из ячменя. Непроросший ячмень содержит β-амилазу, после длительного хранения ячменя могут быть установлены следы активности α-амилазы. В нормальных условиях активность ферментов не проявляется. Ферменты в основном накапливаются и начинают проявлять свое действие в процессе проращивания зерна, когда создаются благоприятные условия: достигаются определенная влажность зерна, оптимальные температура и содержание 51 кислорода воздуха. Проращивание ячменя происходит при температуре ниже температур, оптимальных для действия амилолитических ферментов, поэтому ферментативные процессы протекают замедленно и крахмала гидролизуется около 5%; протеолитические ферменты, наоборот, действуют более активно, и белковые вещества при проращивании подвергаются значительному распаду; изменяются и другие составные части зерна. 3.2. Основные понятия о процессе брожения Брожение – это сложный биохимический процесс превращения веществ питательной среды в новые вещества под действием микроорганизмов и ферментов, вырабатываемых микроорганизмами. Получение пива, кваса, вина и спирта основано на брожении. 3.2.1. Виды брожения Основные типы брожения – спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое и лимоннокислое. Все виды брожения носят названия по конечным продуктам, образующимся в процессе брожения. Первые три вида брожения протекают без потребления кислорода, т. е. в анаэробных условиях, два оставшихся – в присутствии кислорода, т. е. в аэробных условиях. Спиртовое брожение преимущественно происходит при производстве хлеба, пива, вина и спирта. В качестве возбудителя спиртового брожения применяют винные, пивные и хлебопекарные дрожжи: C6H12O6→2CH3CH2OH + 2CO2 + Энергия гексокоза этиловый спирт диоксид углерода (3.1) 3.2.2. Микроорганизмы В производстве пива и кваса используют следующие микроорганизмы: бактерии, дрожжи, плесневые грибы. Микроорганизмы по происхождению подразделяют на культурные и дикие. Культурные микроорганизмы специально культивируют для производства, используя их жизнедеятельность и полезные свойства. Дикие микроорганизмы распространены в природе (воздухе, воде, почве, фруктах и т. д.) и извне (из воздуха и сырья, с аппаратуры) попадают в производство. Бактерии. Культурные молочнокислые бактерии применяют в качестве возбудителя брожения при получении кваса. По характеру брожения эти молочнокислые бактерии относятся к гетероферментативным, т. е. образующим наряду с молочной кислотой также уксусную, этиловый спирт, диоксид углерода, водород и другие побочные продукты. Дрожжи. Использование дрожжей при производстве пива и кваса основано на их способности превращать сахар под действием комплекса ферментов в этиловый спирт и диоксид углерода. В связи с этим дрожжи получили общее название сахарных грибов или сахаромицетов. К семейству сахаромицетов относят истинные дрожжи, способные к спорообразованию. Дрожжи, не образующие споры, так называемые ложные дрожжи, объединяют в семейство несахаромицетов. Семейство сахаромицетов делится на несколько родов. Наибольшее значение из этого семейства имеет 52 род Сахаромицес (Saccharomyces), объединяющий много видов, в том числе и культурные дрожжи, применяемые в промышленности. Отдельные разновидности, различающиеся между собой по некоторым признакам, называются расами. По поведению дрожжей в сбраживаемой среде их подразделяют на хлопьевидные и пылевидные. Оболочки хлопьевидных дрожжей клеток склеиваются друг с другом, и при развитии в жидких средах образуются хлопья, быстро оседающие на дно бродильного сосуда. Клетки пылевидных дрожжей на протяжении всего периода жизнедеятельности остаются изолированными одна от другой, т. е. нахо-дятся во взвешенном состоянии. При производстве пива и кваса осуществляют два типа брожения – низовое (холодное) и верховое (теплое). Вызывающие их дрожжи – низового брожения (низовые дрожжи) Sacch. carlsbergen-sis и верхового брожения (верховые дрожжи) Sacch. cerevisiae — имеют разные свойства. Дрожжи низового брожения проявляют свое действие при температуре 6...10°С и ниже (до О°С), дрожжи верхового брожения – при температуре 14...25°С. По окончании брожения низовые дрожжи оседают на дно бродильного сосуда, образуя плотный осадок. Верховые дрожжи во время брожения всплывают на поверхность, где и остаются до окончания процесса. По структуре низовые дрожжи хлопьевидные, а верховые – пылевидные. В пивоваренной промышленности применяют в основном дрожжи низового брожения, хотя иногда — и верхового брожения. Наиболее часто используют низовые дрожжи вида Sacch. carlsber-gensis, расы 776,11, 41, S и Р (львовская раса), 8а(М) и др. Дрожжи верхового брожения – всегда вида Sacch. cerevisiae, они предназначены для приготовления темных сортов пива (раса 191-К) и кваса (расы М, 131-К, С-2, хлебопекарные дрожжи и др.). Плесневые грибы. Плесневые грибы рода Аспергиллус (Aspergillus) используют для получения ферментных препаратов (амилазы, протеазы, пектазы и др.). Используются следующие виды: Asp. oryzae, Asp. niger, Asp. awamori и др. Плесневые грибы вида Asp. oryzae образуют много а-амилазы и мало глюкоамилазы, которая отщепляет одиночные остатки глюкозы от нередуцирующего конца цепей крахмала, Asp. Niger-мало α-амилазы, но обладает высокой активностью глюкоамилазы. Активность декстриназы этих двух видов примерно одинакова. Наряду с амилолитическими ферментами плесневые грибы видов Asp. oryzae и Asp. niger продуцируют протеолитические, пектолитические и другие ферменты, вида Asp. awamori – амилолитические ферменты: глюкоамилазу, декстриназу и мало α-амилазы; протеолитических ферментов не образуют. Микроорганизмы – вредители производства. Микроорганизмы, оказывающие отрицательное действие на технологические процессы и качество готовой продукции, считают вредителями производства. В производстве пива наибольшую опасность представляют молочнокислые бактерии, относящиеся к роду Лактобацилл, бактерии рода Педиококкус (пивные сарцины), уксуснокислые бактерии, дикие дрожжи и плесневые 53 грибы. Из-за инфицирования молочнокислыми бактериями повышается кислотность сусла и пива, ухудшаются их вкус и аромат, появляется муть в готовой продукции. 3.3. Сырье пивоваренного производства 3.3.1 Ячмень Основное сырье для производства пива – солод, который приготовляют из ячменя. Из всех видов зерновых культур ячмень имеет наиболее благоприятные свойства для пивоварения. Это связано с химическим составом ячменя, наличием оболочки, обеспечивающей хорошую защиту ростка, образующегося в процессе прорастания. Оболочка служит также естественным фильтрующим слоем при промывании пивной дробины водой. Химический состав зерна. Пивоваренный ячмень имеет в среднем следующий химический состав (в % мае. в пересчете на сухие вещества): крахмал – 55...64; сахароза –1...2; мальтоза, глюкоза, фруктоза – 0,1...0,2; остальные сахара – 1; водорастворимые гумми-вещества – 1...1,5; гемицеллюлоза – 8... 10; целлюлоза – 4..5; жиры – 2..3; белок – 8...12, в том числе альбумины – 0,4...0,5, глобулины – 3, проламины – 3...4, глютелины – 3...4, аминокислоты – 0,5...0,6; нуклеиновые кислоты – 0,2...0,3; минеральные вещества – 2; прочие безазотистые экстрактивные вещества (полифенольные вещества, лигнин, фитин и др.) – 5...6. Углеводы ячменя представлены крахмалом, гемицеллюлозой, целлюлозой (клетчаткой) и гумми-веществами, а также продуктами распада различных полисахаридов. Крахмал–важнейшая составная часть экстракта пивоваренного ячменя в качественном и количественном отношениях. Он служит резервным питательным веществом при прорастании, а продукты его ферментативного гидролиза образуют большую часть экстрактивных веществ сусла и пива. Содержание крахмала — важный критерий оценки качества ячменя. 3.3.2. Кукуруза, рис, соя, пшеница Для приготовления пива применяют также некоторые несоложеные материалы: молотый ячмень, кукурузную и рисовую крупу, соевую обезжиренную дезодорированную муку, а также молотую пшеницу. Количество используемых несоложеных материалов без ферментных препаратов ограничено стандартом. Пшеницу, поскольку в ней присутствует крахмал, используют для приготовления солода, а также в качестве несоложеного материала. Зерно пшеницы состоит из плодовой и семенной оболочек, эндосперма и зародыша. Пшеница не имеет мякинной оболочки, как ячмень, она – голая. Средний химический состав зерна пшеницы (в % на сухое вещество): крахмал 57...75; белок 9...16; жир 1,5...2,0; целлюлоза 2...3. В зародыше зерна содержится сахароза (2,5...3,0%), а также глюкоза, мальтоза и раффиноза (0,1...12%). Абсолютная масса зерен пшеницы 33...48 г. При затирании 54 пшеничной муки образуется клейковина, представляющая собой смесь следующих протеинов: альбуминов, глютенинов, проламинов. Клейковина плохо гидролизуется ферментами, что затрудняет фильтрацию затора. Требования, предъявляемые к кукурузе, рису, обезжиренной соевой муке и пшенице, следующие: кукуруза (крупа) – влажность не более 14... 15%; массовая доля жира не более 2% в пересчете на сухое вещество; примеси – сорная не более 0,3%, минеральная не более 0,05%, металлическая не более 3,0 мг/кг; рис (крупа) – влажность не более 15,5%; доброкачественное ядро не менее 98,2...99,7%; нешелушеные зерна не более 0,2...0,3%; примеси – сорная не более 0,2...0,8%, минеральная не более 0,05...0,1%, органическая не более 0,05%, металломагнитная не более 3,0 мг/кг; соя (мука обезжиренная) – влажность не более 10%; массовая доля сырого жира не более 2% в пересчете на сухое вещество; массовая доля сырой клетчатки не более 4,5...5,0% в пересчете на сухое вещество; металлопримеси не более 3,0 мг/кг; пшеница должна иметь бело-желтую окраску и свежий не затхлый запах, состоять из однородных полных зерен; содержание примеси в зерне — сорной 1%; зерновой 2...3%; влажность 14... 17%; натура 755 г/л; при раскусывании зерно должно быть не стекловидной, а мучнистой консистенции; способность к прорастанию не должна быть меньше 95%. 3.3.3. Хмель и хмелевые препараты Хмель – двудомное растение, т. е. каждое растение, несет либо мужские, либо только женские соцветия. В пивоварении применяют женские соцветия (шишки), поэтому мужские растения – метелки – на хмельниках и вокруг них уничтожают, чтобы препятствовать оплодотворению, которое обусловливает уменьшение содержания горьких веществ в женских соцветиях. Состав в свойства хмеля. Шишки хмеля состоят из лепестков. Внутри шишки имеется покрытый волосками изогнутый стерженек. Лепестки, т. е. прилистники и кроющие листки, выгнуты наружу. На внутренней стороне лепестков находятся многочисленные блестящие, клейкие, желто-зеленые зернышки лупулина (диаметр 0,15...0,25 мм). Лупулин содержит ароматические и горькие вещества, благодаря которым хмель используют в пивоварении. Хмелевые препараты. Для сохранения ценных компонентов хмеля и более эффективного применения его в пивоварении стали вырабатывать хмелевые порошки и экстракты. По сравнению с хмелем в шишках эти продукты имеют следующие преимущества: повышается использование горьких веществ на этапах технологии пива, сохраняется неизменным состав горьких веществ при хранении; уменьшаются расходы на транспортирование и т. д. Поэтому в мировой практике применяют 30% гранулированного хмеля, 30% экстрактов хмеля и только 40% шишкового хмеля. 55 3.3.4. Сахаристые продукты и полуфабрикаты для получения пива В технологии пивоварения разрешается использовать сахар-сырец и сахар-песок в целях снижения расхода солода. Сахар-сырец рекомендуют применять в процессе приготовления пивного сусла с массовой долей сухих веществ 10... 11%. При этом его добавляют в количестве до 5% от массы затираемых зернопродуктов. Сахар-сырец должен состоять из кристаллов сахарозы, имеющих цвет от светло-желтого до темно-коричневого. 3.4. Производство ячменного солода 3.4.1. Замачивание ячменя Замачивание – это подготовка ячменя к последующему проращиванию с целью активизации процессов жизнедеятельности и связанных с ними физиологических, физических и ферментативных изменений. Зерно замачивают таким образом, чтобы влага в достаточном количестве поступала в его главные составные части – эндосперм и зародыш. Для этого необходимо в первую очередь правильно выбрать режим замачивания, предусмотреть предварительную мойку водой и дезинфекцию ячменя, поскольку зерно после очистки и сортирования содержит пыть, легковесные примеси и микроорганизмы. В солодовенных цехах применяют схему (рис. 3.1), предусматривающую мойку, дезинфекцию и замачивание ячменя, а также высушивание образующегося при замачивании сплава – неполноценных зерен и ячменной шелухи. Из складских помещений ячмень норией 1 подается на автоматические весы 2 и далее направляется в бункер 3. Перед замачиванием ячмень подвергается мойке и дезинфекции в специальном аппарате 4. Образующийся при мойке сплав собирается в бункере 5, откуда, проходя водоотделитель 6, поступает в сушилку 7. Высушенный сплав собирается в бункер 11 и далее реализуется на корм скоту. При мойке зерна применяют моющие и дезинфицирующие растворы, которые приготовляют в баке 9. Далее они насосом 10 перекачиваются в аппарат 4 для мойки и дезинфекции ячменя. После мойки и дезинфекции ячмень насосом 10 подается в аппарат 8 для замачивания. После того как в процессе замачивания была достигнута необходимая степень увлажнения ячменя, приступают к непосредственному солодоращению, а именно искусственному проращиванию зерна в определенных условиях. При этом приводят в активное состояние ферменты для их участия в растворении мучнистого тела зерна. 56 Рисунок 3.1– Схема мойки, дезинфекции замачивания ячменя. 3.4.2. Солодоращение Морфологические изменения зерна. При проращивании в зерне протекают сложные морфологические превращения — развивается зародыш и нарушается клеточная структура эндосперма. С развитием зародыша появляется зародышевый корешок, который проходит через плодовую, семенную оболочки и цветочные пленки. Проникновение корешка через цветочные пленки является внешним признаком начала проращивания. В дальнейшем разрываются клетки зародышевого корешка и появляются несколько новых корешков (ростков), длина которых постепенно увеличивается. Обычно длина корешков в 1,5...2 раза больше зерна. Одновременно с корешками начинает развиваться зародышевый листок, который растет под оболочкой и обычно не виден; длина его достигает 3/4 длины зерна (рис. 3.2). Если длина зародышевого листка свежепроросшего солода превышает длину зерна, то листок называют проростком («гусаром»). Появление видимых проростков указывает на неравномерный рост, излишнее замачивание или на высокую температуру проращивания. В зависимости от условий проращивания (влажности, температуры, содержания кислорода, продолжительности ворошения и т. Д.) зародышевые корешки имеют различный вид. При неблагоприятных условиях ростки тонки и вытянуты, при благоприятных – крепки и загнуты. Под действием комплекса ферментов внутри мучнистой части зерна – эндосперме – происходят глубокие изменения. Растворение начинается в слое эндосперма, ограничивающем зародыш, а затем происходит в направлении к верхнему кончику зерна. 57 Рисунок 3.2– Стадии проращивания зерна: а–второй день; б– четвертый день; в – седьмой день: 1 – корешок; 2 – листок; 3 – растворение эндосперма 3.4.3. Сушка солода Свежепроросший солод сушат для удаления влаги, которая делает его непригодным к хранению, для накопления в солоде ароматических и красящих веществ; помимо того, освобождают сухой солод от ростков, придающих пиву неприятный вкус. Процессы, протекающие в солоде присушке. В процессе сушки солод претерпевает глубокие физические, химические, биохимические и физиологические изменения. Физические изменения заключаются в значительном уменьшении влажности с 40% и более до 3...5% для светлого и до 1,5...2,0% для темного солода, изменении объема, цвета, аромата и вкуса солода. Процессы роста прекращаются, если влажность солода снижается до 20%, а температура не превышает 40°С. 3.5. Технологические основы производства пива 3.5.1. Назначение основных этапов технологии пива Основные этапы производства пива перечислены в схеме, представленной на рис. 4.3. Рассмотрим их назначение. Очистка солода предусматривает его полировку для удаления пыли и остатков ростков, а также металлических примесей. Дробление солода проводят для интенсификации физических и биохимических процессов растворения зерна при затирании, а также обеспечения фильтрования затора через слой дробины. Приготовление сусла включает в себя следующие процессы: затирание сырья, фильтрование затора, кипячение сусла с хмелем и отделение хмелевой дробины. Затирание осуществляют в целях перевода в растворимое состояние максимального количества экстрактивных веществ 58 солода и несоложеных материалов. Цель фильтрования затора — отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) с последующим вымыванием водой экстракта, удержанного дробиной. Кипячение сусла с хмелем предусматривает концентрирование сусла до заданной массовой доли сухих веществ в начальном сусле, перевод ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивацию ферментов, коагуляцию белковых веществ и стерилизацию сусла. Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива. Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесей, насыщения кислородом и снижения температуры до начальной температуры брожения. Главное брожение сусла осуществляют с целью расщепления дрожжами основного количества углеводов с образованием этилового спирта, диоксида углерода, побочных продуктов брожения и формирования оптимального состава молодого пива. Дображивание молодого пива предусматривает естественное насыщение его диоксидом углерода в результате сбраживания оставшегося количества углеводов, образование специфических ароматических веществ, осаждение дрожжей, взвесей, белковых и полифенольных соединений. Осветление пива проводят для того, чтобы удалить вещества, ухудшающие прозрачность и стойкость пива. Розлив пива осуществляют для получения готового продукта в виде бутылочного, баночного или бочкового пива. 3.5.2. Технологическая схема производства пива В последние годы разработаны и внедрены технологические схемы производства пива с использованием ускоренных и непрерывных процессов. Технологические схемы могут быть различными в зависимости от выбранного способа и применяемого оборудования. Любая технологическая схема должна обеспечивать при минимальных затратах материальных ресурсов максимальный выход и высокое качество готового продукта. Обобщенная функциональная схема производства пива приведена на рис. 3.3. 59 Рисунок 3.3– Обобщенная функциональная схема производства пива 3.6. Очистка и дробление солода Очистка солода. Ячменный сухой солод после хранения содержит качество пива. Поэтому отлежавшийся солод очищают некоторое количество пыли, остатки ростков, случайно попавшие металлические частицы и другие примеси, наличие которых может ухудшить. Для очистки солода используют полировочную машину, которая состоит из наклонных плоских сит, щеточного барабана и вентилятора. На ситах отделяются крупные и мелкие примеси, пыль отсасывается вентилятором. Далее солод поступает на быстровращающийся щеточный барабан и отбрасывается щетками на рифленую поверхность; под действием ударов и трения солод очищается от 60 загрязнений – полируется. Полированный солод поступает на магнитный сепаратор, где отделяются металлические примеси, которые могут вызвать быстрый износ и даже поломку солододробилок. Далее солод взвешивают на автоматических весах и направляют в дробилку. Дробление солода. Биохимическим процессам растворения при затирании солода предшествует механический процесс дробления, который необходимо проводить очень тщательно, так как от состава помола во многом зависит выход экстрактивных веществ. Решающее значение имеет содержание в дробленом солоде шелухи (оболочки), крупной и мелкой крупки, муки, мучной пудры. Растворимые составные части помола легко переходят в воду, а нерастворимые разлагаются под действием ферментов. Чем тоньше помол, тем полнее извлекаются экстрактивные вещества. Однако при очень тонком помоле происходит значительное измельчение оболочки зерен, в результате чего в фильтрационном аппарате создается плотный слой, что затрудняет фильтрацию и извлечение экстрактивных веществ из дробины. Кроме того, при значительном измельчении оболочки из-нее извлекаются дубильные и горькие вещества, ухудшающие качество пива. Поэтому необходимо более тонко измельчать эндосперм зерна и минимально нарушать целостность оболочки. Солод измельчают на четырех- или шестивальцовых дробилках. Четырехвальцовая дробилка с ситами (рис. 3.4) имеет две пары гладких вальцов одинакового диаметра. Верхняя пара вальцов 1 обеспечивает грубое предварительное дробление, при котором образуется много шелухи и крупки. После грубого дробления помол поступает на вибросита 2, где крупная крупка и мелкая шелуха задерживаются, а мелкая крупка и мука отделяются и поступают в бункер. Сход с сит попадает на вторую пару вальцов 3, где повторно подвергается дроблению. Рисунок 3.4– Схема работы четырехвальцовой дробилки 61 Рисунок 3.5– Шестивальцовая дробилка: 1, 5, 7 – нижняя, средняя я верхняя пары вальцов; 2 – колеблющиеся плоскости; 3 т колеблющиеся сита; 4, 8 – индивидуальные пробоотборник; 6 – вибросито; 9пробоотборник общего помола. 3.7. Приготовление пивного сусла Получение пивного сусла состоит из процессов приготовления затора, фильтрования его, кипячения сусла с хмелем, осветления и охлаждения сусла. Приготовление затора. Процесс приготовления затора называют затиранием. Смесь дробленых зернопродуктов с водой, предназначенных для затирания, называют затором, массу зернопродуктов, загружаемых заторный аппарат, – засыпью, количество воды, расходуемое на приготовление затора, – наливом.Главные биохимические процессы при затирании – осахаривание и протеолиз. Простым выщелачиванием из общего количества сухих веществ дробленого солода извлекается только 15...18% экстрактивных веществ, в состав которых входят 7,5...10% сахаров, 1...1,5% пентозанов, в том числе пентозы (ксилоза, арабиноза), 2,5...4,0% низкомолекулярных продуктов распада белков, 0,3...0,5% пектина, до 0,4% дубильных и горьких веществ и почти все неорганические вещества. На протекание технологических процессов при затирании влияют следующие факторы: температура и рН среды, продолжительность проведения биохимических реакций, концентрация затора. При затирании происходят ферментативные и физико-химические процессы, от которых зависит качество сусла и пива. Главную роль в формировании физикохимических и органолептических показателей пива играют ферментативные процессы расщепления крахмала и белков. 62 Получение охмеленного сусла. Технологическая схема производства охмеленного сусла предусматривает выполнение следующих операций: кипячение сусла с хмелем; отделение хмелевой дробины; осветление и охлаждение сусла. Кипячение сусла с хмелем производят с целью концентрирования его до заданной плотности, перевода ценных составных веществ хмеля в раствор, инактивации ферментов, коагуляции белковых веществ и стерилизации сусла. Для подготовки сусла к осветлению и охлаждению его отделяют от хмелевой дробины, чтобы исключить отрицательное влияние ее на цвет и вкус пива. Осветление и охлаждение сусла проводят для выделения из него взвесей, насыщения его кислородом и снижения температуры до начальной температуры брожения. Процессы, протекающие при кипячении сусла с хмелем. При кипячении увеличивается массовая доля сухих веществ В сусле, поскольку при промывании дробины оно становится разбавленным.Во время двухчасового кипячения сусла с хмелем повышается массовая доля сухих веществ примерно на 1,6...2,0%, если часовое испарение воды составляет 8... 12% от общего объема сусла. Одновременно во время кипячения сусло стерилизуется, а оставшиеся ферменты инактивируются, что очень важно, так как ферменты в активном состоянии отрицательно влияют на последующие технологические процессы. В результате кипячения значение рН уменьшается с 5,9 до 5,6, вследствие этого образуются первичные фосфаты и кислые меланоидины. Цветность светлого пива, пересчитанная на 12%-ное содержание сухих веществ экстракта, повышается приблизительно с 0,5 до 0,9 см 3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3 на 100 см3 воды. Это связано с меланоидинообразованием, а также с окислением полифенолов. Полифенольные соединения хмеля благоприятствуют выпадению белковых веществ в осадок при кипячении. Кипячение сусла с хмелем. Первое сусло и промывные воды из фильтрационного аппарата поступают в сусловарочный аппарат, где поддерживается температура 63...75°С. При температуре не выше 75°С сохраняется часть α-амилаз в активном состоянии, поэтому может осахариваться крахмал, перешедший в сусло после промывания дробины водой. По окончании набора проверяют полноту осахаривания сусла по йодной пробе. При неполном осахаривании добавляют вытяжку из следующего затора, сусло выдерживают до полного осахаривания. Хмель задают в сусловарочный аппарат, как в начале кипячения, так и в течение всего процесса. Сусло начинают кипятить после набора всего его количества из фильтрационного аппарата. Продолжительность кипячения сусла с хмелем 1,5...2 ч. Кипячение сусла производят интенсивно, благодаря чему обеспечиваются быстрое свертывание белков и лучшее использование горьких веществ хмеля. Кипячение сусла можно производить при атмосферном или при, небольшом избыточном (0,02 МПа) давлении. В 63 последнем случае процесс проводят в герметически закрытом сусловарочном котле в течение 1 ч. Затем подачу пара прекращают и постепенно за 1 ч снижают давление до атмосферного, при этом сусло в котле продолжает кипеть. При кипячении сусла под небольшим избыточным давлением улучшаются коагуляция белков и извлечение хмелевых веществ, что дает возможность несколько снизить расход хмеля, кроме того, можно использовать образующийся вторичный пар для нагрева воды. Об окончании кипячения сусла с хмелем судят по следующим показателям: массовой доле сухих веществ в сусле, а также прозрачности и хлопьеобразованию (коагуляции белков). Массовая доля сухих веществ в сусле, находящемся в сусловарочном аппарате, до кипения должна быть меньше, чем по окончании кипячения, настолько, насколько предполагают сконцентрировать сусло при выпаривании избыточной воды. При завершении кипячения сусла с хмелем массовая доля сухих веществ в нем должна быть либо строго стандартной, установленной для каждого сорта пива, либо меньше на количество, обусловленное испарением воды при последующем охлаждении сусла. По стандарту для пива Жигулевского массовая доля сухих веществ в начальном сусле 11%, Рижского –12, Московского –13, Ленинградского – 20% и т. п. Хорошо прокипяченное сусло, налитое в пробный стакан, в проходящем свете от электролампы должно быть с блеском, с быстро оседающими крупными хлопьями скоагулированных белков. Недостаточно прозрачное или мутное сусло свидетельствует о наличии в нем неосахаренного крахмального клейстера или о попадании в него взвесей в процессе фильтрации затора. Выход экстракта – это количество экстрактивных веществ, перешедших в горячее сусло из затертых зернопродуктов, выраженное в % мас. Этот показатель характеризует степень использования экстрактивных веществ зернопродуктов в производстве и предопределяет выход из него сусла и пива. Выход экстракта зависит от качества сырья, правильного выбора режима приготовления сусла. Выход экстракта, % мас, Э=0,96VEd/P, (3.2) где 0,96 – поправочный коэффициент, учитывающий уменьшение объема сусла при его охлаждении от 95...100 до 20°С и изменение объема сусла за счет внесения хмеля и появления свернувшихся белков; V – объем горячего сусла в сусловарочном аппарате, л; Е – массовая доля сухих веществ в сусле, %; d – относительная плотность сусла при 20°С, кг/л; Р – масса зернопродуктов, израсходованная для приготовления сусла; кг. По завершении кипячения сусло направляют в хмелеотделитель. Последний представляет собой резервуар, снабженный вставным ситом, на котором задерживается хмелевая дробина. Дробину для извлечения остатков сусла промывают горячей водой (на 1 кг 6... 7 л); промывные воды присоединяют к суслу. Из хмелеотборного аппарата сусло подают на охлаждение. 64 Осветление и охлаждение сусла. Цель проведения процессов осветления и охлаждения – выделение или отделение, удаление крупных и мелких взвесей; достаточное насыщение сусла кислородом; охлаждение до температуры внесения дрожжей. Основы процессов осветления и охлаждения сусла. Под действием силы тяжести выделяются взвешенные вещества. При быстром охлаждении осаждаются большинство взвесей горячего сусла и часть взвесей охлажденного сусла. Взвеси охлажденного сусла начинают интенсивно выпадать в осадок при температуре ниже 60°С (табл. 3.1), а при более высоких температурах переходят в раствор в противоположность взвесям горячего сусла. Высокое содержание взвесей охлажденного сусла может отрицательно сказаться на брожении из-за загрязнения дрожжевых клеток, а также на ухудшении вкуса и белковой стойкости пива. По этим причинам при температуре около 60°С стремятся максимально отделить взвеси охлажденного сусла. Большинство ученых считают, что из всего количества осадка взвесей (около 10 г на 1 дал) следует удалять около 80...90% взвесей горячего сусла. При охлаждении также происходит насыщение сусла кислородом. Окислительные процессы под действием поступающего кислорода энергичнее протекают при более высокой температуре; сусло темнеет, резко понижаются хмелевой аромат и горечь. Эти явления нежелательны для качества сусла. Одновременно кислород способствует коагуляции белков и образованию осадка в сусле, благодаря чему оно лучше осветляется. Для улучшения коагуляции белков и осаждения белковых дубильных соединений, интенсивного размножения дрожжей охмеленное сусло следует обогащать кислородом. Для исключения контакта сусла с наружным воздухом и возможности его инфицирования взвеси горячего сусла отделяют в гидроциклонном аппарате, охлаждают сусло в пластинчатом теплообменнике, а также аэрируют. Для отделения крупных и мелких взвесей горячего сусла и взвесей охлажденного сусла предусматривают охлаждение сусла в две стадии. В первой стадии сусло медленно охлаждают до 60 °С, а во второй — быстро до 4...6 оС при низовом или 14... 16 °С при верховом брожении. Таблица 3.1– Влияние температуры на осаждение взвесей охлажденного сусла Температура сусла, оС 80 60 40 30 20 10 5 0 Количество осадка взвесей охлажденного сусла с массовой долей сухих веществ 12% мг/л % к общему количеству, определенному при 0 ос 30 10,4 46 15,9 87 30,1 107 37,0 150 51,9 189 65,3 249 86,1 289 100,0 65 3.8. Главное брожение сусла Процесс брожения происходит под действием ферментов пивных рас дрожжей, расщепляющих основное количество углеводов сусла с образованием этилового спирта, диоксида углерода и побочных вторичных продуктов брожения. Начальное сусло превращается в готовое пиво в результате главного брожения, дображивания и созревания. В процессе главного брожения сбраживается основное количество сахаров пивного сусла при определенном температурном режиме и образуется молодое пиво, представляющее собой мутную жидкость со своеобразным ароматом и вкусом, которое поступает на дображивание и созревание.При осуществлении технологии брожения принимают во внимание факторы, влияющие на процесс, а также современный уровень техники. 3.8.1. Процессы, происходящие при брожении сусла При главном брожении сусла протекают биологические, биохимические и физико-химические процессы, которые обусловливают формирование состава молодого пива. Биологические процессы. К ним относится процесс размножения дрожжей. Способность дрожжей к размножению, т. е. к увеличению числа их клеток, зависит от состава питательных веществ в сусле, температуры, рН среды, доступа кислорода и др. Размножение дрожжей при сбраживании пивного сусла проходит четыре основные фазы: латентную, когда клетки приспосабливаются к среде и видимые признаки размножения дрожжей отсутствуют; логарифмическую, характеризующуюся интенсивным размножением при некотором отставании прироста биомассы дрожжей; стационарную, в которой размножение дрожжей замедляется и количество клеток остается без изменений; затухания, характеризующуюся снижением активности размножения клеток, что обусловлено уменьшением массы питательных веществ и увеличением количества продуктов обмена. Размножение дрожжей прекращается, мертвые клетки оседают на дно бродильного аппарата. Количество дрожжевых клеток в конце брожения увеличивается в 2...5 раз. Биохимические процессы. К ним относится спиртовое брожение, представляющее собой цепь ферментативных процессов, конечным результатом которых является распад глюкозы с образованием этилового спирта и диоксида углерода, высвобождение энергии и теплоты. Вместе с тем эта энергия необходима дрожжевой клетке для образования новых тканевых веществ, используемых для жизнедеятельности, в том числе для роста и размножения. Спиртовое брожение — каталитический процесс, происходящий под действием биологических катализаторов — ферментов. Этот сложный непрерывный процесс распада сахара катализируется разными ферментами с образованием 12 промежуточных продуктов. Углеводы сбраживаются в определенной последовательности, обусловленной скоростью их 66 проникновения в дрожжевую клетку. Вначале сбраживаются глюкоза и фруктоза. Сахароза предварительно гидролизуется ферментом βфруктофуранозидазой дрожжей до глюкозы и фруктозы, которые расходуются дрожжами еще в начале брожения. Когда в сусле почти не остается фруктозы и глюкозы, дрожжи начинают потреблять мальтозу, которая под действием фермента α-глюкозидазы превращается в глюкозу. В среднем в 100 мл 12%-ного сусла содержится около 7,8 г сбраживаемых сахаров. Из них приходится, например, 14% на глюкозу и фруктозу, 4% на сахарозу, 64% на мальтозу и 18% на мальтотриозу (триозы). Из этих видов сахаров сначала сбраживаются моносахариды и дисахариды. Триозы сбраживаются большей частью во время дображивания, и от интенсивности протекания этого процесса зависит степень сбраживания готового пива. При ферментативном распаде углеводов в качестве побочных продуктов брожения в небольших количествах образуются высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды и их производные, органические кислоты, а также соединения, содержащие серу. Эти вещества имеют значение для аромата и вкуса пива. Содержание высших спиртов в пиве зависит от штамма и нормы введения дрожжей, режима брожения и состава сусла. Высокая температура брожения, интенсивная аэрация и перемешивание сусла обусловливают высокую концентрацию спиртов, а брожение под давлением снижает их образование. При низком содержании ос-аминокислот в сусле увеличивается концентрация высших спиртов. Те же закономерности действуют при образовании сложных эфиров.Содержание альдегидов при ускорении брожения несколько понижается. Увеличение содержания четырехуглеродных соединений — ацетоина, диацетила, 2,3бутиленгликоля — находится в прямой зависимости от повышения температуры брожения, нормы введения дрожжей и количества кислорода. В процессе главного брожения образуются органические кислоты — уксусная, молочная, янтарная, муравьиная, пировиноградная, лимонная, яблочная и др. К летучим относят уксусную и муравьиную кислоты, образующиеся в результате расщепления глюкозы. Образование уксусной кислоты усиливается при увеличении нормы введения дрожжей, повышении температуры и интенсивной аэрации. В пиве может содержаться 20... 150 мг/л уксусной кислоты, 20...40 мг/л муравьиной. Нелетучие кислоты — пировиноградная, янтарная, лимонная, молочная — образуются как продукт обмена дрожжей при брожении, а также при дезаминировании аминокислот. В пиве может находиться пировиноградной кислоты 40.. .75 мг/л, янтарной в среднем 60...100, молочной 20... 120 и лимонной 110... 120 мг/л. В течение трех-четырех дней главного брожения образуются как продукты обмена дрожжей карбоновые (жирные) кислоты: капроновая, каприловая, каприновая и лауриновая. При ускоренном брожении содержание этих кислот понижается, а в случае автолиза дрожжей 67 возрастает. Эти кислоты могут отрицательно влиять на вкус и пеностойкость готового пива. В процессе брожения образуется 1300...2000 мг/л глицерина. При высокой температуре брожения и массовой доле сухих веществ в сусле, а также повышенной норме введения дрожжей накапливается наибольшее количество глицерина. Содержание азотистых веществ при брожении уменьшается примерно на 30%. В молодом пиве, приготовленном только из солода, содержится около 650 мг/л азотистых веществ. Из них почта 25...45% — аминокислоты и пептиды, которые ассимилируются дрожжами. Количество ассимилируемого дрожжами низкомолекулярного азота зависит от штамма дрожжей, способа брожения, аэрации сусла и т. п. Ассимиляция азота, уменьшение его общего содержания являются условием для размножения дрожжей при брожении и образования веществ, создающих аромат пива. В процессе брожения происходит выделение дрожжами до 33% ассимилированного азота, который придает пиву бархатистую консистенцию и полноту вкуса. Кроме того, вследствие понижения рН сусла при брожении выделяется высокомолекулярный азот и изменяется степень дисперсности отдельных его фракций. Минеральные вещества, особенно фосфаты, имеют значение для процессов обмена веществ. Зола охмеленного сусла обычно составляет около 2100 мг/л, во время главного брожения количество ее уменьшается приблизительно на 200 мг/л, причем уменьшение почти 50% происходит за счет фосфатов. Вследствие этого изменяются также соотношения буферности и кислотности в пиве. При брожении происходит сдвиг рН в кислую сторону на значение, которое составляет около 1, т. е. от 5,2...5,7 до 4,35...4,65. Изменяется рН в результате действия кислот, возникающих как вторичные продукты обмена веществ в дрожжах, а также удаления фосфатов и ассимиляции аммиака из аминокислот. Количество и скорость образования кислот зависит от состава сусла, штамма дрожжей и режима брожения. Пылевидные дрожжи оказывают более быстрое воздействие, чем хлопьевидные, на понижение рН. При повышенной норме введения дрожжей (25...30 млн клеток в 1 мл) ускоряются снижение рН и осаждение гуммивеществ. Верховое брожение также вызывает быстрое понижение рН. В результате понижения рН изменяется растворимость некоторых веществ во время брожения, поэтому выделяются меланоидины, полифенолы и горькие вещества. В процессе брожения на поверхности сусла появляются пузырьки диоксида углерода, которые доставляют горькие вещества в завитки пены или адсорбируются на поверхности дрожжевых клеток. При этом возможно уменьшение количества горьких веществ до 35%: α-кислоты, а вместе с ними часть изо-α-кислот и гулупоны выпадают в осадок. 68 Цветность молодого пива меньше, чем начального сусла, что связано с удалением меланоидинов, полифенолов и других красящих веществ вместе с декой, дрожжами и осадком. Физико-химические процессы. Они характеризуются изменением окислительно-восстановительного потенциала (rH2). Окислительновосстановительный потенциал начального сусла rН2 находится в пределах 20...22, а иногда 24...26. В начале брожения дрожжи интенсивно потребляют кислород и тем обусловливают отсутствие его в молодом пиве. Поэтому во время брожения rН2 понижается до 8...12. При благоприятном составе сусла, высокой бродильной активности дрожжей наблюдается сильное понижение rН2 во время брожения. Низкое значение rН2 указывает на то, что пиво не подвержено окислению, что важно для стабилизации его вкуса. 3.8.2. Ведение главного брожения сусла В пивоварении используют два типа брожения: низовое и верховое. Различия между ними обусловлены неодинаковыми свойствами дрожжей. Как было сказано выше, дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемом сусле, быстро оседают по окончании брожения, образуя плотный слой на дне аппарата. Дрожжи верхового брожения всплывают на поверхность сбраживаемого сусла и в виде слоя пены остаются до окончания брожения. На отечественных заводах в основном применяют низовое брожение. Верховое брожение иногда используют для приготовления некоторых сортов темного пива. Низовое брожение. Различают холодный и теплый режимы брожения. При холодном режиме брожения предусматриваются введение дрожжей в начальное сусло с массовой долей СВ 10... 13% при температуре 5...6°С и дальнейшее протекание при предельной температуре 8...9°С. Для начального сусла с более высокой массовой долей СВ предельная температура может достигать 11...12°С. При этом режиме брожения наблюдается постепенное размножение дрожжей и сбраживание экстрактивных веществ, а приготовленное пиво характеризуется хорошей пеностойкостью, тонким ароматом и полноценным вкусом. Теплый режим брожения протекает при 12... 14°С, а дрожжи вводят в начальное сусло температурой 8...9°С. Теплый режим применяют на заводах, имеющих небольшой цех брожения. Высокая температура способствует сокращению длительности брожения, выделению азотистых и горьких веществ. Приготовленное пиво имеет худшую пеностойкость, содержит меньше горьких веществ, чем пиво холодного режима брожения. По мимо этого пиво приобретает дрожжевой привкус и медленно дображивает. Длительность процесса при холодном брожении 7...11 сут, при теплой – 5...6 суток. Процесс главного брожения длится около 7...8 сут. с момента введения дрожжей для сортов пива с массовой долей СВ в начальном сусле 10...13% и 9...11 сут. для пива с более высокой массовой долей СВ. Сбраживание сусла при низовом брожении включает в себя три основные операции: наполнение бродильного аппарата назальным суслом; 69 введение в него дрожжей; сбраживание сусла до получения молодого пива. Дополнительные операции – снятие деки и перекачивание молодого пива на дображивание, отбор и подготовка семенных дрожжей. Наполнение бродильного аппарата начальным суслом осуществляют следующим образом. Чисто вымытый и продезинфицированный бродильный аппарат заполняют начальным суслом (температура 5…7оС) в таком количестве, чтобы оно покрыло его дно. Затем «носят дрожжи, которые называют семенными. Можно использовать до 8 генераций дрожжей. Осадок дрожжей, полученный после первого сбраживания в бродильном аппарате, называют семенными дрожжами первой генерации. После сбраживания сусла дрожжами первой генерации в осадке получают дрожжи второй генерации, а осадок дрожжей, прошедших 10 циклов, называют дрожжами 10-й генерации и т. д. Введение в сусло дрожжей для проведения процесса брожения проводят различными способами. Первый способ: из пластинчатого теплообменника начальное сусло поступает в аппарат предварительного брожения, который вмещает сусло нескольких варок. Затем вносят семенные дрожжи из расчета на всю емкость аппарата, перемешивают и продувают стерильным воздухом. Разбраживание продолжается 18...24 ч с доливом сусла последующих варок. Затем сусло перекачивают в бродильные аппараты. Второй способ: семенные дрожжи, взятые из дрожжевого отделения, передают в специальную емкость (из расчета 0,5...0,8 л/гл). В эту емкость наливают от 2 до б л сусла на 1 л дрожжей, перемешивают при продувании стерильным воздухом и оставляют на 2...3 ч для разбраживання при температуре не выше той, при которой сусло будет поступать в бродильные аппараты. Третий способ: бродильный аппарат до половины наполняют начальным суслом и вносят в него количество дрожжей, соответствующее норме для всего аппарата. На следующий день, когда сусло забродит, добавляют вторую половину сусла. Четвертый способ: при отсутствии аппаратов предварительного брожения дрожжи вносят в бродильный аппарат из расчета 0,4...0,8 л/гл сусла. Количество вводимых дрожжей зависит от концентрации, температуры и состава сусла, расы дрожжей и др. Температура введения дрожжей в сусло может быть в пределах 5...8 °С, однако на каждом производстве можно на основании опыта устанавливать другие температуры. Сбраживание сусла до получения молодого пива — главное брожение — характеризуется тем, что повышается температура, понижается содержание экстрактивных веществ, выделяется диоксид углерода, оседают дрожжи и осветляется пиво. Процесс низового брожения можно разделить на четыре стадии: забел, низкие завитки, высокие завитки, образование деки и осветление пива. Первая стадия — появление белой пены (забела), покрывающей поверхность 70 сусла. На этой стадии, продолжающейся 1...1,5 сут, происходит интенсивное размножение дрожжей, а экстрактивность сусла снижается на 0,2...0,5% в сутки. Вторая стадия – образование низких завитков (пены), которые появляются по краям чана и постепенно подвигаются к середине. Пена горькая, кое-где окрашивается в коричневый цвет от выделяющихся хмелевых смол. Этот период продолжается 2...3 сут, температура сусла заметно повышается, а экстрактивность понижается на 0,5... 1% в сутки. В третьей стадии (высокие завитки) брожение становится очень интенсивным, слой пены достигает наивысшего предела, пена становится неровной, а завитки крупнее и выше, чем во второй стадии. Размножение дрожжей заканчивается, экстрактивность сусла понижается на 1,8...2% в сутки, температура повышается до максимальной (8,5...9°С). Стадия длится 3...4 сут. Четвертая стадия – спад завитков. Размножение дрожжей прекращается. Дрожжи начинают оседать на дно, пиво осветляется. Завитки постепенно исчезают, и на поверхности жидкости образуется дека (темно-коричневый тонкий слой опавшей пены). Перед поступлением молодого пива на дображивание с поверхности пива, бродившего в открытых аппаратах, снимают деку, а в закрытых аппаратах деку не снимают, так как из-за незначительного присутствия воздуха пены образуется значительно меньше и она не темнеет. Главное брожение считается законченным, когда происходит осветление молодого пива, а за сутки сбраживается 0,1...0,2% экстракта. Более точно окончание главного брожения устанавливают по значению видимого экстракта, который определяют сахарометром в присутствии спирта и диоксида углерода. Рекомендуются следующие значения видимого экстракта молодого пива в зависимости от его сорта (табл. 3.2). По окончании главного брожения молодое пиво температурой не выше 5оС перекачивают в лагерные аппараты на дображивание и созревание. Таблица 3.2– Показатели степени сбраживания молодого пива Пиво Видимый экстракт, % Жигулевское 4,5…4,0 Рижское 4,2…3,9 Московское 4,7…4,3 Ленинградское 6,8…6,5 Украинское 5,6…5,0 Мартовское 5,8…5,5 Портер 8,8…8,3 Видимая степень сбраживания, % 59,1…63,6 65,0…67,5 63,8…66,9 66,0…67,5 56,9…61,5 60,0…61,1 56,0…58,5 Верховое брожение. Начальная фаза процесса брожения проходит так же, как при холодном режиме брожения. Затем наступает период очень бурного образования высокой пены, что обусловливает заполнение 71 бродильных аппаратов начальным суслом на 2/3 его объема. Брожение проводят при температуре от 14 до 20°С, что позволяет в течение 4...6 сут провести процесс главного брожения. Для сбраживания сусла применяют дрожжи верхового брожения, которые задают из расчета 0,2...0,4 л/гл. Верховое брожение осуществляют двумя способами: главное брожение в бродильных аппаратах, дображивание в аппаратах предварительного брожения; главное брожение в бродильных аппаратах, окончательное в аппаратах дображивания 3.9. Дображивание и созревание пива При дображивании в результате сбраживания остаточного экстракта молодого пива происходит естественныее насыщение его диоксидом углерода. Сбраживание сахаров и созревание пива заканчиваются неодновременно. Сахара могут быть сброжены, а созревание часто еще продолжается. Поэтому процесс дображивания называют еще и процессом созревания пива. При созревании происходят преобразование и удаление ароматических веществ, осаждение дрожжей, белково-полифенольных соединений и других взвесей. Удаление дрожжей. По окончании дображивания следует по возможности предотвратить подъем осевших дрожжей и попадание их в пивопровод и фильтр. Поэтому после спуска пива в аппаратах дображивания остаются дрожжи (называемые отстойными) и часть пива – отстой. На отстой приходится 0,1...0,3% общего объема аппаратов дображивания в зависимости от способа работы, осаждения дрожжей и использованного выпускного устройства. Чтобы сократить потери, отстой следует использовать полностью; Свежий отстой, хороший по качеству, необходимо удалять из аппаратов в тот же день, когда было перекачено пиво, иначе они легко загрязняются. Отстой перемешивают в аппарате дображивания с отстойными дрожжами, и затем он отсасывается в сборник. Окончание дображивания. Продолжительность дображивания I для пива каждого наименования колеблется от 11 до 90 сут, а для сортов, которые пастеризуются, – до 6...9 мес. Для пива основных сортов продолжительность дображивания следующая (в сут): светлые сорта – Жигулевское 21, в том числе ускоренного брожения 11, Рижское 42, Московское 42, Невское 60, Ленинградское 90, оригинальные – Рижское и Московское 60; темные сорта – Бархатное не более 3, Украинское 30, Мартовское 30, Останкинское 45, Двойное золотое 50, Портер 60 и дополнительно 10 для бутылочного розлива. За двое суток до окончания дображивания пива отбирают пробу из аппаратов и определяют содержание алкоголя, кислотность, цветность, массовую долю сухих веществ в начальном сусле, действительный экстракт и действительную степень сбраживания. В процессе дображивания контролируют температуру, осветление пива и давление в аппаратах. 72 3.10. Осветление и розлив пива Осветление проводят для удаления веществ, ухудшающих прозрачность и, главное, стойкость пива при хранении. Розлив осуществляют для получения готового продукта в виде пива, разлитого в бутылки или металлические банки, а также для налива в пивовозы. При этом стремятся исключить контакт пива с кислородом, чтобы избежать ухудшения качества готового продукта. 3.10.1. Осветление пива Пиво осветляют двумя способами – фильтрованием или сепарированием: в первом случае обеспечиваются лучшие технологические качества готового пива, чем во втором. Осветление пива фильтрованием. При перекачивании пива на осветление в аппарат дображивания подают сжатый воздух давлением 0,04...0,06 МПа, чтобы создать противодавление, равное шпунтовому давлению. Благодаря применению сжатого воздуха предотвращается выделение из пива диоксида углерода. Давление сжатого воздуха, поступающего в аппарат дображивания, не должно быть выше 0,07 МПа, в противном случае возможен его разрыв. Из аппарата дображивания пиво насосом перекачивается на фильтрование. Если пиво направляют на фильтрование одновременно из нескольких аппаратов, то его предварительно пропускают через смеситель, представляющий собой трубу, укрепленную горизонтально на передвижной тележке и соединенную патрубками с резервуарами. На патрубках имеются стеклянные смотровые фонари, на крышках которых – воздушные краники. Один конец смесителя закрыт крышкой, а к другому присоединен насос, подающий пиво на фильтрование. Пиво, поступающее в смеситель, вытесняет воздух из пивопровода и заполняет фонарь, воздушный краник при этом оставляют открытым до тех пор, пока пиво не вытеснит воздух и пену из фонаря. Пиво на фильтрование подают под более высоким давлением (0,1...0,15 МПа), чем давление, при котором оно поступает из аппаратов дображивания к насосу (0,04...0,06 МПа). Поэтому для достижения давления, необходимого для фильтрования, применяют специальный насос с регулятором давления (друкреглер). С помощью такого насоса в трубопроводах поддерживается постоянное давление, а также ровное и спокойное течение пива. Перед фильтрованием пиво часто охлаждают до 0...1°С в переохладителе, которым может служить теплообменник. Благодаря этому снижаются потери диоксида углерода и пиво освобождается от холодной мути. Осветление пива сепарированием. Для осветления пива все больше стали применять сепараторы, что объясняется их усовершенствованием. Благодаря новым маркам конструкционной стали увеличили частоту вращения ротора до 5000...7000 мин-1, что существенно улучшило эффект центрифугирования. Кроме того, новые герметичные конструкции позволили изолировать пиво от кислорода воздуха и предотвратить улетучивание 73 диоксида углерода. Это достигается созданием постоянного давления пива в трубопроводе и аппарате. Основной частью сепаратора (рис. 3.6) является барабан, в котором одна над другой на расстоянии 1 мм размещены конусообразные тарелки. Пиво поступает в барабан в полое веретено снизу, распределяется на тарелках, и приблизительно при частоте вращения 5000 мин-1 тяжелые частицы смещаются к стенке цилиндра, где и собираются. Перед началом работы сепаратор заполняют водой, затем его пускают путем разгона. По достижении необходимой частоты вращения в него подают пиво. Первую порцию, состоящую из воды и небольшого количества пива, сливают в канализацию, вторую, содержащую некоторое количество воды, направляют в сборник исправимого брака, а следующую порцию — уже в сборник пива. Во время сепарирования поддерживают давление пива на входе 0,07 МПа, на выходе 0,5 МПа. Прекратив подачу пива, сепаратор промывают сначала холодной, а затем теплой водой и вымывают шлам до выхода чистой воды. После этого выключают электродвигатель и включают тормоз. Пиво, осветленное сепарированием, имеет высокую чувствительность к холоду и через несколько дней нахождения в холодильнике теряет прозрачность. Поэтому обязательными условиями при осветлении пива на сепараторах являются длительная выдержка его на холоде, работа при пониженной производительности для более полного отделения дрожжей, без разборная мойка сепараторов теплым щелочным раствором и горячей водой. 74 Рисунок 3.6– Сепаратор с вмонтированным насосом: 1 – насос; 2 – устройство для автоматической смазки; 3 – входное отверстие для неосветленного пива; 4 – тарелки; 3 – барабан; б – полое веретено; 7 – тахометр; 8 – выходное отверстие для осветленного пива 4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИТЬЕВОЙ И МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ 4.1. Ассортимент безалкогольных напитков В зависимости от используемого сырья, технологии и назначения безалкогольные напитки, производимые в России, можно разделить на следующие группы: газированная вода; искусственно минерализованные и природные минеральные воды; газированные прохладительные напитки; витаминизированные и тонизирующие напитки; сухие шипучие и нешипучие напитки. В зависимости от степени насыщения диоксидом углерода (%) газированные напитки могут быть сильногазированные – более 0,4; средне75 газированные – от 0,3 до 0,4; слабогазированные – от 0,2 до 0,3 и негазированные. Газированная вода – это питьевая вода, насыщенная диоксидом углерода (0,4...0,5% к массе воды) под давлением в охлажденном состоянии. Такая вода имеет слегка кисловатый вкус, характеризуется своеобразной свежестью и способностью хорошо утолять жажду. Искусственно минерализованные воды представляют собой слабые растворы химически чистых нейтральных и щелочных солей натрия, кальция, магния в воде, насыщенной диоксидом углерода. К ним относятся Сельтерская столовая и Содовая столовая. Данная вода имеет солоноватый вкус, характерный для комплекса минеральных солей, присутствующих в данной воде. Например, в Сельтерской столовой содержание солей составляет (%): NaHCO3, – 0,42...0,44; NaCl – 0,15...0,16; СаС12 – 0,15...0,16; MgCL2 6H2O – 0,0022...0,0023; С02 - 0,4. Природные минеральные воды представляют собой подземные воды, полученные из природных источников, с повышенным содержанием газов, минеральных веществ и соединений. Минеральные воды в зависимости от вида и количества, содержащихся в них соединений оказывают на организм человека определенное физиологическое воздействие, что позволяет использовать их в качестве лечебного средства. Важной характеристикой минеральных вод является минерализация, т. е. содержание в воде определенных соединений. В зависимости от воздействия на организм человека природные воды делятся на столовые, лечебно-столовые и лечебные воды. К становым относят воды, минерализация которых не превышает 1 г/дм3 и в состав которых не входят микрокомпоненты, оказывающие на организм человека лечебное действие. К лечебно-столовым относятся воды с общей минерализацией 1...10 г/дм3, а также воды с минерализацией менее 1 г/дм 3, содержащие биологически активные компоненты в количестве не ниже принятых в стране норм. Воды с общей минерализацией 10...15 г/дм 3, а также воды с минерализацией менее 10 г/дм3, но при наличии в их составе повышенных количеств биологически активных микрокомпонентов (например, брома, йода и пр.) относят к лечебным. Наибольшее значение в формировании химического Устава минеральных вод оказывают макрокомпоненты, присутствующие в виде 2− катионов (Na+, Са2+, Mg2+) и анионов (Cl-, SO2− 4 , НС03-,СО3 ). Между минерализацией воды и ее химическим составом прослеживается следующая связь: в водах с невысокой минерализацией преобладают ионы Са 2+, НС03-, а в водах с высокой минерализацией – Cl-, Na+; ионы Mg2+ и SO2− 4 присутствуют в водах, занимающих промежуточное положение между низкои высокоминерализованными. В природных минеральных водах находятся как основные, так и сопутствующие газы различного происхождения (биохимического, химического, воздушного, радиоактивного). Растворимость газов в воде 76 зависит от химической природы растворяющихся газов, температуры минерализации и давления, под которым находится газ над водой. Такие основные газы, как СН4 и N2, содержащиеся в природных водах, плохо растворимы в воде, они не вступают с ней в химическое взаимодействие и находятся там в молекулярно-дисперсном состоянии. Газы Н2, Аг, Не, 02 также плохо растворяются в воде. Хорошо растворимые в воде газы4р02 и H2S при растворении образуют угольную и сероводородную кислоты. С повышением температуры и минерализации растворимость газов уменьшается. Согласно закону Генри растворимость газов при постоянной температуре изменяется прямо пропорционально давлению. Эти свойства газов необходимо учитывать при добыче, обработке и розливе минеральных вод. Среди органических веществ в минеральных водах встречаются гуминовые вещества (гуминовые кислоты), битумы (асфальтены, смолы и масла), фенолы, жирные и нафтеновые кислоты. Содержание различных органических веществ варьирует от единиц до десятков мг/дм3 воды. Основные источники минеральных вод – почвенные растворы, осадочные горные породы (угли, торф), нефть. Органическая составляющая минеральных вод обладает ярко выраженным биологическим действием, быстро ослабевающим даже при непродолжительном хранении вод. Микроорганизмы, неизменно сопутствующие минеральным водам, способны изменять их состав не только в природных условиях, но и после розлива вод в бутылки. Особого внимания заслуживают специфические микроорганизмы, участвующие в круговороте N, S, Fe и других биогенных элементов. Важную роль в изменении состава вод, разливаемых в бутылки, играют сульфатвосстанавливающие бактерии, а также микроорганизмы, окисляющие соединения серы, железа и др. Согласно ГОСТ 13273—89 в зависимости от химического состава минеральные воды подразделяют на группы, например, гидрокарбонатная, натриевая, сульфатная, магниево-кальциевая и др. Далее эта группы по минерализации делятся на типы. Основной ионный состав данного типа минеральной воды предопределяет ее назначение – столовая, лечебностоловая и лечебная. Стандартом также предусмотрено указывать на этикетке бутылки местонахождение источника воды. Химический состав воды принято изображать в виде формулы, представляющей собой псевдодробь: в числителе – анионы, а в знаменателе — катионы, содержание которых превышает 20 мг×экв%. Ионы выписывают в убывающей слева направо последовательности. Наименование воды ведут от иона, играющего в составе воды подчиненную роль. Это дает возможность превалирующие в составе воды ионы именовать полностью, а играющие подчиненную роль – кратко. Так, например, Нарзан по химическому составу относится к гидрокарбонатным или сульфатно-гидрокарбонатным магниевокальциевым водам с минерализацией 2...4 г/дм3. Основные ионы представлены анионами HCO-3 и катионами Са2+. 77 К наиболее распространенным минеральным водам относятся Нарзан, Машук, Боржоми, Нафтуся, Ессентуки, Джермук, Московская, Полюстровская, Славяновская и др. Газированные прохладительные напитки представлены двумя группами: общего и специального назначения. Напитки общего назначения – это водные растворы купажных смесей, насыщенные диоксидом углерода, в состав которых входят сахарный сироп, фруктово-ягодные соки или морсы, натуральные экстракты и концентрированные соки плодов и ягод, экстракты и спиртовые настои цитрусовых и пряно-ароматического и другого сырья, пищевые кислоты, красители, ароматизаторы (эссенции и ароматные спирты) и консерванты. В напитки специального назначения для придания сладости входят низкокалорийные искусственные (сахарин, ксилит, сорбит, аспартам) и натуральные (глюкозо-фруктозные сиропы) подсластители. По способу обработки напитки подразделяют на непастеризованные, пастеризованные, напитки с добавлением консервантов и без них, напитки холодного и горячего розлива. Ассортимент газированных прохладительных напитков очень разнообразен и постоянно расширяется: Тархун, Байкал, Буратино, Фанта, Пепси-кола и др. Тонизирующие и витаминизированные напитки благодаря таким растениям, как женьшень, чай, элеутерококк, аралия маньчжурская и др., активизируют жизнедеятельность организма, повышают трудоспособность, восстанавливают силы. На их основе созданы напитки Бахмаро, Саяны, Женьшеневый и др. Витаминизированные напитки обогащены витамином . С (150...160 3 мг/дм ), а также витаминами группы В (B1 – 1... 1,2 мг/дм3; В2 – 0.6.. .1,0 мг/дм3 и В6-1,5...2,5мг/дм3). При употреблении 200 см3 такого напитка в день человек восполняет половину суточной потребности витамина С и около 1 /5 – витаминов группы В. Смеси для шипучих напитков готовят из сахара-песка, экстрактов, эссенций, пищевых кислот и красителей, продуктов пчеловодства и цитрусовых настоев. В состав порошкообразной смеси для шипучего напитка наряду с сахаром, кислотами, эссенциями, экстрактами обязательно входит гидрокарбонат натрия (пищевая сода), поэтому при растворении ее в воде выделяется диоксид углерода. В промышленности освоен выпуск широкого ассортимента сухих напитков, отличающихся как по вкусу, так и по аромату. Консерванты в состав сухих напитков не входят. Гарантийный срок хранения продукции в виде таблеток до 1 года, в виде порошка—до 6 мес. 4.2. Добыча и розлив минеральных вод Промышленное производство природных минеральных вод включает следующие технологические стадии: каптирование, транспортирование, хранение, технологическую обработку, подготовку стеклянной тары и розлив воды в бутылки. 78 Каптирование (водозабор). Минеральные воды, используемые для промышленного розлива, подлежат обязательному каптированию. Каптаж – это гидротехническое водозаборное сооружение, предназначенное для захвата воды на глубине, выведения ее на поверхность земли при сохранении химического состава и физических свойств. Современный тип каптажа – буровая скважина 3, менее распространенные – шахтные колодцы и штольни. Различают два основных способа подъема воды: самоизлив и принудительный отбор с помощью погружных артезианских насосов 1. Устройство водоприемника 2 обусловлено характером водоносного слоя. Для предохранения воды от попадания механических примесей скважины оборудуют фильтрами из коррозиестойких и механически прочных материалов. Транспортирование воды. Выбор способа транспортирования зависит от расстояния от каптажной установки до предприятия по обработке и розливу воды. Если указанное расстояние не превышает 50 км, то для транспортирования воды используют трубопроводы из нержавеющей стали, стекла или полиэтилена низкой пористости. Для предотвращения дегазации воды и подсоса грунтовых вод транспортирование проводят под небольшим избыточным давлением (до 0,05 МПа), создаваемым С02. При доставке минеральных вод на расстояние 50...200 км используют автомобильные цистерны, изготовленные из различных марок нержавеющей стали, эмалированной стали или алюминия. Цистерны предварительно заполняют диоксидом углерода, а затем подают воду со скоростью 0,8 м/с при давлении до 0,05 МПа; такие условия сводят до минимума дегазацию воды. В тех случаях, когда источники воды находятся на значительном расстоянии от основных потребителей продукта (более 200 км), минеральные воды перевозят в специально оборудованных железнодорожных цистернах, обеспечивающих транспортирование воды в различное время года в изотермических условиях. Технологическую обработку минеральных вод, предназначенных для транспортирования, в этом случае ведут на специальных станциях наполнения и слива. Хранение воды. Для обеспечения бесперебойной работы завода создают необходимый оперативный запас минеральной воды в сборнике 5 (см. рис. 5.1). Воду хранят в условиях, обеспечивающих стабильность химического состава воды и исключающих вторичное бактериальное загрязнение. Все типы железистых и углекислых вод хранят в герметических резервуарах 8 под избыточным давлением С02, не превышающим 0,05 МПа. Неуглекислые воды разрешается хранить в негерметичных, но обязательно закрытых резервуарах. Срок хранения в резервуарах воды, не прошедшей предварительную обработку, не должен превышать 2 сут, прошедшей первичную обработку — не более 5 сут. Технологическая обработка и розлив минеральных вод. Это сложная многокомпонентная двухфазная система, которая предусматривает как 79 общепринятые приемы обработки (фильтрование, обеззараживание, охлаждение и насыщение диоксидом углерода), так и специальные технологические приемы, обеспечивающие стабилизацию полезных компонентов воды и выведение из их состава веществ, ухудшающих органолептические свойства. Около 44% объема разливаемых пищевой промышленностью минеральных вод приходится на долю неуглекислых, не содержащих в составе жидкой фазы легко окисляемых компонентов. Технологическая схема добычи и обработки неуглекислых вод приведена на рис. 4.1. Рисунок 4.1– Технологическая схема добычи и обработки не углекислых минеральных вод Для полного удаления взвешенных частиц, вызывающих помутнение и снижающих эффективность бактерицидной обработки воды, ее подвергают фильтрованию в напорных фильтрах 6 (фильтр-прессах, свечных ультрафильтрах). Фильтрующими материалами служат фильтр-картон марки Т, микропористая керамика. Основная цель обеззараживания природных минеральных вод — уничтожение патогенных микроорганизмов. Степень бактериальной чистоты минеральных вод определяется величиной коли-титра — минимальным количеством воды (см3), в котором содержится 1 кишечная палочка. Вода, разлитая в бутылки, должна иметь коли-титр не менее 300. При фильтровании минеральных вод через керамические свечные фильтры 6 происходит частичное обеспложивание, обусловленное тем, что размер пор фильтрующего материала не превышает 1 мкм, а большинство патогенных микроорганизмов имеют размер 1...2мкм. Для более эффективного обеззараживания воду подвергают специальной обработке: безреагентным или реагентным способом. Безреагентный способ обеззараживания основан на бактерицидном действии ультрафиолетовых лучей, которые пропускают через минеральную воду. На предприятиях используют бактерицидные напорные установки 0В1П с погружным источником излучения 10. При этом способе обработки органолептические показатели минеральных вод не изменяются. На эффективность обеззараживания безреагентным способом существенное влияние оказывают: количество микроорганизмов, содержащихся в 80 обрабатываемой воде; ее прозрачность и бесцветность; солевой состав, особенно присутствие соединений железа. К реагентным способам обеззараживания минеральных вод относятся серебрение и хлорирование. Водный раствор сульфата серебра (7,22 г/дм 3) в количестве 40 см3 на 1 м3 воды через 2...4 ч приводит к полной гибели патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Установку Б7-ВОС-ОИ монтируют на трубопроводе минеральной воды перед фильтрами. Для обеззараживания вод, не содержащих легко окисляемых компонентов, может быть использован гипохлорит натрия. Развитие кишечной палочки и специфических (сульфовосстанавливающих) бактерий подавляется при остаточной концентрации активного хлора 0,3 мг/дм3. Для достижения обеззараживающего эффекта раствор гипохлорита (6...8 г/дм3) вводят в поток или накопительный резервуар минеральной воды с помощью дозаторов различных конструкций, обеспечивающих требуемое содержание остаточного количества активного хлора. Учитывая, что с понижением температуры растворимость С02 в воде «повышается, все минеральные воды перед насыщением диоксидам углерода охлаждают до температуры 4... 10 оС. Более глубокое охлаждение нецелесообразно, так как оно приводит к уменьшению растворимости солей минеральных вод и выпадению некоторых из них в осадок. Для охлаждения используют преимущественно трубчатые и пластинчатые теплообменники 7 различных конструкций. Независимо от газового состава все минеральные воды перед розливом в бутылки насыщают диоксидом углерода, который способствует сохранению в воде углекислых солей, угнетающе действует на жизнедеятельность микроорганизмов, придает воде определенную гамму вкусовых свойств, увеличивает сроки хранения. В процессе подготовки воды к розливу часть природного диоксида углерода теряется, поэтому все углекислые воды дополнительно насыщают С02, а неуглекислые воды карбонизируют. Основная часть диоксида углерода находится в воде в молекулярно растворенной форме, и только около 0,1% – в форме угольной кислоты (Н3СО2), придающей ей слабокислые свойства. Насыщение ведут в сатураторах 9 различных конструкций (Е6-АССМ, ACM, АСК-1, РЗ-ВСВ) при низкой температуре под избыточным давлением, в условиях, обеспечивающих увеличение суммарной поверхности воды, подвергаемой насыщению. Содержание диоксида углерода в лечебных водах, разлитых в бутылки, должно быть в пределах 0,15...0,2%, в лечебно-столовых – не менее 0,3%, а в железистых – не менее 0,4%. Розлив воды в бутылки. При розливе минеральных вод в бутылки стремятся более полно сохранить растворенный диоксид углерода, поэтому используют изобарический способ розлива, при котором избыточное давление, создаваемое СО2 в напорном баке разливочной машины, соответствует противодавлению в пустой бутылке, создаваемому диоксидом углерода или воздухом. 81 С учетом особенностей химического и газового состава питьевых вод разработано и внедрено в производство пять принципиальных технологических схем обработки и розлива вод. Наполнение бутылок минеральной водой осуществляют по уровню, который определяется глубиной погружения в бутылку воздушного отверстия на сливной трубке разливочного аппарата. Природные минеральные воды разливают в бутылки из бесцветного, коричневого или зеленого стекла на автоматизированных отечественных или зарубежных линиях мощностью от 3 до 12 тыс. бут/ч и более. Бутылки с разлитой в них минеральной водой герметично укупоривают кроненпробками. Герметичность укупорки гарантирует сохранение качества продукции для железистых вод в течение 4 мес и для остальных – в течение года. В связи с тем что хлоридные натриевые воды агрессивны, трубопроводы и все оборудование следует изготавливать из коррозиестойких материалов. Учитывая роль С02 в предотвращении солеобразования, процесс обработки и розлива углекислых вод следует вести в условиях, сводящих дегазацию к минимуму. Герметизируют как транс-портные средства, так и все оборудование, используемое для охлаждения, резервирования и обеззараживания воды. Все воды, содержащие соединения двухвалентного железа в количестве более 5 мг/дм3, обрабатывают и разливают по схеме для железистых минеральных вод, предусматривающей дополнительные технологические приемы, направленные на предотвращение окисления железа и дегазации воды. При розливе железистых вод противодавление рекомендуется создавать диоксидом углерода. Для предотвращения окисления железа в минеральную воду вводят раствор стабилизирующей кислоты — аскорбиновой или лимонной. Такая обработка обеспечивает выпуск готовой продукции без осадка. Минеральные воды с содержанием сероводорода до 20 мг/дм3 и гидросульфид ионов до 30 мг/дм3 обрабатывают и разливают по схеме для гидросульфидных и гидросульфидно-сероводородных вод. Так как сероводород и гидросульфид-ионы ухудшают органолептические свойства воды, в схему обработки вводят дополнительный технологический прием, направленный на выведение сернистых компонентов из состава минеральных вод. Десульфитирование проводят в барботажном дегазаторе, устанавливаемом в отдельном помещении, оборудованном приточновытяжной вентиляцией. Минеральные воды, содержащие сульфатвосстанавливающие бактерии, подвергают дополнительной обработке, обеспечивающей подавление жизнедеятельности микроорганизмов, развитие которых отрицательно сказывается на органолептических свойствах воды. С этой целью воды дополнительно подвергают микрофильтрации или хлорируют. 82 4.3. Получение безалкогольных напитков Технология газированных безалкогольных напитков включает следующие стадии: хранение и подготовку сырья и полуфабрикатов, приготовление сахарного сиропа и колера, приготовление и обработку купажного сиропа, насыщение воды или напитков диоксидом углерода и розлив напитков в бутылки. Аппаратурно-технологическая схема получения безалкогольных напитков приведена на рис. 4.2. Основными видами сырья в рассматриваемых напитках являются вода, сахар и его заменители. В качестве полуфабрикатов используют плодовоягодные натуральнее соки, спиртованные, сброженно-спиртованные, концентрированные соки, виноградное вакуум-сусло, натуральные пящовоягодные сиропы, экстракты, морсы, виноградные и плодово-ягодные виноматериалы. К дополнительным видам сырья относятся пищевые кислоты, красители, ароматические вещества в виде настоев, эссенций, эфирных масел, стабилизаторы напитков и диоксид углерода. Рисунок 4.2– Аппаратурно-технологическая схема получения безалкогольных напитков: 1— автомобиль; 2 — трубопровод; 3 — циклон; 4—бункер; 5—дозатор; 6— сироповарочная станция; 7—дозатор-подогреватель; 8, 19— фильтры; 9— насосы; 10— теплообменники; 11 — напорный сборник для воды; 12, 13, 14 — сборники растворов соответственно для серной, лимонной кислоты и хлорной извести; 15—сборникиинвертаторы; 16,17— сборники-мерники; 18— сборники для купажного сиропа; 20— купажные чаны; 21 — осветлительный фильтр; 22— катионовый фильтр; 23 — контактный резервуар; 24 — угольный фильтр; 25— керамичес¬кий фильтр; 26, 27— насосы-дозаторы; 28— синхронно-смесительная установка; 29— бутыл-комоечная 83 машина; 30— пластинчатый транспортер; 31 — световой экран; 32— разливочный автомат; 33 — укупорочный автомат; 34 — бракеражный автомат; 35 — пакетировочный автомат; 36— сборники для хранения соков, морсов и настоев; 37— цистерна для соков, морсов и настоев; 38, 43— пакетоформирующие автоматы; 39, 41 — автоматы для выемки и укладки бутылок в ящики; 40— станция газификации; 42—ленточный транспортер; 44 — коллектор для понижения давления; 45 — подъемник для бутылок; 46 — цистерна для жидкого диоксида углерода; 47— варочный котел для колера Вода, используемая в производстве безалкогольных напитков, должна быть чистой, прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, без запаха. Выбор технологии подготовки воды зависит от ее свойств. Воду, не отвечающую санитарным требованиям, очищают и обеззараживают в водоподготовительном отделении завода следующими способами: отстаиванием и коагуляцией в специальных емкостях (для осветления и удаления взвешенных частиц); фильтрованием через угольные, угольнопесочные, песочные фильтры, силуминовые фильтр-прессы или керамические фильтры, бактерицидные установки (для достижения прозрачности воды и ее обеспложивания); умягчением известковым или катионитовым и мембранным способами; хлорированием с последующим дехлорированием и фильтрованием для освобождения от постороннего запаха. Для придания безалкогольным напиткам сладости, смягчения резкости вкуса, ассимиляции аромата используют сахар-песок, сахар-рафинад, жидкий сахар и сахарозаменители. Сахарный сироп концентрацией 60...65% в основном готовят горячим способом, как и для ликероналивочных изделий. Иногда используют холодный способ приготовления сахарного сиропа, когда сахар растворяют в холодной воде с последующим фильтрованием и осветлением сиропа, как на заводах фирмы «Пепсико». Для получения некоторых напитков готовят инвертированный сахарный сироп. Инверсия основана на гидролитическом расщеплении сахарозы в присутствии слабых кислот – лимонной, молочной или кислот, содержащихся в плодово-ягодных соках. Колер готовят в варочном котле с электрическим обогревом. В котел загружают взвешенное количество сахара и нагревают до 160...180оС при непрерывном перемешивании. При этой температуре происходит интенсивная карамелизация. Как только колер будет готов, нагревшие прекращают и колер разбавляют водой температурой 600С до концентрации сухих веществ 70%. После охлаждения до 60—650С колер перекачивают насосом в напорный сборник. Купажный сироп представляет собой промежуточный продукт, полученный смешиванием всех компонентов напитка, за исключением газированной воды. Купажированию предшествует подготовка компонентов, входящих в купаж. Плодовые соки и морсы, ароматные настом и эссенции фильтруют через тканевые или пластинчатые фильтры. Плодово-ягодные экстракты, цитрусовые настои разбавляют водой в соотношении 1 : 5, отстаивают, после чего фильтруют. Красители и кислоты предварительно 84 растворяют в воде в соотношении (1:5)...(1:10). Экстрактивную часть концентратов и композиций перед внесением в купажные чаны предварительно разбавляют горячей водой температурой 40...600С до массовой доли сухих веществ 30...35%. Ароматическую часть концентратов и композиций вносят в купажный чан без подработки. Купажные сиропы готовят одним из трех способов – холодным, полугорячим иди горячим. При этом последними двумя способами получают сиропы с инверсией сахарозы. Для получения купажного сиропа холодным способом все полуфабрикаты залают в купажный аппарат при перемешивании в следующей последовательности: сахарный сироп, плодовоягодный сок или экстракт, виноградные вина, раствор кислоты, раствор красителя, цитрусовые или ароматические настои композиции. В случае необходимости приготовленный купажный сироп фильтруют по полной прозрачности. затем охлаждают до температуры 8...100С. После технологического контроля купажный сироп направляют в цех розлива напитков. Полугорячий и горячий способы применяются, если в состав купажного сиропа входят соки или вина и если по условиям производства необходимо сократить объем купажного сиропа и уменьшить дозу его расхода на бутылку. Процесс насыщения воды и безалкогольных напитков диоксидом углерода называется сатурацией или карбонизацией. Растворение газа в жидкости – это абсорбционный процесс. На растворимость диоксида углерода в воде и напитках влияют температура, давление, характер и концентрация растворенных веществ. Вводить С02 в напитки можно двумя способами: насыщением охлажденной деаэрированной воды с последующим введением ее в бутылки, заполненные определенной дозой купажного сиропа, и насыщением смеси деаэрированной воды и купажного сиропа с последующим розливом уже насыщенного напитка. Насыщение воды диоксидом углерода осуществляется в сатураторах периодического или непрерывного действия, а напитков – только в аппаратах непрерывного действия (сатураторах или синхронно-смесительных установках РЗ-ВНС-1, Б2-ВРР-16 и др.). Для обеспечения интенсивного массообмена сатурацию проводят при температуре воды не выше 6°С, а купажного сиропа – не выше 80С и рабочем давлении 0,3...0,8 МПа. Удаление растворенного воздуха осуществляется в деаэраторе. Вода распыляется с помощью насадок или форсунок. В настоящее время наиболее перспективен синхронно-смесительный способ насыщения напитков диоксидом углерода. В установках, работающих по этому принципу, обеспечивается высокая однородность смеси купажного сиропа, воды и С02, что способствует высокой степени насыщения напитка диоксидом углерода. Все это приводит к экономии сырья и повышению качества напитков. Розлив газированных безалкогольных напитков включает ряд технологических операций: прием, бракераж и мойку тары; 85 дозирование купажного сиропа в бутылки; заполнение бутылок газированной водой или готовым напитком; герметизацию бутылок с напитком; перемешивание содержимого бутылок; бракераж напитка и этикетирование бутылок. 5. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗДЕЛИЙ ПРОИЗВОДСТВА МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ Ассортимент мучных кондитерских изделий отличается большим разнообразием, рецептурой, формой, отделкой, химическим составом, свойствами и вкусом. В зависимости от технологического процесса и рецептуры мучные кондитерские изделия подразделяют на следующие группы: печенье (сахарное, затяжное, сдобное), пряники (сырцовые и заварные), галеты и крекер (простые, улучшенные диетические), кексы, рулеты, торты (бисквитные, песочные, слоеные, вафельные и др.) и пирожные (рис. 5.1). Большинство мучных кондитерских изделий отличается высокой энергетической способностью, большим содержанием легкоусвояемых углеводов, жиров и белков, что обусловлено использованием в производстве в больших количествах наряду с мукой таких высококалорийных продуктов, как сахар-песок, жиры, яйцепродукты, молочные продукты и др. Благодаря низкому содержанию влаги мучные кондитерские изделия имеют длительный срок хранения. В настоящее время большинство видов этих изделий производится на поточно-механизированных и полностью автоматизированных линиях Рисунок 5.1– Группы мучных кондитерских изделий 5.1. Печенье, галеты и крекер Печенье – наиболее распространенный вид мучных кондитерских изделий с большим содержанием сахара-песка и жира, низким содержанием влаги. Печенье подразделяют на сахарное, затяжное и сдобное. Сахарное печенье изготавливают из высокопластичного теста, готовые изделия отличаются хорошей пористостью, набухаемостью, высокой хрупкостью. Затяжное печенье вырабатывают из упругопластичного теста, а изделия 86 отличаются слоистостью, меньшей хрупкостью и набухаемостью. Сдобное печенье (песочное, сбивное, миндальное и др.) вырабатывают из нескольких видов теста, в рецептуру которого входит большое количество сахара, жира, яйцепродуктов. Во всех этих видах печенья используются химические разрыхлители теста. Технология получения галет и крекера отличается от технологии других мучных изделий тем, что в качестве разрыхлителей для приготовления теста используют дрожжи. Эти изделия содержат небольшое количество сахара и жира, отличаются слоистой структурой и хрупкостью. Технология получения различных видов печенья, галет и крекера имеет общие основные стадии: подготовку сырья, замес теста, формование, выпечку, охлаждение и упаковывание, а также имеет и свои особенности. Основным видом сырья при производстве печенья, галет и крекера является пшеничная мука высшего, I и II сортов. Для получения муки оптимального качества смешивают отдельные партии муки одного сорта в различных соотношениях, а крахмал, соевую и кукурузную муку добавляют согласно рецептуре. Все сыпучее сырье (мука, сахар, крахмал и т. п.) просеивают для удаления примесей и подвергают магнитной очистке для очищения от металлопримесей. Все виды жидкого сырья (молоко цельное и сгущенное, расплавленные жиры, патоку, инвертный сироп и т. д.) пропускают через сита с отверстиями определенного диаметра. Фруктовое сырье протирают на протирочной машине. Тесто для различных видов печенья готовят по-разному. Главную роль в образовании кондитерского теста играют белки пшеничной муки, способные при набухании в воде образовывать клейковину, обладающую упругоэластичными свойствами. На процесс набухания белков муки существенное влияние оказывают компоненты рецептуры теста. Сахар-песок ограничивает набухание белков муки, делает тесто более пластичным и мягким. Избыток сахара-песка приводит к получению расплывающегося, липкого теста. Жир также уменьшает набухаемость белков, вследствие чего увеличивается пластичность теста. Такие компоненты, как крахмал, молочные продукты, также способствуют увеличению пластичности теста. Кроме того, большое влияние на свойства теста оказывают технологические условия замеса теста: содержание влаги, температура, продолжительность замеса. Увеличение этих параметров при замесе теста приводит к ускорению набухания белков муки, а уменьшение — к ограничению набухания. Изменяя условия замеса и соотношение между компонентами теста, можно получить тесто с различными упруговязкопластичными свойствами. Для получения пластичного, легко рвущегося сахарного теша в рецептуру вводят большое количество сахара-песка и жира. Непродолжительный замес проводят при относительно низкой влажности и низкой температуре. При замесе затяжного теста, наоборот, создают все условия для более полного набухания белков муки, что обусловливает получение упругого теста. Для этого в тесто вносят небольшое количество сахара-песка и жира и 87 процесс ведут при большой влажности и повышенной температуре теста и более длительное время. Тесто для затяжного печенья и крекера готовят в машинах периодического действия, а для сахарного — в агрегатах непрерывного действия. Для замеса теста периодическим способом используют универсальные месильные машины, внутри корытообразного корпуса которых вращаются Z-образные лопасти. Для замеса используют также горизонтальные барабанные месильные машины с П-образными месильными лопастями. При замесе теста периодическим способом большое значение имеет порядок загрузки сырья в месильную машину. С учетом свойств сырья его вводят в следующей последовательности: сахар-песок, соль, расплавленный жир, сгущенное молоко, яйца, патоку, инвертный сироп, воду или молоко. Содержимое тщательно перемешивают в течение 2...3 мин и добавляют химические разрыхлители (соду, диоксид аммония). В последнюю очередь вносят муку и крахмал. Продолжительность замеса теста для затяжного печенья 40...60 мин при 30...40°С. Для получения теста для галет и крекера в качестве разрыхлителей используют дрожжи. Тесто для этих видов изделий готовят по следующей схеме: замешивают опару с содержанием влаги 52...60% из 10...25% муки от всей положенной по рецептуре и дрожжей. Затем опара выстаивается при температуре 32...350С в течение 1 ч для галет и до 10 ч для крекера. При этом происходит процесс брожения, формируется вкус и увеличивается набухаемость белков. По окончании процесса брожения замешивают тесто на опаре, добавляют воду и все сырье, кроме муки, всю смесь перемешивают, а затем вносят муку и замешивают тесто в течение 25...60 мин. Температура готового теста 32...360С, содержание влаги в тесте для галет 31...36%, для крекера 26...31%. Тесто для сахарного печенья готовят в агрегатах непрерывного действия путем смешивания предварительно приготовленной эмульсии с мукой и крахмалом. Эмульсию готовят из воды и всех видов сырья, за исключением муки и крахмала. В эмульсии жир должен быть равномерно диспергирован в воде, чему способствуют эмульгирующие вещества – лецитин яичного желтка, казеин молока и фосфатидные концентраты. Тесто, приготовленное на эмульсии, имеет более однородную консистенцию и лучше формуется. Эмульсию готовят в две стадии: сначала все компоненты рецептуры смешивают в цилиндрическом смесителе, а затем сбивают либо в центробежном эмульсаторе непрерывного действия, либо в гидродинамическом преобразователе. Центробежный эмульсатор состоит из корпуса, внутри которого находятся четыре диска – два неподвижных и два вращающихся. Смесь при вращении дисков разбивается на мельчайшие частицы, образуя эмульсию. Гидродинамический преобразователь (рис. 5.2) состоит из сопла 2 и расположенного внутри резонатора 1, который представляет собой многостержневой металлический стакан. При истечении смеси сырья под 88 определенным давлением из сопла она попадает на упор 3. В струе возникают колебания со звуковой частотой. Резонатор усиливает интенсивность колебаний и передает их жидкости. Под действием этих колебаний происходит превращение жира в мельчайшие шарики. Путем многократного пропускания смеси сырья через преобразователь получается мелкодисперсная эмульсия. Полученная эмульсия температурой 35...380С и Рисунок 5.2– Гидродинамический преобразователь мука поступают в агрегат для непрерывного замеса теста – камеру предварительного смешивания. Камера представляет собой цилиндрическую емкость, внутри которой вращается вал с лопастями. Здесь происходит первая стадия образования теста. Далее масса направляется в горизонтальную тестомесильную камеру с лопастным валом, где поддерживается определенная температура. Замес длится 16...18 мин. Готовое тесто с содержанием влаги 16...17% и температуре 25...28°С поступает на формование. Формование сахарного и затяжного печенья, крекера и галет осуществляется различными методами, которые зависят от свойств этих видов теста. Сахарное печенье формуют на ротационных машинах. Формующий механизм машины (рис. 5.3) состоит из вращающихся навстречу друг другу рифленого вала 1 и формующего ротора 2, на поверхности которого выгравированы углубления (формы с рисунком). При их вращении тесто впрессовывается в углубление 89 Рисунок 5.3– Схема ротационный машины ротора. Избыток теста счищается с поверхности ножом 6. Отформованные заготовки извлекаются из ротора с помощью транспортерной ленты 3, которая прижимается к формующему ротору ведущим барабаном 5 транспортера. Извлеченные заготовки 4 поступают на ленту транспортера и направляются на выпечку. Затяжное печенье, галеты и крекер формуют методом штампования. Перед подачей на штампмашину тесто проходит стадию прокатки, которая заключается в том, что тесто многократно пропускают между двумя гладкими вращающимися валками. Прокатка чередуется с периодами вылеживания теста. Кусок теста, проходя между валками, превращается в пласт определенной толщины. Для равномерного распределения возникающих в тесте напряжений пласт периодически поворачивают на 90° против направления предыдущей прокатки. После первой пятикратной прокатки тесто оставляют на вылеживание на 2...2,5, в процессе которого происходит рассасывание внутренних напряжений и возрастает пластичность теста. Затем проводится повторная четырехкратная прокатка с чередованием поворотов и уменьшением толщины пласта, после чего следует второе вылеживание теста в течение 30 мин. Последняя пятикратная прокатка предусматривает доведение толщины пласта до 10...12 мм. В результате такой обработки тесто приобретает слоистую структуру, уменьшаются упругоэластичные и повышаются пластичные свойства теста, снижается вязкость, в готовых изделиях увеличиваются хрупкость, набухаемость, улучшаются вкусовые качества. Количество прокаток и продолжительность вылеживания зависят от сорта муки: чем ниже сорт, тем меньше число прокаток и менее длительное вылеживание. Прошедшее прокатку тесто подают на штамп-машину. Штампующий механизм состоит из матриц, имеющих форму стакана с заостренными кромками, внутри которых движется пуансон в виде пластины с гравировкой и шпильками, которые служат для прокалывания тестовой заготовки. Штампующий механизм, опускаясь на тестовую ленту, некоторое время 90 движется вместе с ней в горизонтальном направлении, затем поднимается вверх, возвращается в исходное положение, и цикл повторяется вновь. В момент формования матрица вырубает тестовые заготовки, а пуансон, прижимаясь к тестовой ленте, наносит рисунок и с помощью шпилек прокалывает тестовые заготовки. Проколы способствуют выходу водяных паров из тестовой заготовки, что препятствует образованию вздутий на поверхности выпеченного изделия. В последнее время для формования затяжного печенья используют роторный способ формования, заключающийся в том, что вырезка тестовых заготовок из прокатанного пласта теста производится вращающимся ротором, на котором закреплены матрицы, В производстве затяжного печенья, галет и крекера при подготовке теста к формованию используют специальный агрегат – ламинатор. Тестовальцующая машина – ламинатор позволяет непрерывно прокатывать ленту теста с жировой прослойкой и без нее. Эта машина состоит из нескольких пар гладких или рифленых валков и системы транспортеров, смонтированных на общей станине, снабженной регулировочными устройствами и контрольно-измерительными приборами. Отформованные заготовки направляют на выпечку, в процессе которой происходят сложные физико-химические, коллоидные процессы и удаление влаги. Под влиянием высокой температуры в заготовках идет перенос теплоты и влаги. При этом вначале происходит прогрев теста с испарением влаги из поверхностных слоев и миграцией определенной части влаги от наружных слоев к центральным, а затем наступает период, характеризующийся миграцией влаги от внутренних слоев к наружным. Под действием высокой температуры пекарной камеры идет быстрый прогрев заготовки. К концу выпечки температура поверхностного слоя достигает 180 0 С, а центральных – 106...1080С. По достижении температуры 50...70°С в тестовой заготовке происходит денатурация белков, которая сопровождается выделением воды, поглощенной при набухании. Крахмал при этих температурах интенсивно поглощает воду, набухает и частично клейстеризуется. Под воздействием температуры происходит разложение химических разрыхлителей с образованием газообразных продуктов, что обусловливает увеличение объема заготовок. Разрыхлению теста способствует также парообразование. Воздействие высоких температур приводит к целому ряду химических изменений в тесте: часть крахмала гидролизуется с образованием растворимого крахмала и декстринов, происходит разложение сахаров (карамелизация); кроме того, взаимодействие сахаров с азотсодержащими веществами приводит к образованию соединений с характерными ароматом и цветом. Для каждого вида теста устанавливается режим выпечки, учитывающий его особенности и оптимальные условия процесса выпечки. Продолжительность выпечки зависит от содержания влаги в тесте, 91 температуры печи и других факторов и составляет для сахарного и затяжного печенья и крекера 4...5 мин, для сдобного печенья 3...10, для галет 7...15 мин. Печенье выпекают в печах различных конструкций. Наиболее распространенными являются печи с газовым или электрическим обогревом и подом в виде ленточного или цепного транспортера. При выходе из печи печенье имеет высокую температуру (118... 120°С), при которой нельзя снять изделия с пода без нарушения их формы. Поэтому изделия охлаждают вначале до температуры 65...70°С, при которой они приобретают твердость и их можно снять с пода, а затем охлаждают до 30...35°С на охлаждающих транспортерах, заключенных в деревянные или металлические короба. Продолжительность охлаждения зависит от температуры и скорости воздуха: при высоких температурах удлиняется процесс и увеличиваются потери влаги; низкие температуры приводят к растрескиванию поверхности изделий. Оптимальным режимом является температура воздуха 20...25°С со скоростью движения 3...4 м/с. Охлажденное печенье поступает на упаковывание. Некоторые сорта печенья перед упаковыванием подвергают отделке: глазируют шоколадной глазурью, прослаивают начинками, посыпают миндалем, сахарной пудрой и сахаромпеском. В результате улучшается внешний вид и повышаются вкусовые качества изделий. Печенье, крекер и галеты следует хранить в сухих, проветриваемых, не зараженных вредителями складах при температуре не выше 18°С и относительной влажности воздуха 70...75%. Гарантийный срок хранения для печенья сахарного и затяжного 3 мес., для сдобного печенья в зависимости от содержания жира 15...45 дней, для крекера и галет 1...6 мес., для герметически упакованных галет 2 года. 5.2. Торты и пирожные Торты и пирожные – изделия разнообразных форм и размеров, с привлекательным внешним видом, отличающиеся высокой калорийностью. В зависимости от вида основного (выпеченного) полуфабриката торты классифицируют на следующие группы: бисквитные, песочные, слоеные, миндально-ореховые, воздушные, вафельные, заварные, сахарные и др. Технологический процесс получения тортов и пирожных состоит из следующих основных стадий: получения основных выпеченных полуфабрикатов, изготовления отделочных полуфабрикатов и отделки изделий. Бисквитный полуфабрикат, обладающий пышной мелкопористой эластичной структурой, получают путем сбивания меланжа и сахара-песка с последующим смешиванием с мукой. Бисквитное тесто получают периодическим способом на сбивальных машинах или на станциях непрерывного сбивания. Приготовленное тесто разливают в капсулы различной формы и выпекают в печах при температуре около 200 °С в течение 40...65 мин. Затем выпеченный полуфабрикат выстаивается в течение 20...30 мин и извлекается из форм. 92 Песочный полуфабрикат получают из пластичного теста с высоким содержанием жира, яиц и сахара-песка. Тесто готовят в универсальных месильных машинах, затем раскатывают в пласты толщиной З...4мм и выпекают при 200°С в течение 8...15 мин. Влажность готового полуфабриката 4...7%. Слоеный полуфабрикат имеет слоистую структуру, обусловленную многократным складыванием пласта теста, содержащего большое количество жира. Слой теста чередуется с тонкой прослойкой жира. Процесс получения такого теста состоит; из замеса теста, подготовки сливочного масла и прокатки теста с маслом. Тесто замешивают в универсальных месильных машинах при условиях, обеспечивающих высокую степень набухаемости белков муки. Сливочное масло смешивают с мукой в соотношении 10:1 и охлаждают. Затем кусок теста раскатывают в пласт и заворачивают в него масло. Тесто с завернутым в него маслом неоднократно прокатывают, складывают и охлаждают, после чего эти операции повторяют. Полученный полуфабрикат выпекают при температуре 215...250°С в течение 25...30 мин, охлаждают в течение 1 ч и направляют на отделку. Миндально-ореховый полуфабрикат готовят из предварительно очищенных ядер миндаля или ореха, смешанных с сахаром-песком и белком, с последующим измельчением их на валковых мельницах. Растертую массу смешивают с мукой и белком, формуют и выпекают при 150... 160 0С в течение 25...35 мин. Заварной полуфабрикат готовят путем заваривания муки и смешивания заваренной массы с большим количеством меланжа. При выпечке внутри заготовок образуется полость, которую затем заполняют полуфабрикатом (кремом). Белково-сбивной, или воздушный, полуфабрикат получают путем сбивания белков с сахаром-песком и последующей выпечкой. Массу сбивают в течение 30...50 мин из предварительно охлажденных яичных белков до увеличения первоначального объема в 7 раз, затем вводят сахар-песок, ванильную пудру и т. д. Готовые полуфабрикаты выпекают при 105... 135оС в течение 1 ч. Для придания выпеченным полуфабрикатам красивого внешнего вида и улучшения вкуса и аромата используют отделочные полуфабрикаты: кремы, фруктово-ягодные начинки, глазури, сиропы, цукаты, желе, помады и др. Кремы представляют собой пенообразные массы, отличающиеся высокой пищевой ценностью. Кремы получают путем сбивания на сбивальных машинах высококачественного сырья: сливочного масла, яиц, сахара-песка, какао-порошка, орехов, коньяка, ликера и т. п. Наиболее широко используются масляные и белковые кремы. Масляный крем готовят путем сбивания сливочного масла с сахаро-молочным сиропом на яичной основе или сливочного масла с сахарной пудрой. Белковые кремы получают сбиванием яичного белка с сахаром-песком. 93 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОЛБАСНЫХ ИЗДЕЛИЙ Колбасные изделия готовят из смеси различных видов мяса с добавлением жира, белковых препаратов, поваренной соли, специй и других ингредиентов. В настоящее время в нашей стране вырабатывается свыше 300 наименований колбасных изделий следующих .видов: фаршированные, вареные колбасы, сосиски, сардельки, мясные хлеба, ливерные, кровяные колбасы, паштеты, зельцы, студни, полукопченые, варено-копченые, сырокопченые и сыровяленые колбасы. 6.1. Сырье и материалы Колбасные изделия вырабатывают из мяса всех видов скота и птицы, обработанных субпродуктов 1-й и 2-й категорий, белоксодержащих препаратов животного и растительного происхождения, животных и растительных жиров, яиц и яйцепродуктов, пшеничной муки, крахмала, круп. Мясо. Среди мясного сырья наибольший удельный вес занимают говядина и свинина. В некоторых регионах применяют баранину, козлятину, конину, мясо буйволов, яков, оленей, диких животных и птицы. Мясо используют в парном (только для изготовления вареных колбас, сосисок и сарделек), в остывшем, охлажденном, замороженном или размороженном состоянии. Мясо поступает в колбасные цехи на костях в виде туш, полутуш, отрубов или без костей в виде замороженных блоков. 6.2. Подготовка сырья Подготовка сырья включает размораживание (при использовании замороженного мяса), разделку, обвалку и жиловку. Разделкой называется операция по расчленению туш или полутуш на более мелкие отрубы. Мясные туши (полутуши) разделывают на отрубы в соответствии со стандартными схемами. При специализированной разделке в колбасном производстве всю полутушу (тушу) используют на выработку колбас. Обвалка. Так называется процесс отделения мышечной, жировой и соединительной тканей от костей. Обвалку лучше производить дифференцированным методом, когда каждый рабочий обваливает определенную часть туши, однако на предприятиях малой мощности применяют потушную обвалку, когда всю тушу обрабатывает один рабочий. Обвалку производят на стационарных и конвейерных столах. Жиловка. Это процесс отделения от мяса мелких косточек, остающихся после обвалки, сухожилии, хрящей, кровеносных. сосудов и пленок. На обвалку и жиловку поступает охлажденное и размороженное сырье с температурой в толще мышц 1–4°С; для выработки вареных колбас – парное мясо с температурой не ниже 30°С или остывшее с температурой не выше 12 °С. При использовании парного мяса промежуток времени между убоем животного и составлением фарша не должен превышать 4 ч. 94 Рисунок 6.1– Технологический процесс производства сырокопчёных колбас 6.3. Измельчение и посол мяса Мясо для производства колбас после жиловки подвергают измельчению и посолу. При посоле мясо приобретает соленый вкус, липкость (клейкость), устойчивость к воздействию микроорганизмов, повышается его влагоудерживающая способность при термической обработке, что важно в производстве для вареных колбас, сосисок, сарделек и мясных хлебов, формируется вкус. При посоле мяса, предназначенного для вареных и фаршированных колбас, сосисок, сарделек и мясных хлебов, вносят 1,7-2,9 кг соли на 100 кг мяса, для полукопченых, варёно-копчёных колбас – 3 кг соли, для сырокопченых и сыро-вяленых колбас – 3,5 кг соли. В результате копчения и сушки концентрация соли в готовых изделиях повышается до 4,5-6,0%. Для быстрого и равномерного распределения посолочных веществ мясо перед посолом измельчают. Мясо, предназначенное для вареных колбас, сосисок, сарделек и мясных хлебов, перед посолом (в процессе жиловки) нарезают на куски массой до 1 кг или измельчают на волчках с диаметром отверстий решетки 2-6, 8-12 или 16-25 (шрот) мм. Мясо для полукопченых н варено-копченых колбас нарезают на куски массой до 1 кг или измельчают на волчках с диаметром отверстий решетки 16-25 мм, мясо для сырокопченых колбас перед посолом режут на куски массой 300-600 г. Мелко измельченное мясо (для вареных колбас, сосисок, сарделек, мясных хлебов) перемешивают с рассолом, а более крупно измельченное мясо – с сухой поваренной солью. Продолжительность перемешивания мяса 95 с рассолом 2-5 мин (до равномерного распределения раствора соли и полного поглощения его мясом), с сухой солью мелкоизмельченного мяса – 4-5, мяса в кусках или в виде шрота – 3-4 мин. При посоле мяса добавляют нитрит натрия в количестве 7,5 г на 100 кг сырья в виде раствора концентрацией не выше 2,5% (или его вводят при приготовлении фарша). Посоленное мясо помещают в емкости и направляют на выдержку при температуре 0-40С. Температура посоленного мяса, поступающего на выдержку в емкостях вместимостью до 150 кг, не должна превышать 120С, в емкостях свыше 150 кг – 8оС. Для охлаждения мяса, предназначенного для выработки вареных колбас, при посоле сухой солью допускается добавление пищевого льда в количестве 5—10% массы сырья. В этом случае количество добавляемого льда учитывают при приготовлении фарша. Мясо, измельченное на волчке с диаметром отверстии решетки 2-6 мм, при посоле концентрированным рассолом выдерживают 6–24 ч, при посоле сухой солью –12-24 ч. При степени измельчения мяса 8-12 мм выдержка длится 12-24 ч. Мясо в виде шрота для вареных, варено-копченых колбас выдерживают в посоле 24-48 ч. Мясо в кусках массой до 1 кг, предназначенное для вареных колбасных изделий, выдерживают 48-72 ч, для полукопченых и варено-копченых колбас – 48-96 ч. Мясо в кусках массой 300-600 г для сырокопченых и сыровяленых колбас засаливается 120–168 ч. Эмульсию, полученную из парной и охлажденной говядины для вареных колбас, раскладывают в тазики слоем не более 15 см и выдерживают 12-48 ч при 0-40С. Во время выдержки поваренная соль равномерно распределяется в мясе, и оно становится липким и влагоемким в результате изменения белков под воздействием поваренной соли. От влагоудерживающей способности мяса' в процессе термической обработки зависят качество и выход готовой продукции. Действие поваренной соли на белки мяса проявляется после ее проникновения в мышечные волокна, а скорость проникновения соли зависит от степени измельчения мяса. Изменения белков происходят быстрее, если соль вводить в растворенном состоянии (в виде рассола) или увеличивать температуру. Второй путь неприемлем, так как при температуре выше 100С начинают интенсивно развиваться микроорганизмы, вызывающие порчу мяса, и температуру в камерах выдержки мяса поддерживают на уровне 40С. Нитрит натрия в процессе выдержки взаимодействует с белками мяса, в результате чего образуются вещества азоксигемоглобин и азоксимиоглобин ярко-красного цвета и мясо в процессе тепловой обработки не теряет естественной окраски. Наиболее оптимальное значение рН для образования этих веществ 5,2-6,6. Кроме того, нитрит в присутствии поваренной соли задерживает развитие микроорганизмов в мясе. В сырокопченых колбасных изделиях допускается содержание нитрита натрия, не вступающего во взаимодействие с белками миоглобином и гемоглобином, не более 0,003%, в вареных, полукопченых и варено-копченых-колбасах – не более 0,005%. 96 Количество нитрита в мясе должно быть минимальным, но достаточным для получения устойчивой окраски продукта. Интенсивность и устойчивость розовой окраски колбасных изделий являются одним из основных показателей качества колбас. 6.4. Приготовление фарша Фарш — смесь компонентов, предварительно подготовленных в количествах, соответствующих рецептуре для данного вида и сорта колбасных изделий. В зависимости от вида колбасных изделий степень измельчения сырья различна. Связующим компонентом фарша, обеспечивающего гомогенность и монолитность структуры готового продукта, является мясная часть. Наиболее тщательно мясо измельчают при производстве сосисок, сарделек, варенных и ливерных колбас. При производстве полукопченых, варено-копченых, сырокопченых и сыровяленых колбас не обязательно полностью разрушать клеточную структуру сырья, однако оно должно быть достаточно измельченным, чтобы получить однородный вязкий фарш. Мясо для вареных колбас, сосисок, сарделек измельчают вначале на волчке, затем на куттере или других машинах тонкого измельчения. Мясо для большинства копченых и сыровяленых колбас измельчают на волчке. Шпик и грудинку, вводимые в фарш в виде кусочков, измельчают на шпигорезке, волчке, а в некоторых случаях — в куттере в конце куттерования. При измельчении на волчке разрушается мышечная ткань, изменяется консистенция жира; сырье не только разрезается, но подвергается смятию и перетиранию. Вследствие этого температура повышается, что может ухудшить качество фарша (температура фарша не должна быть выше 8-100С). Мясо с большим содержанием соединительной ткани, свиную шкурку и сухожилия измельчают на коллоидных мельницах. Перед загрузкой в коллоидную мельницу мясо измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 3 мм и добавляют не менее 30% воды. В фарш некоторых колбас добавляют кусочки шпика, форма и размер которых указаны в рецептуре. Шпик используют как в свежем виде, так и соленый. Подготовка шпика включает удаление шкурки, зачистку от соли, загрязнений и измельчение на кусочки определенной формы и размеров. Тонкое измельчение мяса проводят в куттерах. Сырье перед куттерованием предварительно измельчают на волчке либо загружают крупнокусковое замороженное сырье, а в некоторых случаях его измельчают и смешивают с компонентами. От правильного куттерования зависят структура и консистенция фарша, появление отеков бульона и жира, а также выход готовой продукции. Это одна из важнейших операций при производстве вареных колбас, сосисок, сарделек, мясных хлебов и ливерных колбас. Куттерование обеспечивает не только должную степень измельчения мяса, но и связывание добавляемой воды или льда в количестве, необходимом для получения высококачественного продукта при стандартном 97 содержании влаги. Продолжительность куттерования существенно влияет на качество фарша. При обработке мяса на куттере в течение первых 3-4 мин происходит механическое разрушение тканей, значительно увеличивается поверхность кусочков мяса, после чего начинается набухание белков, связывание ими добавляемой воды и образование вязкопластичной структуры. Куттерование длится 8-12 мин в зависимости от конструктивных особенностей куттера, формы ножей, скорости их вращения. Оптимальной продолжительностью куттерования считается такая, когда такие показатели, как липкость, водосвязывающая способность фарша, консистенция и выход готовых колбас, достигают максимума. При куттеровании фарш нагревается, и его температура поднимается до 17-20°С. С целью предотвращения перегрева фарша в куттер добавляют холодную воду или лед в начале куттерования в таком количестве, чтобы поддерживать температуру 12-150С. Количество воды или льда зависит от вида куттеруемого сырья: чем выше содержание жировой ткани, тем меньше надо воды или льда. Излишнее количество влаги в фарше приводит к образованию бульонно-жировых отеков в процессе термообработки, недостаточное количество – к получению готового продукта с грубой «песочной» консистенцией. Количество добавляемой воды или льда при получении вареных колбас, сосисок и сарделек составляет 10-40% массы куттеруемого сырья. При измельчении разных видов сырья в куттер вначале загружают говядину или нежирную свинину, затем — полужирную и жирную свинину, шпик загружают в конце куттерования. Воду добавляют при куттеровании говядины и нежирной свинины. При измельчении сырья на вакуумных куттерах получаются фарш и готовые изделия более высокого качества. Это связано с тем, что в процессе куттерования при высокой скорости вращения ножей в фарш попадает большое количество воздуха. В условиях вакуума аэрации фарша не происходит, улучшаются консистенция фарша, окраска, повышается выход готовой продукции, сокращаются число и размер микропор, увеличивается степень измельчения волокон, что приводит к повышению водосвязывающей способности и липкости фарша, увеличению плотности колбас, тормозятся окислительные процессы. Оптимальное остаточное давление, обеспечивающее высокое качество и выход продукта, составляет 0,025 МПа. Приготовление фарша – сложный технологический процесс. Фарш должен обладать высокими вязкопластичными свойствами, а его части должны быть хорошо связанными между собой. Фарш для бесшпиковых вареных колбас, сосисок и сарделек составляют в куттерах при измельчении. При использовании машин тонкого измельчения в производстве бесшпиковых колбас компоненты предварительно перемешивают в куттере или мешалке. Неоднородный фарш, содержащий кусочки шпика или крупноизмельченные куски мяса, составляют в мешалках. При составлении 98 фарша в куттер вначале загружают говядину и нежирную свинину, затем – небольшими порциями холодную воду или лед (внесение большого количества воды снижает эффективность измельчения). Если мясное сырье не было засолено, то в начальный период куттерования добавляют соль. На начальной стадии куттерования вносят фосфаты, увеличивающие водосвязывающую способность мяса. После тщательного измельчения нежирного сырья добавляют специи, крахмал, сухое молоко. В конце в куттер загружают жирную свинину или жир. Если при посоле мяса не вносили нитрит, то его 2,5%-ный раствор разливают по поверхности фарша при составлении. Аскорбиновую кислоту, способствующую увеличению интенсивности и устойчивости окраски вареных колбас, внесет также во второй половине куттерования. При использовании мешалок для приготовления фарша загружают говядину и нежирную свинину, затем при необходимости – холодную воду или лед, специи и раствор нитрита натрия. Жирную свинину и шпик загружают в последнюю очередь. После добавления шпика фарш перемешивают 2-3 мин. Продолжительность перемешивания зависит от конструкции мешалки и свойств фарша. Так, фарш вареных колбас перемешивают 20 мин. Самым лучшим качеством отличаются вареные колбасы, фарши которых составляют в вакуумных машинах; в этом случае продолжительность перемешивания сокращается. Фарш мясных хлебов составляют так же, как фарш вареных колбас, но воды при куттеровании вносят в несколько меньшем количестве. Фарш для полукопченых, варено-копченых и сырокопченых колбас готовят двумя способами. По первому способу перед приготовлением фарша выдержанное в посоле мясное сырье измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм. Полужирную и жирную свинину, грудинку и шпик измельчают до размеров, предусмотренных рецептурой. Измельченную говядину перемешивают со специями 5-7 мин, добавляют нежирную свинину, полужирное мясо, грудинку, шпик, говяжий или бараний жир. Перемешивание длится 6-10 мин. По второму способу жилованное мясо в кусках, полосы шпика и грудинки замораживают при толщине слоя не более 10 см до -1…-50С (мясные замороженные блоки отепляют до этой температуры). Фарш готовят на куттерах, предназначенных для измельчения замороженного мяса. После измельчения крупных кусков говядины, баранины через 30…90 с загружают нежирную свинину, поваренную соль, специи, раствор нитрита натрия, а через 1…2 мин — полужирную и жирную свинину, шпик, грудинку, бараний жир и измельчают еще 30…90 с. Общая продолжительность измельчения и перемешивания 2…5 мин. Температура фарша после куттерования составляет -130С. Фарш ливерных колбас и паштетов готовят холодным и горячим способами. При холодном способе вареное и бланшированное сырье 99 охлаждают до 8-10 "С, измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, затем обрабатывают в куттере в течение 6-8 мин до мазеобразной консистенции. Температуру фарша поддерживают не выше 12 0 С. При горячем способе сырье после варки и бланшировки направляют на измельчение горячим. В этом случае используют куттеры с паровыми рубашками и поддерживают температуру фарша не ниже 500С. Для получения кровяных колбас и зельцев предварительно бланшированное или вареное сырье измельчают на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, затем – в куттере, добавляя специи и сырую или вареную кровь. Фарш перемешивают со шпиком, щековиной и другими компонентами согласно рецептуре в мешалках. 6.5.Формование батонов Процесс формования колбасных изделий включает: подготовку колбасной оболочки, шприцевание фарша в оболочку, вязку и штриковку колбасных батонов, их навешивание на палки и рамы. Шприцевание (т. е. наполнение колбасной оболочки фаршем) осуществляется под давлением в специальных машинах – шприцах. В процессе шприцевания должны сохраняться качество и структура фарша. Плотность набивки фарша в оболочку регулируется в зависимости от вида колбасных изделий, массовой доли влаги и вида оболочки. Фаршем вареных колбас оболочки наполняют наименее плотно, иначе во время варки вследствие объемного расширения фарша оболочка может разорваться. Копченые и сырокопченые колбасы шприцуют наиболее плотно, так как объем батонов сильно уменьшается при сушке. Фарш вареных колбас на пневматических шприцах рекомендуется шприцевать при давлении 0,4–0,5 МПа, на гидравлических– при 0,8–1,0 МПа, фарш сосисок и сарделек – при 0,4-0,8 МПа, полукопченых колбас – 0,5-1,2 МПа. Фарш сырокопченых и варено-копченых колбас шприцуют на гидравлических шприцах при 1,3 МПа. Для обнаружения металлических примесей, которые могут попасть в фарш, на патрубке шприца следует установить сигнализаторы. Для уплотнения, повышения механической прочности и товарной отметки колбасные батоны после шприцевания перевязывают шпагатом по специальным утвержденным схемам вязки. При выпуске батонов в искусственных оболочках, где напечатаны наименование и сорт колбасы, поперечные перевязки можно не делать. После вязки батонов для удаления воздуха, попавшего в фарш при его обработке, оболочки прокалывают в нескольких местах (штрикуют) на концах и вдоль батона специальной металлической штриховкой, имеющей 4 или 5 тонких игл. Батоны в целлофане не штрикуют. Перевязанные батоны навешивают за петли шпагата на палки так, чтобы они не соприкасались между собой. 6.6.Термическая обработка колбасных изделий Термическая обработка – заключительная стадия производства колбасных изделий; она включает осадку, обжарку, варку копчение, охлаждение и сушку. Мясные хлебы и паштеты запекают. 100 Осадка. Операция осадки (выдержки) фарша после формования батона предусматривается для всех видов колбасных изделий, кроме ливерных колбас. Продолжительность осадки зависит от вида колбас. Кратковременную осадку проводят при получении вареных и полукопченых колбас, она длится 2—4 ч. На большинстве предприятий осадку вареных и полукопченых колбас проводят по пути их прохождения .из шприцовочного отделения в обжарочное при температуре помещении не выше 12 0С. В процессе осадки восстанавливаются химические связи между составными частями фарша, разрушенные при измельчении и шприцевании, увеличивается доля прочносвязанной влаги .Фарш уплотняется и становится монолитным, а готовый продукт получается более сочным, с лучшей консистенцией. Одновременно происходят реакции, стабилизирующие окраску фарша в результате действия нитрита натрия. Оболочка подсушивается, испаряется некоторое количество избыточной влаги. Длительную осадку (5-7 сут.) применяют при изготовлении сырокопченых и сыровяленых колбас, а также полукопченых (1 сут.) и варено-копченых (4 сут.) колбас, изготовленных из подмороженного мяса. При длительной выдержке между элементами разрушенной системы мышечных волокон возникают достаточно прочные химические связи, способствующие образованию вторичной структуры. В сырье протекают ферментативные процессы, вызываемые жизнедеятельностью микроорганизмов и активизацией ферментов мышечной ткани, т. е. мясо созревает. Испаряется свободная влага. В результате осадки улучшаются консистенция, запах, цвет и вкус колбасных изделий. Длительную осадку производят в специальных камерах, где поддерживают относительную влажность воздуха 85-90% и температуру 4-8 или 2-4оС в зависимости от вида колбас и технологии. Осадочные камеры оборудованы подвесными путями. Для создания необходимого микроклимата используют пристенные батареи и воздухоохладители. При осуществлении осадки следует иметь в виду, что излишнее подсушивание оболочки может привести к образованию корочки под оболочкой и морщинистости. Обжарка. После осадки сосиски, сардельки, варенные и полукопченые колбасы обжаривают. Обжарка является разновидностью копчения, ее проводят дымовым газом при 90±100С. В зависимости от вида колбасной оболочки, ее газопроницаемости, размеров и диаметра батонов обжарка длится от 30 мин до 2,5 ч. При этом батоны прогреваются до 45±5 0С, т. е. до температуры, при которой начинается денатурация мышечных белков. Оболочка упрочняется и становится золотисто-красного цвета, а фарш приобретает розово-красную окраску вследствие распада нитрита натрия. При обжарке фарш поглощает некоторое количество коптильных веществ из дыма, придающих приятный запах и вкус. Кроме того, из фарша испаряется часть слабосвязанной влаги, что способствует получению монолитного 101 продукта. В зависимости от рецептуры и диаметра оболочки масса уменьшается на 7—12 %. Если температура при обжарке понижена, а продолжительность увеличена, то фарш обесцвечивается, его консистенция становится ноздреватой. Если же продолжительность обжарки недостаточная, то колбасные батоны получаются бледно-серого цвета. Варка и запекание. Варят все виды колбасных изделий, за исключением сырокопченых и сыровяленых колбас. В результате варки продукт достигает кулинарной готовности. Варку проводят при 71 ±1 0С. Такая температура обеспечивает гибель до 99 % клеток вегетативной микрофлоры. Составные части мясопродуктов претерпевают значительные изменения: растворимые белки мышечной ткани денатурируют (свертываются), происходит изменение их структуры и физико-химических свойств, белки соединительной ткани (коллаген) свариваются, распадаются на более мелкие, разрыхляются, становятся менее прочными и лучше связывают воду. Как мышечные белки, так и белки соединительной ткани после варки лучше расщепляются ферментами пищеварительной системы. Изменения претерпевают экстрактивные вещества мяса, формирующие запах и вкус колбасных изделий. Жировая фракция плавится и образует с водой эмульсии, улучшаются консистенция и вкус готовых изделий; завершается формирование цвета колбасных изделий, они становятся розово-красными. Однако при варке разрушается некоторое количество витаминов, содержащихся в сыром мясе. Колбасные изделия варят в универсальных и паровых камерах, а также в водяных котлах при температуре 75-80°С. При варке в универсальных и паровых камерах колбасные изделия на рамах или тележках загружают в камеру, куда через трубу поступает острый пар. При варке в водяных котлах колбасу погружают в горячую воду и варят при 85-900С. Варка острым паром менее трудоемка и более экономична. Температуру контролируют термометрами и термопарами. Продолжительность варки зависит от вида и диаметра колбасы. Сокращение длительности варки или снижение температуры могут привести к недоварке и порче продукта в результате закисания. Недоваренный фарш более темный, при разрезании он прилипает к ножу. Более длительная варка также нежелательна, а при повышенной температуре может лопнуть оболочка, особенно белковая, образуются отеки жира й бульона, фарш становится сухим и рыхлым. При производстве сосисок без оболочек (метод ВНИИМПа) процессы термической обработки совмещают в одном термоагрегате, состоящем из камер подсушивания, варки и охлаждения. Температура горячего воздуха в агрегате 100-1100С, скорость его движения 1,5—2,5 м/с, относительная влажность 30-80%; в течение 30 мин температура внутри батончика достигает 70-780С. 102 Для ускорения варки продукты обрабатывают токами высокой и сверхвысокой частоты (ТВЧ- и СВЧ-нагрев), а также токами переменной частоты и инфракрасными лучами. При использовании ТВЧ- и СВЧ-нагрева продолжительность варки сокращается до 1-5 мин. СВЧ-нагрев сопровождается меньшими потерями витаминов и белков. Мясопродукты, обработанные в поле СВЧ, обладают более высокой пищевой ценностью, чем при традиционном нагреве. Существующее современное оборудование позволяет совместить осадку, обжарку и варку. Как было сказано ранее, мясные хлебы и паштеты, которые изготавливают без оболочки, запекают в металлических формах в электрических, газовых, ротационных или шахтных печах. При запекании нагревание производят горячим воздухом при 130-1500С в течение 3-4 ч. Запекание обеспечивает уничтожение микрофлоры. Охлаждение. Колбасные изделия после варки (или запекания) направляют на охлаждение. Эта операция необходима потому, что после термообработки в готовых изделиях остается часть микрофлоры, и при достаточно высокой температуре мясопродуктов (35-380С) микроорганизмы начнут активно развиваться. Колбасные изделия быстро охлаждают до достижения температуры в центре батона 0-150С. Необходимо учитывать, что охлаждение продукта сопровождается интенсивным испарением влаги, т. е. уменьшается выход готовой продукции. Чтобы снизить потери, охлаждение вареных колбасных изделий в оболочке проводят вначале водой, затем воздухом. Охлаждение водой под душем длится 10-15 мин, при этом температура внутри батона снижается до 30-350С. Для охлаждения колбас используют холодную водопроводную воду (10-15ОC). При таких условиях охлаждения потери массы не превышают 1,5%, колбасные изделия отмывают от загрязнений, предотвращается сморщивание оболочки. Для улучшения внешнего вида колбас и сокращения расхода воды применяют форсунки с мелким распылением воды. После охлаждения водой колбасные изделия направляют в помещения с температурой 0-8оС, где они охлаждаются до температуры не выше 15оС. Разработана технология быстрого охлаждения вареных колбас сначала водой, затем в туннелях воздухом температурой –10°С при скорости его движения 1-2 м/с. Мясные хлебы после запекания направляют в камеры с температурой 0-40С. Ливерные и кровяные колбасы для уплотнения фарша охлаждают под душем холодной водой в течение 10…15 мин до достижения температуры внутри батона 35…400С, а затем – в камере при 0…40С и относительной влажности воздуха 90…95% до достижения температуры в центре батона 0…6°С. Копчение. С технологической точки зрения копчение представляет собой процесс пропитывания продуктов коптильными веществами дыма при неполном сгорании древесины. Получаемая парогазовая смесь содержит как полезные вещества (фенолы и альдегиды), так и вредные фракции органических и неорганических соединений. Соотношение их зависит от 103 температуры горения древесины, способа получения дыма, его густоты и скорости разбавления холодным воздухом. Копченые колбасные изделия приобретают острые, приятные вкус и запах, темно-красный цвет и блестящую поверхность. В результате проникновения в продукт некоторых фракций дыма, особенно фенолов и органических кислот с высоким бактерицидным и бактериостатическим действием, подавляется развитие гнилостной микрофлоры, увеличивается срок хранения колбас. Различают холодное и горячее копчение колбас. Холодное копчение проводят при 20 ±2 0С в течение 2-3 сут. Оно обеспечивает наибольшую стойкость продуктов при хранении. Холодному копчению подвергают сырокопченые колбасы. Горячее копчение проводят непосредственно после обжарки при постепенном понижении температуры в камере с 95 ± 5 до 42 ±3 0 С или температурах 75 ± 5; 42 ± 3; 33 ± 2 оС. При этих условиях, возможно, некоторое оплавление шпика; продукт получается менее стойким при хранении, чем при холодном копчении. Горячему копчению подвергают полукопченые и варено-копченые колбасы. Продолжительность копчения в зависимости от температуры копчения и вида колбасы составляет от 1 до 48 ч. На мясокомбинатах копчение проводят в стационарных камерах и автокоптилках. Сушка. Эта операция завершает технологический цикл производства сырокопченых, сыровяленых, варено-копченых н полукопченых колбас. В результате понижения массовой доли влаги и увеличения массовой доли поваренной соли и коптильных веществ повышается устойчивость мясопродуктов к действию гнилостной микрофлоры. Кроме того, увеличивается концентрация сухих питательных веществ в готовом продукте, улучшаются условия его хранения и транспортирования. Если при обезвоживании варено-копченых колбас наблюдается лишь некоторая потеря коптильных веществ во внешнюю среду, то при кажущейся простоте сушка сырых (сырокопченых, сыровяленых) колбас относится к числу наиболее сложных технологических процессов. На протяжении почти всего периода сушки в продукте происходят сложные физико-химические и биохимические изменения (созревание колбас), вызываемые тканевыми и микробными ферментами. При этом разрушается клеточная структура мышечной ткани и образуется однородная, монолитная структура, присущая готовому изделию. Активность ферментов и развитие микрофлоры тесно связаны с наличием достаточного количества влаги и с концентрацией электролитов (хлорида натрия). В связи с этим деструкция, структурообразование и общее состояние микрофлоры (в частности, степень отмирания нежелательных бактерий) главным образом зависят от хода обезвоживания продукта, т. е. его интенсивности и распределения влажности внутри батона. В свою очередь, структурообразование и связанные с ним величина усадки и изменение влагопроводности материала существенно влияют на интенсивность внутреннего влагопереноса. При относительно большой толщине колбасных 104 изделий это влияние приобретает решающее значение и обусловливает возможность интенсификации процесса сушки. Структура готового продукта начинает формироваться с момента наполнения оболочки фаршем и продолжается в период осадки, копчения и сушки. Условия, изменяющиеся на протяжении этих стадий, существенным образом влияют на формирование структуры. При обезвоживании на основе конденсационных связей образуется пространственный структурный каркас вследствие агрегирования белков, которые выходят из структуры волокон во внешнюю среду в результате механического и ферментативного разрушения. Рисунок 6.2– Сушильная камера 1-нижняя камера для подачи воздуха; 2-верхний воздухоотвод: 3-вентилятор; 4,7дополнительные обогреватели; 5-тубопрод для орошения теплой водой;6 - камера для подачи воздуха; 8- испаритель. Скорость сушки обратно пропорциональна уровню водосвязывающей способности продукта и зависит от рН - среды, наличия концентрации и определенных свойств электролитов непрерывной фазы, степени разрушения первоначальной структуры белков – количества и активности гидрофильных центров. Одним из основных технологических условий производства является снижение рН до величины, близкой к изоэлектрической точке белков мяса (т. е. 5,1—5,5). В таком диапазоне рН снижается водосвязывающая способность фарша, создаются лучшие условия для взаимодействия белков, формирования монолитной структуры и окраски сырых видов колбас. Величина рН фарша определяет развитие микроорганизмов и накопление продуктов их метаболизма. В свою очередь, снижение величины рН фарша во время созревания является следствием 105 автолитических процессов, а также активного развития молочнокислых микроорганизмов, жизнедеятельность которых приводит к накоплению молочной кислоты. Колбасы сушат в сушильных камерах (рис. 6.2.) при определенных температурах и влажности воздуха. Для поддержания режима сушки используют кондиционеры. Вешала или рамы, на которых развешивают колбасы, размещают в несколько ярусов в зависимости от высоты помещения. Между батонами оставляют промежутки для свободной циркуляции воздуха. Полукопченые колбасы сушат при температуре 10…120С и относительной влажности воздуха 76 ±2 % в течение 1-2 сут, и достижения стандартной массовой доли влаги. Сырокопченые колбасы сушат 5-7 сут при температуре 11–150С, относительной влажности воздуха 82 ± 3 % и скорости его движения 0,1 м/с; дальнейшую сушку проводят в течение 20-23 сут при 10-12°С, относительной влажности воздуха 76 +2% и скорости его движения 0,05–0,1 м/с .Общая продолжительность сушки 25-30 сут в зависимости от диаметра оболочки, суджука –10-15, туристских колбасок – 5-8 сут. 106 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература 1. Корячкина, С. Я. Технология мучных и кондитерских изделий : учебник / С. Я. Корячкина, Т. В. Матвеева. –М.: Троицкий мост, 2011.– 400с. 2. Пашенко, Л. П. Биотехнические основы производства хлебобулочных изделий: учебник / Л. П. Пащенко. –М: КолосС, 2008. – 368 с. 3. Васюкова, А. Т. Современные технологии хлебопечения: учебное пособие / А. Т. Васюкова–Электрон. Текстовые данные. -М.: Дашков и К, 2010 –224 с.– Режим доступа : http://www.iprbookshop.ru/5263.–ЭБС «IPRbooks», по паролю. 4. Технология пищевых производств/ А. П. Нечаев, И.С. Шуб, О. М. Антоина и др.: Под ред. А. П. Нечаева –М.: КолосС, 2008. – 768с. 5. Общая и специальная технология пищевых производств: учеб. пособ. 2-е изд; доп. и пераб. / С. И. Дуров, Н. В. Малагина, С. А. Пожидаева, В. М. Бердник; Юж.- Рос.гос.техн.ун.-т.- Новочеркасск: ЮГТУ(НПИ), 2010. – 360 с. Дополнительная литература 1. Карачаево-Черкесская Республика: Статистический сборник / Карачаево-Черкесскстат, 2010 – 280 с. 2. Неверова, О. А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения /О.А. Неверова, Г.А. Гореликова, В.М. Позняковский.– Новосибирск: Сиб. Унив. Издательство, 2007. – 415 с. 3. Регионы России. Социально-экономические показатели, 2010: Р32 Стат. Сб./Росстат. –М., 2010. – 996 с. 4. Рогов И.А., Забашта А.Г., Казюлин Г.П. Общая технология мяса и мясопродуктов,–М.,: КолосС, 2000. – 367 с. 5. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. –М.: КолосС, 1999 – 495 с. 6. Тихомиров В.Г. Технология пивоваренного и безалкогольных производств. – М.: КолосС, 1999 – 448 с. 107 БОТАШЕВ Анвар Юсуфович ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РЕГИОНА Методические указания для самостоятельной работы для студентов по направлению подготовки 151000.62 Технологические машины и оборудование Корректор Чагова О. Х. Редактор Батчаева Д. Р. Сдано в набор 02.12.2014г. Формат 60х84/16 Бумага офсетная Печать офсетная Усл. печ. л. 6,28 Заказ №1640 Тираж 100 экз. Оригинал-макет подготовлен в Библиотечно-издательском центре СевКавГГТА 369000, г. Черкесск, ул. Ставропольская, 36 108 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГУМАНИТАРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ А. Ю. Боташев ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РЕГИОНА Методические указания для самостоятельной работы для студентов по направлению подготовки 151000.62 Технологические машины и оборудование Черкесск 2014 109 110
