способ получения газифицированной карамели и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения газифицированной карамели, предусматривающий нагревание карамельной массы до температуры 60 150^oС с получением массы в жидком или пастообразном состоянии, помещение массы в емкость с введением в нее инертного газа под давлением так, чтобы инертный газ распределился в объеме карамельной массы, и последующее охлаждение карамельной массы в цилиндрическом кристаллизаторе посредством циркулирования жидкого теплоносителя через наружную рубашку кристаллизатора с удержанием внутри карамельной массы пузырьков газа, отличающийся тем, что влажность карамельной массы перед введением в емкость поддерживают в пределах 0,1 5,5% а вязкость 5000 50000 сП, при этом карамельная масса подвергается дополнительному охлаждению посредством внутреннего теплообменника, через который циркулирует теплоноситель.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инертный газ подводится через нижнюю часть емкости.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вязкость карамельной массы выбирают в пределах 14000 16000 сП.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что диаметр пузырьков карамельной массы выбирают предпочтительно в пределах 0,1 0,3 мм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отвержденную карамельную массу просеивают через сито с ячейками размером 0,5 5 мм.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру жидкого теплоносителя в кристаллизаторе поддерживают в пределах (+20) (-25)^oС.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карамельная масса содержит глюкозу и/или инвертный сахар в пределах 0,5 25% от общей массы.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карамельная масса содержит фруктозу в количестве 5 35% от общей массы.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карамельная масса содержит лактозу в количестве 12 35% от общей массы.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа берут двуокись углерода.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инертный газ подают под давлением в пределах 10 60 бар.

12. Устройство для получения газифицированной карамели, включающее по меньшей мере одну емкость для помещения в нее карамельной массы в жидком или пастообразном состоянии со средством ввода в емкость инертного газа для получения газифицированной карамели, расположенную внутри емкости мешалку, а также средство охлаждения газифицированной карамели, отличающееся тем, что емкость для карамельной массы имеет выпуск для газа в своей нижней части ниже мешалки, а также дополнительное внутреннее средство охлаждения газифицированной карамельной массы.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что внутреннее средство для охлаждения газифицированной карамельной массы включает по меньшей мере один кристаллизатор, содержащий секцию, внутри которой расположена цилиндрическая охлаждающая труба, причем внешняя сторона этой трубы окружена охлаждающим средством.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что охлаждающая труба внутри секции кристаллизатора расположена вертикально и содержит внутри себя трубу меньшего диаметра, открытую на ее нижнем конце, для циркуляции охлаждающей жидкости вниз через трубу меньшего диаметра и вверх через пространство между этими двумя трубами.

15. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что основное средство охлаждения окружает емкость кристаллизатора и представляет собой камеру, имеющую цилиндрическую форму.

16. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что в любой его точке расстояние до охлаждающей поверхности основного средства охлаждения или охлаждающей трубы дополнительного внутреннего средства охлаждения составляет менее 400 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способа получения газифицированной карамели, предусматривающего нагревание карамельной массы, чтобы она стала жидкой или пастообразной, а затем помещение карамельной массы в емкость, в которую под давлением вводят инертный газ, который должен быть равномерно распределен в карамельной массе и удержан в ней, и охлаждение указанной карамельной массы в цилиндрическом кристаллизаторе посредством циркулирования охлаждающей жидкости через внешнюю рубашку кристаллизатора так, чтобы карамель отверждалась, удерживая в себе пузырьки газа. Изобретение также касается устройство для осуществления указанного способа, которое содержит по меньшей мере одну емкость для помещения в нее карамельной массы в жидком или пастообразном состоянии со средством ввода в емкость инертного газа для получения газифицированной карамели, расположенную внутри упомянутой емкости мешалку, а также средство охлаждения газифицированной карамели.

Известны патенты, раскрывающие производство карамели, содержащей пузырьки газа, которая при ее потреблении создает звук потрескивания при выделении газа. Наиболее ранним патентом в этой области является патент США N 3012893 (1959). Кроме того, следует упомянуть также патент Испании N 480775 (1979), аналогичный патент Великобритании N 2048643 (оба патента заявителя).

Опубликованный в 1981 г. патент США N 4271206 раскрывает способ получения газифицированной карамели, предусматривающий нагревание карамельной массы, чтобы она стала жидкой или пастообразной, а затем помещение карамельной массы в емкость, которую под давлением вводят инертный газ, который должен быть равномерно распределен в карамельной массе и удержан в ней, и охлаждение указанной карамельной массы в цилиндрическом кристаллизаторе посредством циркулирования охлаждающей жидкости через внешнюю рубашку кристаллизатора так, чтобы карамель отверждалась, удерживая в себе пузырьки газа.

Также известно устройство для получения газифицированной карамели, содержащее емкость для помещения в нее карамельной массы в жидком или пастообразном состоянии со средством ввода в емкость инертного газа для получения газифицированной карамели, расположенную внутри емкости мешалку, а также средство охлаждения газифицированной карамели (патент США N 3985909, 1976).

Механизм образования "хлопков" при потреблении газифицированной карамели поясняется ниже.

Когда карамельная массы находится в расплавленном, то есть в жидком или пастообразном состоянии, в ней можно диспергировать газ, который будет удерживаться в карамели при ее застывании. Инертный газ заключенный в пузырьках, образованных пленкой карамели, выделяется при потреблении карамели в виде серии хлопков, поскольку пленки вокруг пузырьков постепенно растворяются, и когда сопротивление пленки становится ниже давления заключенного в пузырьке газа, пузырек лопается, производя хлопок.

Сила поверхностного натяжения пленки пузырька снижается также при повышении температуры. Следовательно, карамель, претерпевшая нагревание, высвобождает заключенный в ней газ и теряет способность производить хлопки.

Карамель, получаемая известными способами или с использованием известного устройства, однако имеет небольшое количество пузырьков, и при потреблении создает хлопок низкой интенсивности. Кроме того, известными технологиями затруднительно регулировать интенсивность хлопков.

Задачей изобретения является создание способа получения газифицированной карамели, имеющей улучшенные характеристики в отношении количества и интенсивности хлопков.

Еще одной задачей изобретения является создание усовершенствованного устройства, позволяющего регулировать интенсивность хлопков получаемой карамели.

Поставленные задачи в отношении способа решаются тем, что карамельная масса, помещаемая в емкость, имеет влажность 0,1 -5,5% и вязкость 5000 - 50000 сП, причем карамельную массу подвергают дополнительному охлаждению с помощью внутреннего теплообменника с циркулирующим охлаждающим агентом.

Инертный газ предпочтительно подводят через нижнюю часть емкости. Желательно, чтобы вязкость карамельной массы находилась в пределах от 14000 до 16000 сП.

Пузырьки газа, задержанные в карамельной массе, имеют предпочтительный диаметр в пределах 0,1 0,3 мм.

В предпочтительном варианте выполнения отвержденную карамельную массу просеивают через сито с ячейками размером 0,5 5 мм. Температуру охлаждающей жидкости поддерживают в кристаллизаторах обычно в пределах от +20^oC до -25^oC.

Карамельная масса по изобретению может содержать глюкозу и/или инвертный сахар в количестве от 5 до 25% от общей массы карамели, а если карамельная масса не содержит глюкозу и/или инвертный сахар, то она содержит фруктозу в количестве от 5 до 35% от общей массы карамели. Карамельная масса может содержать лактозу в количестве от 12 до 35% от общей массы карамели.

В качестве инертного газа обычно используют двуокись углерода, которую предпочтительно вводят в карамельную массу под давлением 10 60 бар.

Устройство по изобретению для получения газифицированной карамели, включающее по меньшей мере одну емкость для помещения в нее карамельной массы в жидком или пастообразном состоянии со средством ввода в емкость инертного газа для получения газифицированной карамели, расположенную внутри упомянутой емкости мешалку, а также средство охлаждения газифицированной карамели, отличается от известного аналогичного устройства тем, что емкость для карамельной массы имеет впуск для газа с своей нижней части ниже мешалки, а также дополнительное, внутреннее средство для охлаждения карамели.

Указанное внутреннее средство для охлаждения газифицированной карамельной массы предпочтительно содержит по меньшей мере один кристаллизатор, содержащий секцию, внутри которой расположена цилиндрическая охлаждающая труба, причем внешняя сторона этой трубы окружена охлаждающим средством.

В предпочтительном варианте выполнения охлаждающая труба внутри указанной секции расположена вертикально и содержит внутри себя трубу меньшего диаметра, открытую на ее нижнем конце, для циркуляции охлаждающей жидкости вниз через трубу меньшего диаметра и вверх через пространство между этими двумя трубами.

Средство охлаждения, окружающее емкость кристаллизатора, содержит камеру по существу цилиндрической формы. Устройство предпочтительно имеет такие размеры, что в любой его точке расстояние до охлаждающей поверхности, внутренней охлаждающей трубы или внешнего средства охлаждения составляет менее 400 мм.

Для объективной оценки интенсивности и количества хлопков авторами изобретения была разработана специальная система, позволяющая получить восприятие хлопков, близкое к тому, как они будут услышаны потребителем газифицированной карамели.

Восприятие хлопков карамели, находящейся во рту, существенно сильнее восприятия хлопков карамели, растворяемой, например, в стакане с водой, поскольку в первом случае хлопок передается непосредственно из полости рта к среднему уху.

Потребитель в общем оценивает качество газосодержащей карамели по интенсивности хлопков, которая зависит от отношения давления включенного газа к прочности пленки пузырьков и от диаметра пузырька. Прочность пленки зависит от состава сахаров, например, если газосодержащий сорбит сравнить со смесью сахароза-глюкоза-лактоза, взятых в соотношении 55: 15:30, то при равном диаметре пузырька смесь сахаров производит хлопок большей интенсивности, чем сорбит.

Определенное значение имеет также время задержки хлопков, которое зависит от растворимости карамели. Например, сорбит менее растворим, чем сахароза или глюкоза, и в результате карамель с сорбитом требует больше времени для получения хлопков. В случае карамели с сахарозой, лактозой и глюкозой хлопки производятся непосредственно после помещения карамели в рот.

В результате проведенных исследований было установлено, что оба вышеуказанных фактора, определяющих качество газифицированной карамели, зависят от вязкости расплавленной карамельной массы в момент ее насыщения инертным газом. По изобретению вязкость карамельной массы в этот момент должна находится в пределах от 5 000 до 50 000 сП.

Вязкость карамельной массы определяется влажностью карамельной массы, температурой и составом.

Содержание влаги, пригодное для смесей сахара, лежит в пределах 1 -5,5% поскольку при влажности менее 1% отмечается разложение части сахаров, а при влажности выше 5,5% вязкость карамельной массы недостаточно велика для удерживания газа. Однако для сорбита нижняя граница содержания влаги может быть снижена до 0,1% без угрозы ухудшения качества продукта.

Температура безусловно является важнейшим фактором, определяющим вязкость карамельной массы, однако она может изменяться в значительных пределах в зависимости от конкретной влажности и требуемого значения вязкости карамельной массы. Поэтому температурные параметры должны устанавливаться в каждом конкретном случае опытным путем с учетом получаемой вязкости, что может осуществить любой средний специалист в данной области.

Компонентный состав карамельной массы также оказывает определенное влияние на ее вязкость. Так, в случае использования смеси сахарозы, лактозы и фруктозы, повышение содержания фруктозы снижает вязкость массы, тогда как повышение содержания лактозы повышает ее.

При вязкости карамельной массы 15 000 сП большая часть пузырьков газа имеет диаметр в пределах 0,1 0,3 мм.

Газ вводят ниже перемешивающего устройства, чтобы оно рассеивало поток поднимающегося вверх газа, разбивая его на мелкие пузырьки. Чем выше вязкость карамельной массы, тем медленнее в ней поднимаются пузырьки и соответственно тем лучше они измельчаются перемешивающим устройством.

Когда карамельная массы должным образом насыщается газом, ее подают в кристаллизаторы. Конструкция кристаллизатора чрезвычайно важна для кристаллизации карамельной массы в оптимальных условиях. Для получения таких оптимальных условий в способе по изобретению используется дополнительный внутренний теплообменник с циркулирующим охлаждающим агентом. Это позволяет максимально увеличить поверхность контакта охлаждающей поверхности с карамельной массы без увеличения размеров оборудования. Таким образом, карамельная масса охлаждается как внешним средством охлаждения, через которую пропускают жидкий хладагент, так и внутренним теплообменником. Поэтому охлаждение происходит как через внутреннюю, так и через наружную часть емкости, содержащей карамельную массу. Это дает важное преимущество, заключающееся в том, что таким путем может быть повышена производительность крупных кристаллизаторов без снижения качества карамели, что позволяет соответственно снизить ее стоимость.

Кроме того, для получения газифицированной карамели высокого качества карамельная масса должна быть как можно ближе к охлаждающим поверхностям. Предпочтительно максимальное удаление от охлаждающей поверхности внешнего или внутреннего охлаждающего средства не должно превышать 400 мм. Большее расстояние от охлаждающей поверхности ухудшается физико-химические и органолептические качества получаемого продукта. Хладагент может иметь температуру от +20^oC до -25^oC.

Целесообразно, чтобы в составе карамельной массы присутствовала лактоза, поскольку этот сахар сообщает более высокую прочность пленке. Количество лактозы может колебаться в пределах от 12 до 35% от общей массы карамели в зависимости от остальных ее ингредиентов.

Также желательно, чтобы карамельная масса содержала глюкозу, так как этот сахар ингибирует кристаллизацию во время газонасыщения и разлива. Глюкоза предотвращает преждевременную кристаллизацию потому, что фактически она является смесью различных сахаридов, таких как декстроза, мальтоза, трисахариды, тетрасахариды, гексасахариды и высшие полисахариды. Для понимания влияния глюкозы на кристаллизацию следует учитывать, что сахар или обработанная сахарозы в карамельной массе находится в некристаллическом, перенасыщенном состоянии, и как только позволят условия, сахароза вернется в нормальное кристаллическое состояние.

Если препятствовать перемещению и ориентации молекул сахарозы посредством других молекул, то кристаллизация предотвращается. Кроме того, известно, что смесь двух веществ понижает температуру кристаллизации. В результате при смешивании различных сахаров с глюкозой затрудняется кристаллизация карамельной массы и снижается температура кристаллизации. Количество глюкозы в карамельной массе может составлять от 5 до 25% от общей массы карамели.

Вместо глюкозы может использоваться инвертный сахар и фруктоза, хотя эти вещества имеют тот недостаток, что они повышают стоимость и гигроскопичность конечного продукта. Если в составе карамельной массы используют глюкозу, то количество фруктозы может колебаться от 5 до 35%

В качестве инертного газа можно использовать целый ряд газов, таких как азот, кислород и т. д. однако наиболее практичным является использование двуокиси углерода. Давление газа при его подаче в карамельную массу может находится в пределах от 10 до 60 бар.

Для получения карамели оптимального качества затвердевшую карамель просеивают через сито с ячейками размером 0,5 5 мм.

Пример 1. Сорбит

Этот пример показывает осуществление способа по изобретению с использованием сорбита с температурой плавления 100^oC. Сорбит является простым сахаром с низкой температурой плавления.

Сорбит нагревали до различных температур, после чего измеряли его вязкость с помощью вискозиметра UKRY-9 фирмы Viscometers UK Ltd. а затем подвергали газонасыщению способом по изобретению. 0

Полученные результаты показаны в табл.1.

Газонасыщение карамельной массы испытывали при вязкостях в диапазоне 200 80 000 сП.

Между 200 и 2 000 сП (соответственно, при температурах в диапазоне от 125 до 90^oC), Карамельная масса из сорбита имеет малую вязкость, то есть является очень жидкой, и пузырьки газа в ней не задерживаются. В результате карамельная масса не насыщается газом.

При вязкости 2000 -6000 сП (температура от 90 до 80^oC соответственно) карамельная масса из сорбита достаточно вязка, чтобы газонасыщаться, и значительное количество пузырьков удерживается в карамельной массе.

При вязкости 6000 -25000 сП (температура от 80 до 65^oC соответственно) газонасыщение оптимальное. Наиболее оптимальное газонасыщение происходит при вязкости 14000 16000 сП.

При вязкости выше 40000 сП (температура ниже 60^oC) практически невозможно обеспечить газонасыщение массы.

По общему правилу, следует стремиться вести газонасыщение при возможно большей вязкости, но с учетом того, что повышение вязкости допустимо только до определенных пределов.

Пример 2. Смесь сахаров

Использовали различные смеси сахаров, например смесь сахароза-лактоза-глюкоза в соотношении 65: 30: 15 с влажностью 2% измеренной по методу K.F (Фишера).

Вязкость измеряли по примеру 1. Результаты сведены в табл.N 2.

После газонасыщения осуществляли процедуры по примеру 1.

На фиг.1 и 2 показаны графики изменения вязкости (в сантипуазах) в зависимости от температуры (в градусах Цельсия), составленные по приведенным ниже примерам осуществления способа; на фиг.3 очень схематичный продольный разрез кристаллизатора с наружным и внутренним теплообменниками; на 2 Фиг.4 - общая схема кристаллизатора; на фиг.5 вариант выполнения мешалки, обозначенной на фиг.4.

Показанный на фиг.3 кристаллизатор содержит емкость 1 с внутренним объемом 2. Общая компоновка кристаллизатора лучше видна на фиг.4.

Согласно изобретению устройство снабжено внутренним средством охлаждения карамельной массы, имеющим трубу 3, расположенную в емкости 1 по существу вертикально и выполненную по существу цилиндрической формы. Труба 3 представляет собой внутренний теплообменник. Известный по себе наружный теплообменник представляет собой полость 4 в рубашке емкости 1, в которой циркулирует охлаждающий агент. Во внутреннем теплообменнике охлаждающий агент пропускают через полость трубы 5, расположенной внутри трубы 3 и имеющей соответственно меньший диаметр. Между стенками труб 3 и 5 во внутреннем теплообменнике образовано пространство 6. Труба 5 меньшего диаметра открыта на своем нижнем конце, а охлаждающий агент подают в нее сверху через патрубок 7, в результате чего конструкция обеспечивает циркуляцию охлаждающего агента вначале внутри трубы 5 сверху вниз, а затем его поступление во внутреннее пространство 6 между трубами 3 и 5 через открытый снизу конец трубы 5, и наконец продвижение охлаждающего агента вверх по пространству 6 на выход из внутреннего теплообменника через выпускной патрубок 8.

Циркуляция охлаждающего агента в наружном теплообменике 4 осуществляется снизу вверх при подаче агента во впускной патрубок 9 и выпуске из выпускного патрубка 10.

Обращаясь к фиг.4, на которой показан вариант общей компоновки кристаллизатора по изобретению, видно, что в емкости 1 размещена лопастная мешалка 11, которая более подробно показана на фиг.5 в плане и сбоку. Мешалка 11 имеет конструкцию типичную для средств перемешивания вязкой среды. Привод 12 мешалки 11 также типичен и обычно содержит электродвигатель, редуктор и средства гашения вибрации (не показаны).

Ниже мешалки 11 (а возможно и непосредственно под ней, как показано на фиг. 4) расположен патрубок 13 для ввода под давлением в емкость 1 инертного газа для газифицирования карамели. Этот патрубок может быть выполнен известным образом аналогично известным средствам впуска газа в барботерах и может иметь значительную поверхность с множеством перфораций. Место ввода газа в карамельную массу предпочтительно приблизить к месту наиболее интенсивного перемешивания. Для ясности на фиг.4 выпуск патрубка 13 показан вблизи мешалки 11, хотя он может располагаться и иначе, например непосредственно в зоне ее действия.

Специалисту в данной области понятно, что возможны различные модификации и усовершенствования способа и устройства по изобретению, не выходящие из его объема, определяемого исключительно формулой изобретения.