Etapele Fabricarii Inghetatei

Etapele fabricării înghețatei

Pregătirea materiilor prime

Pregătirea materiilor prime și stabilirea rețetei de fabricare în funcție de tipul înghețatei se face plecând de la materiile prime și auxiliare ( compoziția acestor materii trebuie obligatoriu să fie cunoscută) care sunt disponibile. (tratat de industrie alimentară tehnologii alimentare pag 77 modificat).

Pentru stabilirea rețetelor de fabricație se poate aplica una dintre următoarele metode de calcul: aritmetică sau algebrică.

CCP1

CCP3 CCP3

CCP4 CCP3 CCP2

CCP4 CCP3 CCP5 CCP3

CCP5 CCP5 CCP3

CCP5

CCP5

Fig. Schema tehnologică de fabricare a înghețatei cu cacao, cu indicarea punctelor critice de control

CCP1- recepție materie primă: hazardul= reziduuri, antibiotice;

CCP2- pasteurizarea mixului: hazardul= supraviețuire bacterii patogene;

CCP3- igienizareda echipamentului care vine în contact cu produsul pasteurizat: hazardul= contaminare postpasteurizare;

CCP4- temperatura postpasteurizare a mixului: hazardul= dezvoltarea bacteriilor patogene;

CCP5- temperatura înghețatei la freezerare și ambalare și, respectiv, la călire, temperare, distribuție.

Pregătirea mixului

Mixul sau amestecul pentru înghețată se prepară într-o vană prevăzută cu agitator și sistem de încălzire.

Componentele se introduc în mix într-o anumită ordine astfel încât să se obțină o distribuție omogenă a componentelor, fără aglomerări, așadar primele componente care vor fi adăugate in vană sunt laptele, smântâna, laptele concentrat și siropul de glucoză, componentele adaugate în vană trebuie să se agite continuu și trebuie să fie supuse imediat încălzirii.

În momentul în care materialul lichid existent în vană ajunge la temperatura de 500C se adaugă componentele solide care sunt untul, laptele praf degresat, ouăle praf, cacao, zahărul și stabilizatorii.

În momentul în care se adaugă componentele solide în scopul evitării aglomerărilor trebuie să se respecte anumite proceduri:

Se amestecă în proporție de 2/1 laptele praf cu zahărul tos și cu cacao, care se adaugă fragmentat în materia lichidă;

Untul se poate adăuga în partea lichidă în două moduri și anume se poate tăia în bucăți mici pentru a accelera topirea fie se amestecă cu zahăr praf în proporție de 1/1 până la obținerea unei consistențe cremoase;

Adăugarea ouălelor, dacă se adaugă gălbenusuri ca atare acestea trebuiesc bătute în prealabil până la omogenizare perfectă sau se poate adăuga gălbenuș praf care este mai avantajor față de gălbenușul ca atare;

Substanțele de emulgare-stabilizare adăugarea acestor substanțe în mix se face sub formă de soluție 5-10%.

Gelatina înainte de utilizare trebuie spălată cu apă timp de 20-30 minute, după spălarea genlatinei, aceasta se dizolvă la o temperatură cuprinsă între +50+650C o perioadă de 20-30 de minute;

Agarul și alginatul de sodiu se dizolvă în apă adusă la +850C;

Substanțele de aromatizare și coloranții sunt introduși în mix în faza de răcire-maturare, se intoduc în această fază pentru a se evita pierderea substanțelor volatile și modificările de culoare ce pot aparea în timpul pasteurizării.

Compoziția mixului influențează în mare măsură procesul de freezare și călire. Prin adăugarea excesivă a grăsimilor capacitatea de aerare se diminuează și punctul de congelare este extrem de puțin afectat. Prin creșterea conținutului de substanță uscată degresată din mix produce scăderea punctului de congelare și micșoreaza capacitătea de aerare.

Pentru a se îmbunătăți capacitatea de aerare în mix se adaugă galbenuș de ou, se limitează conținutul de zahăr la 17%, trebuie să se evite umiditatea din mix și efectuarea omogenizării la presiuni scăzute.

În concluzi, componentele mixului se introduc în vană în urmatoarea ordine: lapte, smântână, apoi după ce s-a ajuns la 490C se introduc zahărul, laptele praf sau lapte concentrat, stabilizatorii, iar în faza de răcire- maturare a mixului se introduc aromele și coloranții.

2.1 Utilaje pentru pregătirea mixului

Vană pentru pregătirea amestecul tip TVVF

Prepararea mixului de înghețată se face în vane de fermentare, aceste vane se pot utiliza și în scopul pasteurizării mixului în cazul în care pasteurizatorul cu placi sau alt tip de pasteuriztor lipsește.

Fig Vană verticală de fermentare tip TVVF

Vana verticală de fermentare tip TVVF are în componență două mantale cilindrice din oțel inoxidabil. Mantaua interioară este construită din doi pereți dubli prin care circulă agentul de încălzire și o mata exterioară, între cele două mantale se găsește o izolație termică.

Vana are în componență o gură de vizitare prevăzută cu capac rabatabil care permite controlul și accesul pentru realizarea unei igenizări corespunzătoare.

Ingredientele lichide se introduc în vană pe la partea superioară a acesteia printr-un racord, iar ingredientele solide sunt introduse in vană prin gura de vizitare. Construcția ușor conică a radierului și ștuțul de golire prevăzut cu canea fiind racordat la partea cea mai de jos a radierului conic facilitează golirea vanei. Ca agent de încălzire se pote folosi apa caldă (sau aburul de joasă presiune (0,5 bar)) care are rolul de a încălzi vana. În partea inferioară a vanei se găsește un ștuț de golire care are rolul de a evacua condensul dintre pereții dubli. În cazul în care pentru încălzire se lucrează cu apă caldă aceasta este evacuată print-un ștuț de evacuare care se găsește pe radierul vanei.

Vana este prevăzută cu un agitator care este acționat prin intermediul unui motoreductor și cu un termometru de contact care poate fi pus în legătură cu un ventil automat de admisie agent de încălzire, situat lateral în partea superioară a vanei,în scopul indicării temperaturii agentului de încălzire vana este prevăzută și cu un termometru cu cadran.

Tabel Caracteristicile tehnice ale vanei verticale de fermentare tip TVVF (respectiv de pregătir a mixului)

Pasteurizarea mixului

Mixul este supus procesului de pasteurizare cu dublu scop:

Să distrugă bacteriile patogene și să se reducă numarul total de germeni, rezultând un produs finit salubru pentru consum;

Să îmbunătățească calitățile tehnologice ale produsului prin: favorizarea trecerii în soluție a unor componete,favorizarea amestecării componentelor pentru a obține un produs uniform ca structură și cu calități de păstrare superioară, îmbunatățirea aromelor.

Din punct de vedere tehnologic, pasteurizarea se poate executa:

În vane, la temperatura de 63-660C timp de 20-30 de minute. Pasteurizarea în vane prezintă cateva dezavantaje principale printre care: limitează cantitățile de amestec ce se poate prelucra, caracter discontinuu, riscul supraîncălzirii locale, costuri ridicate deoarece nu se poate recupera căldura din fazele de încălzire și răcire a mixului.

În pasteurizatoare cu plăci sau tuburi (pasteurizare de tip High Temperature Short Time- HTST sau Ultra High Temperature- UHT) .

Temperatura de pasteurizare în cazul pasteuizării HTST este de 800C pe o perioadă de 25 secunde;

Temperatura de pasteurizare în cazul pasteuizării UHT este de 98-1300C pe o perioadă de 1-40 secunde;

Vacreație simplă pasteurizarea are loc la o temperatură de 900 C timp de 1-3 secunde.

Vacreație în trei camere succesive parametrii la care se lucrează sunt: 88-950C și vid de 150-275 mmHg, 72-810C și vid de 375-500 mmHG, 33-520C și vid de 650-700 mmHg.

Vacreația este o încălzire la presiune redusă. Vacreația are rolul de a reduce riscul apariției gustului de oxidare și de a elimina gazele existente în mix , printr-e gazele existente în mix se pot gasi gaze care provin din fermentații microbiene anormale și unele gaze care se găsesc încorporate în produs.

Avantajele pasteurizării HSTS și UHT

Numărul total de germeni este redus semnificativ;

Se obtine un produs finit cu o consistență și o textură mai bună, fiind protejat mai bine produsul față de oxidare;

Aroma produsului este îmbunătățită;

Datorită presiunii existente în pasteurizator se sporește eficiența pompării mixului;

Eficiența procesului de pasteurizare se poate controla;

Cantitatea de stabilizator se poate micșora cu 25-35%;

Durata de lucru, spațiu de amplasare a utilajului și forța de munca se micșorează;

Capacitatea de producție crește;

Condițiile de realizare a schimbului termic și sistemele de recuperare a căldurii duc la economisirea energiei termice;

Pasteurizatorul se poate spăla și dezinfecta mecanizat;

Temperatura maximă la care se poate pasteuriza mixul este de 99-1050C timp de 30 s, dacă temperatura de pasteurizare depășește temperatura de 1210C apare aroma de ”fiert” în mix.

3.1 Utilaje pentru pasteurizarea mixului

În scopul pasteurizării mixului se pot folosi următoarele utilaje:

Vane pentru pasteurizare de durată;

Pasteurizator/răcitor cu plăci;

Pasteurizator cu tobă rotativă;

Pasteurizator tubular.

3.1.1 Vane pentru pasteurizarea de durată

Pasteurizarea mixului în aceste vane se face la temperatura de 63…650C timp de 20-30 minute. Forma acestor vane pot fi: cilindrice cu agitator vertical și încălzire în manta, paralelipipedică cu agitator vertical și încălzire în manta, jgheab cu secțiune în V în care amestecarea și încălzirea se realizează prin intermediul unei elice.

Vane pentru pasteurizarea de durată este de fomă cilindrica fiind concepută cu manta de încălzire. Vana are un agitator care este acționat de un motoreductor. Pentru controlarea temperaturii mixului vana este echipată cu un termometru.

3.1.2 Pasteurizator cu plăci

Pasteurizatorul cu placi se poate folosi atât pentru pasteurizarea mixului cât și pentru pasteurizarea smântânii deoarece vâscozitatea acestor două produse este apropiată.

Fig Pasteurizator cu plăci

1- Bazin de alimentare; 2- Pompa de lapte; 3-Pompa de apa calda; 4- Dispozitiv de automatizare; 5- Cap de recirculare; I- Sector de racire cu apa racita; II,III- Schimbator de caldura; IV- Sector de incalzire; V- Sector de mentinere la cald

Omogenizarea mixului

Scopul omogenizării mixului este de a obține o emulsie stabilă de grăsime.

Omogenizarea mixului se face prin deplasarea mixului printr-un utilaj care rolul de a asigura:

Obținerea unei suspensii uniforme și stabile a grăsimii prin reducrea dimensiunilor globulelor de grăsime sub 2 microni, astfel se evită separarea grăsimii sub formă de aglmerări de unt.

Gradul de repartizare a proteinelor din mix la supafața globulelor de grăsime este mărit, astfel se evită ecremarea lor mai ales în caxul în care grăsime din mix provine din smântână și unt congelat. Aglomerările de grăsime ar provoca creșterea vâscozității mixului iar capacitatea de aerare a mixului ar produce un efect nesatisfăcător.

Obținerea unor produse cu o textură fină;

Scurtarea perioadei de manipulare a mixului;

Micșorarea cantității de stabilizator.

Efectul de omogenizare este dependent de:

Compoziția mixului;

Temperatura mixului supus omogenizării este de 63-770C , nu se recomandă temperaturi mai mici deoarece se favorizează aglomerarea globulelor de grăsime, ajugându-se la creșterea vâscozității și astfel se marește durata de freezerare. Dacă se realizează pasteurizarea mixului în vană și o temperatură de 76-770C, se răcește până la 650C și se încâlzește până la 71-760C pentru omogenizare, este benefică această temperatură de omogenizare deoarece se formează mai puține aglomerări de grăsime, vâscozitatea este mai scăzută rezultând o durată de timp mai mică de freezerare.

Presiunea de omogenizare este foarte importantă în determinarea calității mixului. Valoarea presiunii de omogenizare se alege in funcție de vâscozitatea dorită, temperatura de omogenizare și de conținutul de grăsime a mixului. Omogenizarea mixului poate avea loc intr-o singură treaptă ( presiune de 150 bar) sau în două trepte (prima la 150-200 bar iar a doua la 50 bar).

Alegerea presiunii de omogenizare va fi influențată de:

Vâscozitatea dorită;

Temperatura utilizată la omogenizare;

Compoziția mixului și procentul de grăsime din mix;

Construcția utilajului de omogenizare.

Este recomandat ca omogenizarea să se realizeze în două trepte deoarece se obțin rezultate mai bune, rolul celei de-a doua treaptă de omogenizare este de a anihila tendința unei aglomerări a particulelor de grăsime și a înglobării unei cantități mai redus de aer.

Tendința de creștere a vâscozității mixului și aglomerarea globulelor de grăsime se datoreaza:

Utilizarea omogenizării într-o singură treaptă, la presiune ridicată;

Utilizarea unei temperaturi prea mici a mixuluiîn timpul omogenizării;

Conținutul de grăsime este mare în raport cu substanța uscată negrasă;

Datorită creșterii acidității și a raportului necorespunzător între sărurile minerale se produce o stabilitate a mixului scăzută.

Conținutul de grăsime al mixului influențează presiunea de omogenizarea la prima treaptă. Presiunea de omogenizare la prima treaptă trebuie să fie mai redusă cu cât conținutul de grăsime din mix este mai mare.

Tabel nr…….

Presiunile de omogenizare pentru mixuri cu conținut diferit de grăsime

Fluctuațiile de presiune care se pot observa în omogenizator pot fi datorate unui debit neconstant de pompare a micului, prezenței aerului pe conducta de transport mix sau a unor defecțiuni a instalației.

Măsurarea globulelor de grăsime se poate realiza la microscop cu scopul observării eficienței omogenizării mixului.

4.1 Utilaje pentru omogenizarea mixului

Există mai multe tipuri de omogenizatoare care se pot folosi în industrie, cum ar fi:

Omogenizator mecanic într-o singură treaptă, omogenizator mecanic în două trepte, omogenizator cu membrană;

Mori coloidale cu ax vertical, mori coloidale cu ax orizontal;

Omogenizator cu jet;

Omogenizator adiabatic;

Omogenizator ultrasonic.

Principalele componente ale omogenizatoarelor utilizate în industria laptelui sunt:

Mecanismul bielă- manivelă este într-o baie de ulei, timpul mișcării se realizează ungerea acestui mecanism;

Blocul pistoanelor (este confecționat din oțel inoxidabil de înaltă calitate, plonjoanele sunt unse de la exterior în curent contiunuu cu apă) cu corpuri de omogenizare, supapele de aspirație și manometrele;

Batiul cu electromotorul de antrenare și dispozitivul de tensionare.

Principiul de funcționare al omogenizatorului

Mixul este introdus în omogenizator printr-o conductă de unde este alimentat cu ajutorul unei pompe în camera de aspirație sau poate intra prin cădere liberă. În continuare mixul este preluat de cele trei plonjoare prin jocul de supape și se evacuează în camera de refulare spre capul de omogenizare, trecând prin laminare și creștere a vitezei prin spațiul creat între supapa de omogenizare și scaunul acesteia. În I treaptă de omogenizare are loc o ușoară detentă prin care se obține o dispersare a globulelor de grăsime. A II treaptă de omogenizare se face printr-o nouă laminare, apoi mixul se evacuează spre operațiile următoare.

În scopul verificării presiunii de omogenizare, utilajul pentru omogenizare este dotat cu manometru iar pentru protecția aparatului în cazul în care se creează o suprapresiune utilajul se dotează cu o supapă de siguranță.

În I treaptă de omogenizare presiunea se reglează la 150-200 bar iar a II treaptă de omogenizare presiunea se reglează la 40-60 bar.

Fig Schița de principiu a capului de omogenizare într-o singură treaptă

1-Supapă; 2-Scaun supapă; 3-Inel de spargere; 4-Arc; 5-Tijă; 6-Manivelă pentru comprimare-decomprimare arc

Fig Omogenizator Manton Gaulin

Răcirea și maturarea mixului

5.1 Răcirea mixului

După etapele de pasteurizare și omogenizare este necesară răcirea mixului la o temperatura cuprinsa între 3-50C.

Răcirea mixului se poate face în vane cu pereți dubli folosind ca agent de răcire apa glaciară, această metodă fiind folosită la prelucrarea unor cantități mici de mix, sau răcirea în aparate cu plăci care asigură răcirea rapidă a mixului contribuind astfel la asigurarea stabilității emulsiei de grăsime, aceste aparate cu plăci se folosesc în momentul prelucrării unor cantități mari de mix.

Răcirea rapidă a mixului cu ajutorul aparatului cu plăci, deoarece:

Previne dezvoltarea microorganismelor care au supraviețuit operației de pasteurizare;

Previne creșterea vâscozității mixului;

Temperatura mixului după racire este în strâscă legătură cu operația de congelare parțială ( freezerare), astfel cu cât temperatura mixului după răcire este mai mică cu atât operația de congelare parțială (freezerare) este mai eficientă.

5.2 Maturarea mixului

Maturarea mixului are rolul de a îmbunătății structura și consistența înghețatei și viteza de topire este redusă.

Fenomentele care se produc în timpul maturării sunt:

Solidificarea grăsimii;

Hidratarea proteinelor care formează un gel slab elastic care înglobează aerul, astfel scade cantitatea de apă aflată în stare liberă în mix;

Gelul slab elastic este format prin combinația apei cu gelatina (daca se utilizează gelatina ca stabilizator).

Vâscozitatea mixului crește, prin creșterea vâscozității este influențată capacitatea de aerare a acestuia.

Fig Schița formării de noi globule de grăsime la omogenizarea mixului

Formarea de noi globule de grăsime; b- tipuri de grăsime nou formate și conșinutul în cazeină al membranei nou formate.

Maturarea se face la temperaturi de 0-40C timp de 3-4 ore. Este recomandat însă ca timpul de maturare să fie mai mare (pană în 24 de ore) deoarece se obțin rezultate mai bune, prin utilizarea unei perioade de timp mai mari de 3-4 ore întâlnim următoarele dezavantaje: imoblizarea spațiilor de producție și se consumuri mari de utilități (frig).

Maturarea mixului se face în vană care trebuie să fie cu agitator, răcită în manta cu apă glacială.

În concluzie rolul maturării este de a îmbunătăți corpolența ( consistența), textura și corpolența produsului finit.

După maturare, în mix se adaugă aromele și coloranții.

Proprietățile mixului înainte de freezerare

Principalele proprietăți pe care trebuie să le prezinte mixul înainte d congelarea parțială ( freezerare) sunt: vâscozitate, aciditatea (ca acid lactic și pH), stabilitate, viteza d aerare (spumare).

Vâscozitatea (sau rezistența la curgere) este o proprietate importantă pentru capacitatea de aerare și de reținere a aerului. Vâscozitatea este afectată de:

Compoziția mixului: vâscozitatea este influențată în cea mai mare masură de către grăsimi și stabilizatori;

Tipul și calitatea componentelor: mixul care conține o cantitate mai mare de grăsime prezintă o vâscozitate mai mare, fosfațiilor și citrațiilor prezintă un efect asupra vâscozității prin acțiunea lor asupra cazeinei și a celorlalte proteine ale mixului;

Procesul de obținere a mixului ( pasteurizare, omogenizare, răcirea- maturarea);

Concentrația mixului în substanță uscată totală;

Temperatura.

Aciditatea normală sau naturală a mixului.

Valoarea acidității variază în funcție de compoziția acestuia în substanță negrasă și se poate calcula prin înmulțirea substanței negrase cu coeficientul 0,018.

Aciditatea și pH-ul sunt în strânsă legătură cu compoziția mixului, creșterea acidității are loc în momentul în care crește conținutul de substanță negrasă. Dacă crește cantitatea de substanță uscată negrasă pH-ul scade.

Tabel

Aciditatea și pH-ul mixului în funcție de substanța uscată negrasă provenită din lapte și derivate

Prin folosirea produselor lactate de calitate superioară, mixul va avea o aciditate normală. Aciditatea normală sau naturală este ofeită de proteinele laptelui, sărurile minerale și gazele dizolvate Formarea de acid lactic prin acțiunea bacteriilor lactice asupra lactozei unor componente lactate ( lactoza) duce la creșterea acidității normale sau naturale a mixului.

Daca aciditatea mixului este peste cea normală (pH=6,3) înseamnă că s-au utilizat produse lactate deja acide.

Pentru mărirea artificială a acidității se pot introduce acizii organici ca: acid ascorbic, scid citric, acid lactic, acid fosforic, acid tartric, acid malic, în scopul îmbogățirii mixului cu vitamine se adaugă acid ascorbic, pentru a favoriza emulsionarea se utilizează acid citric și acid fosforic.

Aciditatea mărită a mixului nu este indicată deoarece crește vâscozitatea mixului, capacitatea de aerare se diminuează, produs finit obținut are o aromă puțin evidențiată, conduc la obținerea unu mix cu stabilitate scăzută la pasteurizare (proteinele pot precipita). Prin folosirea bicarbonatului de sodiu se poate micșora aciditatea în exces.

Stabilitatea mixului se referă la rezistența la separare a proteinelor în mixul de înghețată.

Datorită creșterii acidității, tratamentului termic la care a fost supus mixul ( pasteurizare), sărurilor minerale din lapte, presiunii de omogenizare sau datorită materialului utilizat pentru stabilizare proteinele separate pot precipita/ coagula.

Viteza de spumare (aerare)

Pentru îmbunătățirea vitezei de spumare pasteurizarea mixului trebuie să se facă la temperatură ridicată, omogenizarea trebuie executată corect și maturarea trebuie să se facă timp de 2-4 ore. Capacitatea de spumare se îmbunătățeste prin dispersarea grăsimii. Datorită complexului lecitină- proteină conținute de gălbenușul de ou și smântână proaspătă capacitatea de spumare se imbunătățește. Capacitatea de spumare este îmbunătățită și de emulgatorii folosiți și calitatea meterialului lactat negras.

Zahărul are proprietatea de a micșora capacitatea de spumare, însă zahărul poate îmbunătăți capacitatea de spumare dacă acesta este adăugat după operațiunea de omogenizare.

5.3 Utialaje pentru răcire-maturarea mixului

Răcirea mixului și maturarea acestuia se pot face cu ajutorul următoarele utilaje:

Vană de răcire-maturare de tip TVVF sau TIRL;

Răcitor cuplat cu o vană de maturare, răcirea în manta se face cu apă glaciară sau saramură.

5.3.1 Instalație pentru răcire tip TIRL. Această insalație este construită în trei variante: TIRL-0,5; TIRL-2M și TIRL-3.

Cele trei instalații sunt alcătuite din bazinul de răcire prevăzut cu agitator, grupul compresor-condensator, panoul de comandă, conducte de legătură etc.

Caracteristicile celor trei instalații sunt:

Tabel caracteristicii tehnice

Răcirea mixului se poate realiza în bazine sau vane prevăzute cu sistem de răcire care poate fi cu serpentină de racire sudată pe peretele exterior prin care agentul frigorific sau apa glaciară poate circula sau cu manta în care se vaporizează agentul frigorific sau prin care circulă apă glaciară sau saramura.

5.3.2Răcitoare cu placi

În răcitoarele cu plăci mixul este răcit prin circulația acestuia pe o parte a plăcii iar pe cealaltă parte circulă agentul de răcire, care cel mai adesea este apa glaciară sau saramura. Debitul aparatului este determinat de numărul plăcilor și de secțiunea canalelor de circulație a mixului.

La aparatele cu plăci în compartimentul de răcire coeficientul global de transmitere a căldurii variază între 1600 și 2000 kcal/m2*h*grad.

Aparatele cu plăci prezintă următoarele avantaje:

Curățarea și dezinfectarea se pot realiza ușor;

Se poate varia capacitatea în funcție de necesitate prin scoaterea sau adăugarea plăcilor;

Gabarit redus.

5.3.3 Răcitor pan-tubular de tip deschis

Acest răcitor are în componența sa un șir de tevi orizontale dispuse paralel una deasupra alteia.

Avantajul acestui răcitor este că permite și o aerare a mixului, iar ca dezavantaj pe care il prezintă este acela că mixul poate fi infectat cu microorganisme din aer, pentru prevenirea infectării se pun capace pe o parte și pe cealaltă a răcitorului. Mixul circulă dintr-un distribuitor superior prin stropire sub formă de peliculă pe suprafața ondulată a răcitorului, mixul se colectează în partea inferioară într-o tavă. Răcirea mixului se realizează în două trepte, în partea superioară răcirea se realizează cu apă iar în partea de inferioară răcirea se realizează cu apă glaciară, saramură sau NH3 lichid.

5.3.4 Răcitor multiplu de tip închis

Răcitorul este constituit dintr-o manta cilindrică închisă la capete cu plăci tubulare, în care sunt sudate un număr mare de țevi prin care circulă mixul.

Curățarea și dezinfectarea aparatului este ușurată de prezența capacului frontal care este mobil.

Agentul de răcire utilizat poate fi apa glaciară sau saramura răcită.

5.3.5 Răcitor tip țeavă

Prin răcitorul tip țeavă mixul circulă prin țeava interioară în timp ce agentul de răcire circulă în spațiul dintre cele două țevi. Pentru o igienizare ușoară și corespunzătoare a răcitorului țevile sunt prevăzute cu capace rabatabile. Mixul în acest răcitor trebuie pompat.

Fig Vane de răcire

Congelarea parțială (freezerarea) a mixului

Obiectivul congelării parțiale este de a solidifica 50-60% din apa conținută de mix și de a îngloba aerul în amestec.

Rolul înglobării de aer este de a diminua senzația de rece care se simte în timpul consumării produsului finit, de a micșora dimensiunile cristalelor de gheață și de a da o structură cât mai fină a înghețatei.

Încorporarea aerului în mix se poate face până la atingerea unei limite de reținere,

Limita de retenție la care ritmul de încorporare este egal cu ritmul de pierderi, arată până la cât se poate crește cantitatea de aer încorporată în mix.

În timp ce o înglobare prea mare de aer conduce la contractarea înghețatei în timpul călirii și al depozitării, o înglobare prea mică de aer conduce la obținerea unei înghețate tare, densă și cu cristale de gheață mari.

Relația care se folosește pentru obținerea procentului de înglobare a aerului este:

% aerare= (1)

Pentru obținerea unei înghețate cu structură fină și catifelată ( aceste proprietăți fiind o consecință a formării cristalelor de gheață mici ), congelarea mixului trebuie să se facă rapid și în utilaje cu funcționare contiună.

Congelarea parțială rapidă conduce la obținerea unei înghețate cu o aromă mai bine evidențiată datorită cristalelor mici de gheață care se topesc rapid în momentul consumării înghețatei, conduce la cresterea capacității de producție, produsul finit se obține într-o stare de igienă bună.

Congelarea parțială a mixului obținut se realizează într-un aparat numit ”freezer”, mixul este dirijat în acest aparat în care trece prin două faze de răcire:

Răcirea de la punctul de maturare la temperatura de congelare (crioscopic): această răcire se face rapid (1-2 minute) și sub agitare, astfel are loc reducerea vâscozității mixului, prin distrugerea parțială a structurii de gel și a aglomerărilor de grăsime formate pe timpul maturării mixului;

Răcirea avansată pentru congelarea apei din mix ( această răcire se inițază atunci când temperatura mixului este sub cea a punctului de congelare- crisoscopic)- temperatura punctului crioscopic a mixului scade datorită concentrării zaharurilor și sărurilor rămase în faza necongelată după prima etapă, de aceea trebuie să aibă loc o continuare a răcirii mixului care are rolul de a transforma în gheață o parte mai mare de apă. Astfel se realizează o nouă cristalizare a apei și acest proces continuă pană la terminarea congelării parțiale. Înghețata care iese din freezer are o temperatură de -5 -60C și 50-60% din apă congelată.

Înghețata care a fost supusă congelării parțiale este formată din patru faze:

O fază alcătuită din proteine, zaharului și săruri minerale dispersate în apa necongelată;

O fază alcătuită din cristale de gheață;

O fază alcătuită din bule de aer care sunt distribuite mai mult sau mai puțin omogen în masa înghețatei;

O fază alcătuită din globule de grăsime emulsionate.

Modelul structural al înghețatei

Prezentarea structurii de grăsime parțial legată stabilizând bulele de aer și formarea inițială a cristalelor de gheață

Fig Modele structurale ale înghețatei

Raportul într-e cele patru faze va fi determinat de temperatura cu care produsul intră în freezer, de cantitatea aerului care se introduce, de cantitatea de grăsime introdusă în mix și de gradul ei de emulsionare. Raportul într-e cele patru faze va influența gradul de întărire aș înghețatei evacuate din freezer.

Începerea congelării mixului depinde de valoarea punctului crioscopic, acest punct crioscopic este determinat de conținutul mixului în zahăr, săruri, zahărul din lapte și alte substanțe care formează soluții adevărate ( soluțiile adevărate sunt formate din apa mixului în care se dizolvă zaharurile și sărurile minerale) cu apa conținută de mix. Punctul de congelare nu este influențat direct de grăsime. Prin creșterea conținutuluji de grăsime și proteine din mix, conținutul de apă pentru solubilizare scade și deci punctul de congelare scade.

Relația care se utilizează pentru determinarea temperaturii de congelare este:

T= (2)

Unde: Sn= conținutul de substanță uscată negrasă a mixului, in %;

Z= conținutul de zaharoză din mix, în %;

A= conținutul de apă a mixului, în %.

Punctul de congelare este în funcție de zahărul din mix în cazul în care se ia în calcul numai conținutul de zahăr adăugat în mix.

Tabel …..

Punctul de congelare al unor soluții de zaharoză

Durata congelării parțiale depinde de tipul utilajului folosit, astfel dacă se utilizează un freezer de tip bazin răcit durata congelării este de 7 minute, în timp ce în cazul utilizării unui freezer continuu durata congelării este de 24 de secunde.

Atât factorii mecanici cât și caracteristicile mixului influențează durata frezeerării:

Factorii mecanici se referă la tipul freezerului, condițiile în care se găsesc pereții cilindrului de freezare, lamele de batere și răzuire, turația agitatorului, temperatura agentului de răcire, viteza de trecere a agentului de răcire în cămasa freezerului, obținerea vâscozității mixului dorite, temperatura înghețatei în momentul în care aceasta iese din freezer, gradul de încărcare a freezerului.

Caracteristicile mixului se referă la compoziția, punctul de congelare și aciditatea mixului; felul ingredientelor și în particular a grăsimilor; metode de prelucrare a mixului; felul și cantitatea de aromatizant adăugată.

Modificările care au loc în mix în timpul freezerării

După maturarea mixul trebuie răcit până la temperatura în care se atinge punctul de congelare, după atingerea punctului de congelare se continuă subrăcirea cu rolul de a se congela o parte din apa conținută de mix. În timpul îndepărtării căldurii sensibile și înainte de a începe conglearea temperatura mixului în freezer scade rapid. Durata acestei faze este de 1-2 minute. În acestă perioadă de timp prin agitarea mixului se reduce vâscozitarea mixului prin distrugerea parțială a structurii de gel și a aglomerărilor globulelor de grăsime. La întărirea (călirea) înghețatei are loc refacerea parțială a structurii de gel. Prin agitarea mixului este favorizată și înglobarea aerului în mix. Formarea gheții și concentrarea substanțelor din faza apoasă necongelată au loc în momentul în care s-a atins temperatura punctului crioscopic. Consecința este scăderea punctului crioscopic,pentru începerea unei noi formări de cristale de gheață temperatura (sau căldura sensibilă) trebuie din nou scăzută.

Temperatura mixului nu se modifică notabil pe măsura formării cristalelor de gheață, căldura de solidificare trebuie îndepărtată pentru transformarea de fază nu este măsurabilă termometric.

Cu cât temperatura scade se formează mai multe cristale de gheață și concentrația substanțelor din faza necongelată crește mai mult, în înghețată rămâne o fază lichidă oricât s-ar prelungi freezerarea.

În momentul atingerii unei anumite consistențe, consistență care depinde de cantitatea apei transformată în gheață și de cantitatea de aer care se încorporează, se oprește agitarea mixului. La o anumită consistență înghețata se scoate din freezer și se ambalează.

Cu ajutorul microscopului se poate examina structura înghețatei realizată la congelarea parțială. În urma acestui examen rezultă că înghețata reprezintă un sistem trifazic care constă din globule de aer, faza continuă care este alcătuită din soluția de micelii și cristale de gheață, și globulele de grăsime.

Congelarea parțială asigură:

Răcirea rapidă a mixului;

Cristalizarea a 30-70% din apă;

Cristalele de gheață sunt repartizate uniform și omogen în masa produsului;

Înglobarea aerului în produs.

Ramele de răzuire ale agitatorului au un rol important în formarea și repartizarea cristalelor de gheață.

Avantajele frezerării rapide și continue sunt:

Cristalele de gheață formate au dimensiuni mici;

Stabilizatorul utilizat se adaugă intr-o cantitate mai mică, fiindcă la freezerare cantitatea de cristale de gheață este mai mare în comparație cu cantiatea formată la călire dar și din cauză că la freezerare vâscozitatea mixului poate fi mai mică;

Timpul de maturare este mai mic deoarece este necesară o vâscozitate mai redusă a mixului, încorporarea mixului este mai puțin dependent de caracterul mixului;

Se utilizează o cantiate mai mică de aromatizant datorita cristalelor de gheață care sunt mai mici și deci se topesc mai repede astfel se evidențiază mai bine aroma înghețatei;

Cristalele de gheață mici și uniforme ajută la obținerea unei înghețate mai catifelate, cristalele de gheață mari la călire se formează în număr mai mic;

Prin congelarea parțială rapidă și continuă se formează cristale mici de lactoză astfel evitându-se formarea structurii nisipoase;

Randamentul în produsul finit de calitate superioară este mai constant;

Se reduce productivitatea muncii;

Produsul finit este salubru datorita reducerii contaminarii microbiene.

6.1 Utilaje pentru freezerarea mixului

6.1.1 Freezere cu funcționare discontinuă

Freezerele cu funcționare discontinuă se compun din doi cilindri concentrici ce delimitează spațiul prin care circulă agentul de răcire ( NH3 lichid). Mantaua formează un evaporator care este conceput cu un separator de lichide. Echipamentul frigorific are un dispozitiv de alimentare a fluidului frigorific. Dispozitivul de ”batere” a mixului și de răzuire se găsește în interiorul cilindrului interior ( de lucru), dispozitiv care este acționat cu ajutorul unui electromotor prin intermediul unei transmisii cu curele trapezoidale și ale cuti de viteză. Paletele bătătoare se rotesc în sens contrar față de cuțitele răzuitoare, rotindu-se cu 100-250 rot/min.

Rolul paletelor ”bătătoare” este de a amesteca și de a îngloba aerul în mix, iar rolul cuțitelor răzătoare este de a îndepărta înghețata de pe pereții interiori ai cilindrului de lucru.

Freezerul OFA-M are în componența sa batiu, sistem de acționare, cilindrul de lucru-malaxor, rezervor de mix, doup pompe cu roți dințate, dispozitiv de evacuare sub presiune a înghețatei, acumulator de amoniac și conductele aferente.

În cilindrul malaxor au loc operații de amestecare, înglobare de aer și congelare parțială. Agentul de răcire (amoniacul) este admis printr-o manta care se formează prin înconjurarea cilindrului de lucru cu un alt cilindru. Cilindrul exterior este izolat termic, iar termoizolația este acoperită cu o cămașă exterioară. În interiorul cilindrului de lucru se află rotor cu cuțite prevăzute cu un prezon de siguranță care permite oprirea în caz de congelare avansată a mixului. La partea din față a cilindrului de lucru se găsește un dispozitiv cu membrană și șurub de reglare a presiunii de evacuare a înghețatei. Se utilizează două pompe cu roți dințate care au rolul de a introduce mixul în cilindrul malaxor. Cu ajutorul unui flotor acumulatorul de amoniac are un nivel constant.

Fig Freezer discontiunuu OFA-M

1-Cilindru de lucru; 2-Agitator; 3-Vas de primire mix; 4-Manta de răcire; 5-Postament; 6-Sistem de acționare; 7-Termoizolație

6.1.2 Freezere cu funcționare continuă

Freezerul cu funcționare continuă are următorul principiu de funcționare: se introduc sub presiune în cilindru de lucru în proporții convenabile mixul de bază și aerul, în mantaua cilindrului de lucru se introduce NH3 lichid. Temperatura de evaporare a amoniacului este de -20…-250C, temperatura înghețatei în momentul evacuării trebuie să fie de -5…-60C. Mixul se menține timp de 15-20 sec în freezere. Cu ajutorul freezerelor continue se pot obține 150-1200 L/h produs finit. Factorii care influențează debitul orar sunt: temperatura agentului frigorific, temperatura de evacuare a înghețatei, temperatura de intrare în freezer a mixului.

Avantajele utilizării freezerelor cu funcționare continuă față de freezerele cu funcționare discontinuă sunt:

Evacuarea din freezer a înghețatei la temperaturi mai scăzute;

Obținerea unei înghețate cu o textură mai uniformă și mai catifelată ( se pot regla temperatura de evacuare a înghețatei și finețea texturii);

Se încorporează mai ușor aerul și se poate regla gradul de creștere în volum;

După reglarea aparatului caracteristicile produsului finit rămân constante;

Datorită faptului că viteza de trecere a mixului prin freezer este mai mare se reduce timpul de freezerare;

Reducerea forței de muncă si a spațiului ocupat de freezer;

La evacuarea înghețatei din freezer, aceasta se poate ambala;

Nu este necesară maturarea mixului;

Freezerul Vogt clasic este dotat cu două pompe de mix. Prima pompă calculată pentru debitul de mix ce se trece prin freezer, debitul primei pompe este de trei ori mai mic decât debitul pompei a doua. Aerul este introdus într-e cele două pompe printr-o valvă reglabilă. În freezer amestecul de aer/mix intră sub presiune avansând de la un capăt al freezerului la capătul de evacuare a înghețatei. În freezer agitarea mixului este asigurată de un ”mutator”. Cilindrul de lucru este înconjurat de două mantale, amoniacul lichid de la acumulatorul de NH3 este adus în mantaua care înconjoară cilindrul de lucru, în mantaua a doua ajunge amoniacul gazos, apoi se aduce în acumulator de unde se aspiră de către compresor.

Fig Freezer continuu Vogt

1-Vas pentru mix în vederea alimentării continue; 2-Pompă pentru mix (etaj I); 3-Pompă pentru mix+aer (etaj II); 4-Vacuumetru; 5-Valvă pentru aer; 6-Intrare mix în freezer; 7-Legătură rotativă; 8-Mutator (bătător mix); 9-Lame de răzuire; 10-Manta interioară pentru NH3 lichid; 11-Deschideri pentru curgerea NH3 lichid/vapori din mantaua interioară în cea exterioară pentru retur la acumulator; 12-Manta exterioară; 13-Retur NH3 lichid/vapori la acumulator; 14-Linie secțiune NH3; 15-Valvă pentru NH3; 16-Linie pentru aport de NH3; 17-Linie alimentare valvă plutitor 15; 18-Linie alimentare valvă 19; 19-Valvă automată de reducere a presiunii; 20-Duză de amoniac; 21-Tub venturi; 22-Linie alimentare NH3 lichid la freezer; 23-Acumulator pentru linia de retur.

Cauzele care conduc la congelarea parțială nesatisfăcătoare sunt:

Capacitatea de răcire insuficientă;

Temperatura mixului în momentul intrării în freezer este mai mare de 50C;

Nefuncționarea corespunzătoare a valvei flotorului de nivel din acumulatorul de NH3;

Cantitatea vaporilor de NH3 din sistem este insuficientă;

Utilizarea unor lame de răzuire tocite care nu raclează corespunzător înghețata formată.

Porționarea și ambalarea înghețatei

După congelarea parțială, înghețata are o structură plastică ceea ce îi conferă posibilitatea ambalării în diferite ambalaje, ambalaje care se aleg în funcție de timpul păstrării pâna la consum și în funcție de destinație.

Ambalarea înghețatei se poate face:

Vrac se pot utiliza bidoane de 5,10 sau 25 L sau în cutii de carton căptușite cu folie de polietilenă;

Pahar din plastic de 0,05-0,2 kg;

Caserole din plastic de 0,5-1 kg;

Brichete învelite în hărtie cașerată cu polietilenă;

Folie de aluminiu termosudabila de 0,05-0,1 kg;

Vafe sub diferite forme. Acest ambalaj este comestibil;

Ambalaje pentru torturi glazurate, ornate.

7.1 Utilaje pentru porționarea și ambalarea înghețatei

Mașina de ambalat este alcătuită dintr-un agrgat de umplete-închidere, bandă de transport care deplasează produsul ambalat.

Fig Mașină de ambalat

Călirea înghețatei sau congelarea profundă

După congelarea parțială înghețata obținută are o consistență semifluidă care nu îsi poate păstra forma prea mult timp, de aceea se realizează se congelează în continuare prin operația de călire a înghețatei,operație care are rolul de a crește perioada de depozitare și asigură transportul și consumul de masă al înghețatei.

Călirea înghețatei se efectuează până ce 75-80% din conținutul apei existent în înghețată este transformat în cristale de gheață, de obicei până când se atinge temperatura de -260C în înghețată. Procesul de călire trebuie efectuat rapid pentru a se evita formarea cristalelor mari de gheață.

Durata călirii variază într-e 30 de minute și 24 de ore în funcție de mărimea ambalajului cu înghețată.

Factorii care afectează durata călirii sunt:

Mărimea și forma ambalajului- durata călirii crește cu 50% dacă mărimea ambalajului se dublează. Forma ambalajului este importantă atât în determinarea suprafeței de răcire/kg de înghețată precum și pentru determinarea stabilirea vitezei aerului din spațiul de congelare ( la călirea în tunele cu aer circulant). Ambalajele care se răcesc mai greu sunt ambalajele de culoare deschisă și cu suprafață reflectantă (netedă);

Circulația aerului: durata călirii se reduce cu 60% atunci când în locul regimului de călire în aer staționar, se realizează călirea în tunele cu circulație forțată a aerului;

Temperatura aerului: temperaturile deasupra celei de -240C și temperaturile mai mici de -320C influențată negativ calitatea produsului și implică consumuri ridicate de frig;

Temperatura înghețatei la iesirea din freezer: durata călirii crește cu 10-15 % la mărirea temperaturii înghețatei ieșită din freezer cu 10C;

Compoziția mixului: la înghețatele care au un conținut mai mic de grăsime durata călirii este mai mică. Dacă punctul de congelare al înghețatei freezerate este mai mare durata călirii este mai mică;

Procentul de apă congelată: pentu aceași temperatură a mediului de congelare atunci când cantitatea de apă ce trebuie congelată este mai mare durata călirii crește.

Frigul este consumat pe timpul călirii înghețatei în scopul:

răcirii produsului de la -40C -60C până la temperatura de -180C;

cristalizării celei mai mari părți din apa care iese din freezer;

răcirii ambalajului de desfacere și transport;

acoperirii pierderilor;

8.1 Mijloace pentru călirea înghețatei

Operația de călire a înghețatei se face cu cu atât mai repede cu cât:

Temperatura de evacuare a înghețatei din freezer este mai scăzută;

Concentrația în zahăr și substanță uscată degresată este mai mică;

Ambalajele cu înghețată sunt mai mici.

8.1.1 Cameră de călire

În camera de călire temperatura aerului este de aproximativ -300C, circulația aerului în cameră este de 50-100 ori volumul camerei/h.

În funcție de producția de înghețată ce trebuie călită și de modul de ambalare se alege dimensiunea camerei de călire.

Evaporatoarele care sunt alimentate cu NH3 lichid sunt montate în camera de călire.

8.1.2 Tunelul de călire

Tunelele de călire folosite sunt cu deschizătură de 6m lungimea și lungimea de 9;12;15 și 18 m, fiind echipate cu răcitoare de aer și ventilatoare. În camera de călire temperatura aerului este de -300C…-350C iar viteza aerului în tunelul gol este de 2-3 m/s.

Călirea înghețatei în tunelele de călire se face prin punerea ambalajelor cu înghețată pe carcucioare sau pe rastele.

Necesarul de frig pentru călire implică consumul de frig pentru:

Congelarea unei mari părți din apa înghețatei care iese din freezer;

Răcirea înghețatei de la -50C la -250C;

Răcirea ambalajului înghețatei;

Acoperirea pierderilor prin pereții camerei, tunelului și a aparatului de călire.

Fig Tunel pentru călirea înghețatei

1-conveier alimentare; 2-conveier descărcare

Depozitarea înghețatei

Depozitarea înghețatei se face în depozite în care temperatura aerului are valori cuprinse într-e -250C și -300C. Această temperatură scăzută păstrează calitatea înghețatei pentru un timp îndelungat ( aproximativ 4-6 luni).

În depozitele în care se păstrează înghețata este recomandat ca temperatura aerului să fie constantă pentru a se evita fenomenul de recristalizare, respectiv creșterea cristalelor de gheață mari pe seama celor mici.

În depozite pot avea loc fluctuații de temperatură din cauza introducerii/ scoaterii de produse în mod repetat sau a depozitării produselor cu temperaturi ridicate.

Prin creșterea temperaturii din depozit, are loc scaderea cantității de gheață datorită fenomenului de ”topire parțială”, cristalele mici de gheață care au dimensiuni sub 10 microni se vor topi mai repede pentru că au punctul de topire mai scăzut decât cristalele mari de gheață. Prin scăderea temperaturii din nou, cantitatea de gheață din produs va crește, dar pe seama creșterii dimensiunilor cristalelor mari de gheață rămase, cristalele mici de gheață nu se mai găsesc în înghețată deoarece s-au topit, rezultând un produs cu o textură aspră, grosieră.

Fenumoenul de recristalizare va fi mai evident atunci când temperatura de depozitare este mai ridicată și fluctuațiile de temperatură mai mari. Prin depozitarea înghețatei la o temperatură apropiată de temperatura de tranziție la faza ”amorfă” a părții necongelate, când vâscozitatea produsul devine asa de mare încât nu mai poate cristaliza apa, în funcție de compoziția înghețatei, temperatura în interiorul produsului este cuprinsă într-e -300C și -400C. Dezavantajul folosirii acestui interval de temperaturii este că afectează calitatea produsului finit, se poate separa zer la topire, se pot destabiliza grăsimile, se poate obține o structură nisipoasă.

Măsurile care trebuiesc respectate pentru a minimaliza efectul exercitat de către fluctuațiile de temperatură din timpul depozitării asupra calității înghețatei sunt:

Mărirea cantității de substanță uscată din înghețată conduce la scaderea conținutul de apă totală, deci și la scăderea de apă congelată;

Măritea conținutului de grăsime conduce la scăderea percepției cristalelor mari de gheață, astfel o înghețată cu structură mai grosieră poate tolera de consumator ;

Mărirea cantității de substanță uscată negrasă, prin acțiunea proteinelor și lactozei substanța uscată negrasă are efect de stabilizatoare;

Folosirea unei metode adecvate de freezerare (viteză mare de freezerare și lame ascuțite de răzuire), ajută la formarea predominantă de cristale mici de gheață;

Imediat dupa freezerarea produsului, înainte să înceapă să se topească, se face o călire în regim rapid;

În spațiul de depozitare a înghețatei trebuie să swe mențină o temperatură cât mai scăzută;

Menținerea unei temperaturi cât mai constante în spațiul de depozitare;

Păstrarea în depozite a înghețatei pe o perioadă cât mai scurtă.

Cea mai bună stabilitate a înghețatei la depozitare se face cu ajutorul substanțelor stabilizatoare. Prin înglobarea acestor substanțe în mix nu mai are loc încorporarea moleculelor de apă în matricea cristalului de gheață deoarece substanțele stabilizatoare se fixează la suprafața cristalelor de gheață deja formate.

Stabiliztorii formează împreună cu faza necongelată o structură de gel care imobilizează apa, limitând creșterea cristalelor de gheață, dar determină și creșterea vâscozității fazei necongelate, limitând astfel accesul apei la cristalele de gheață existente.

Dacă produsul finit este depozitat în condiții corecte nu poate avea loc dezvoltarea microorganismelor, putând exista chiar o criosterilizare, iar prin ambalarea înghețatei în ambalaje care nu permit accesul aerului și a luminii la produstransformările de natură chimică sunt încetinite.

Transportul și desfacerea înghețatei

Transportul și desfacerea înghețatei în tețeaua de desfacere se face la temperaturi de -150C -160C. Pentru transportarea înghețatei se folosesc mijloace autofrigorifice sau containere răcite cu gheață uscată.