HUT77280A - Jégkristály-szuszpenzió készítése cukoroldatokban és alkalmazása édességek gyártására - Google Patents

Description

JÉGKRISTÁLY-SZUSZPENZIÓ KÉSZÍTÉSE CUKOROLDATOKBAN ÉS ALKALMAZÁSA ÉDESSÉGEK GYÁRTÁSÁRA

A találmány tárgya eljárás jégkristály-szuszpenziók készítésére cukoroldatokban és a szuszpenzió alkalmazása édességek gyártására. A jégkristály-szuszpenziók készítése a fagyasztott édességek, például a vizes gyümölcsfagylaltok, fagylaltok, szörbet és jégkásák készítésének szokásos lépése. Ezeket az édességeket vizes cukoroldatokból készítik, amely oldatok adott esetben kívánt összetevőket, például ízesítőanyagokat, zsírokat, tejfehérjéket, emulgeálószereket, gázokat, színezékeket és gyümölcspépeket tartalmazhatnak.

Kívánatos, hogy olyan jégkristály-szuszpenziót tudjunk előállítani, amelynek átlagos kristálymérete olyan kicsi, amennyire csak lehetséges.

Szokásosan a jégkristály-szuszpenziót kapart felületű hőcserélőben készítik. Ebben az eljárásban a vizes cukoroldatokat egyidejűleg keverik és hűtik. Az eljárás hiányossága abban áll, hogy a kapart felületű hőcserélő fala és középpontja között hőmérséklet-grádiens áll fenn, így a kristályosodás a kapart felületű hőcserélő falára lokalizálódik. Ez egyenetlen kristályeloszlást eredményez.

A jégkristály-szuszpenzió kapart felületű hőcserélőben való előállításának további problémája a berendezés költségességében áll.

Más megoldás szerint a jégkristályok előállíthatok nyugalmi állapotban való fagyasztás! eljárással is, például egy porhanyós jég öntőformában. A kristályosodás az öntőforma falain indul meg, nagy dendrites kristályoknak a termék közepe felé való növekedésével.

Egy olyan egyszerű eljárást ismertünk fel, amellyel a kívánt kis kristálymérettel bíró jégkristály-szuszpenziók állíthatók elő. Továbbá, az eljárással lehetővé válik nagy számú, egyenletes eloszlású kristálymag létrehozása. Az eljárás abban áll, hogy először külön lehűtünk egy első tömény cukoroldatot és egy második víz oldatot vagy kevésbé koncentrált cukoroldatot, majd ezt követően elegyítjük a lehűtött oldatokat.

85778-2227C-GÁ7mzs • · · · · ·

-2A következőkben a találmány általános leírását adjuk.

Fentieknek megfelelően, a találmány egy olyan eljárásra vonatkozik, amely szerint cukoroldatban jégkristályokat tartalmazó szuszpenziót állítunk elő oly módon, hogy egy első tömény cukoroldatot és egy második kevésbé koncentrált cukoroldatot vagy vizet külön-külön éppen az egyes oldatok metastabil határ-hőmérséklete fölötti és éppen az olvadáspont fölötti hőmérsékletük közé hűtünk, és elegyítünk; feltéve, hogy ha egyik vagy mindkét oldatot éppen a metastabil határ-hőmérséklet fölötti és az olvadáspont alatti hőmérséklet közé hütünk, az adott oldat túlhütötté válik.

A találmány szerinti eljárás kényelmes módszert nyújt nagyszámú, viszonylag kis jégkristályt tartalmazó szuszpenzió készítésére. A kristályok mérete tovább csökkenthető azáltal, ha legalább az oldatok egyikét az elegyítést megelőzően túlhűtjük.

Az éppen az olvadáspont fölötti megjelölésen a jégnek az oldatban való olvadáspontja fölötti mintegy 5 °C tartományt értjük.

Az éppen a metastabil határhőmérséklet fölötti megjelölésen az oldat metastabil határhőmérséklete fölött mintegy 0,5 °C vagy ezt meghaladó hőmérsékletet értünk.

A metastabil határhőmérséklet megjelölés szakember számára jól ismert. Mérésére alkalmas megfelelő módszert a Crystallization, J. Mullin, Butterworth 1972, 178-179. old. és 6 · 4 ábra szakirodalmi helyen ismertetnek.

Az első oldat egy tömény cukoroldat. Ez az oldat előnyösen mintegy 45 tömeg%, még előnyösebben mintegy 55 tömeg% fölötti koncentrációjú. A második oldat víz vagy egy kevésbé koncentrált cukoroldat. Előnyösen a második oldat víz, mivel ipari alkalmazásra ez a leghatékonyabb módszer. A kevésbé koncentrált cukoroldat előnyösen mintegy 20 tömeg% alatti, még előnyösebben mintegy 10 tömeg% alatti koncentrációjú.

• · · •·· ····

-3 Cukorként általában szacharózt, de más cukrokat, például glükózt, dextrózt és fruktrózt is alkalmazhatunk. Egyes eljárásoknál előnyös lehet, ha a két oldatban különböző cukrot alkalmazunk.

Mindkét oldat tartalmazhat kis mennyiségű ízesítőanyagot, citromsavat, nátrium-citrátot, zsírokat, tejfehérjéket, emulgeálószereket, gázokat, gyümölcspépet, gyümölcslét vagy stabilizálószert.

A találmány körén belül esik az olyan megoldás is, amikor kettőnél több oldatot alkalmazunk, amelyek azonos vagy különböző cukorkoncentrácójúak, és minden oldatot egyedileg az éppen a metastabil határhőmérséklete fölött és éppen az olvadáspontja fölött lévő közötti hőmérséklettartományba hütünk elegyítést megelőzően, feltéve, hogy legalább egy oldat tömény cukoroldat, és legalább egy oldat kevésbé tömény cukoroldat vagy víz.

A találmány szerinti eljárással jellemzően olyan jégkristály-szuszpenziót nyerünk, amely a cukoroldatban 0,5-10 tömeg% jégkristályt tartalmaz. Ez a jégszuszpenzió gyorsan képződik. A képződött jég mennyisége túl alacsony ipari alkalmazásra, például fagylalt vagy vizes-fagylalt előállítására. Ezért egy második fagyasztás! lépés is szükséges a jégszuszpenzió fázistérfogatának növelésére. Ez a második fagyasztás! lépés a jégnek a szuszpenzióban való fázistérfogata növeléséhez szükséges. Ez a második fagyasztás! lépés a keverési lépéssel egyidejűleg történhet. Más megoldás szerint, először előállíthatjuk a találmány szerinti jégkristály-szuszpenziót, majd ezt követően visszük a szuszpenziót megfelelő fagyasztórendszerbe.

Előnyösen bármely megfelelő eszközt használhatunk a lehűtött oldatok keverésére. A különféle keverési eljárások alkalmazása módosítja az előállított kristályok méretét és/vagy alakját.

így használhatunk statikus keveréket, amelyekben egy nem-mozgó mechanikus eszközön annak elrendezése folytán az áthaladó anyagáramok egybeömlenek és gyorsan keverednek. Ennek példájaként említjük a Kenics keverőt. Az ilyen megoldás révén a kapott anyagáram finom jégkristályok szuszpenziója. A

-4találmány körébe tartozik az olyan megoldás is, amely szerint az anyagáramokat egy tartályba, például egy formába visszük, amely adott esetben keverőt tartalmaz. Ezzel a megoldással a szuszpenzió egy hűtőfolyadékba merülő tartályban képződik, így a szuszpenzió nyugalmi állapotban fagy meg.

Egy további megvalósítási mód abban áll, hogy az elegyítési lépést egy dinamikus fagyasztást lehetővé tevő tartályban, például egy kapart felületű hőcserélőben vagy üreges keverőben (cavity transfer mixer) hajtjuk végre. íly módon a jégkristály-szuszpenzió a második fagyasztás! lépést biztosító berendezésben képződik.

Az eljárás nagy számú kis kristályt biztosít a víz tömegében, nem pedig a tároló tartály felületén.

A szuszpenzió anyagáramként való elkészítését követően kapart felületű hőcserélőbe vezethető, ahol a fagyasztás teljessé válik. Ebben a lépésben levegőbevezetést is végezhetünk.

Az oldatok egyikét vagy mindkettőt az elegyítést megelőzően túlhűthetjük. A túlhűtés különösen kis jégkristályok képződését teszi lehetővé.

Túlhűtésen azt értjük, hogy az oldatot a jégnek az oldatban való olvadáspontja alá hűtjük anélkül, hogy jég képződne. Annak érdekében, hogy az oldatot túlhűtsük, a hűtést lassan valósítjuk meg. A túlhűtés bármely ismert eljárással elérhető, vagy megvalósítható az oldatnak olyan rendszerben való hűtésével, amelyben a hűtőközeg hőmérséklete soha nem süllyed az oldat metastabil határhőmérséklete alá.

Annak érdekében, hogy a kívánt fagyasztott édesség végterméket nyerjük, például vizes gyümölcsfagylaltot, fagylaltot, szörbetet, jégkását, a kapott jégkristály-szuszpenziót a fagyasztott édesség komponenseivel keverhetjük. Más megoldás szerint, előnyösen a fagyasztott édesség komponenseit a kiindulási jégkristály-szuszpenzió készítésére alkalmazott oldatok egyikéhez vagy mindkettőbe adagoljuk. Jellemzően a fagyasztott édesség további komponenseit • · · · · · ·

- 5 a vízbe vagy a kevésbé koncentrált cukoroldatba adjuk. Egy további lehetőség, hogy a fagyasztott édesség komponenseit a keverési lépésben adagoljuk be.

A következőkben a találmányt részleteiben ismertetjük példák bemutatásával, a korlátozás szándéka nélkül.

Vizes-fagylalt szuszpenziót készítünk két oldat elegyítésével:

Tömény A szacharóz áramot (30-62 tömeg% szacharóz) egyensúlyi olvadáspontja fölött 0-4 °C hőmérséklettartományban hűtünk. Az oldatot egyensúlyi olvadáspontja fölötti 0-4 °C hőmérséklettartományba hűtött B híg szacharózárammal (0-15 tömeg% szacharóz) elegyítjük. Mindkét anyagáram tartalmazhat kevés színezéket, citromsavat, nátrium-citrátot, gyümölcslevet vagy stabilizálószert, például guárgyantát vagy szentjánoskenyérmag gyantát. A két anyagáramot az (A) tömény és a (B) híg anyagáram 8:1 és 1:2 közötti tömegarányában elegyítjük. Az összes anyagáram 300 kg/óra. Az így kapott kevert anyagáram kezdeti hőmérséklete az egyensúlyi olvadáspont alatti és a víz egy része kristályosodik. Az anyagáram hőmérséklete -18 °C és -3 °C közötti.

Az alkalmazott keverő Kenics statikus csőkeverő (beszerzési helye: Chemineer Ltd, Derby, Anglia) amely egy 2,5 cm átmérőjű, 30 cm hosszúságú csövet tartalmaz. Ez a cső 12 hajlított elemet tartalmaz a cső hosszában a folyadék áramlási irányára párhuzamosan elrendezve, a szomszédos elemekre merőlegesen elhelyezett alternatív elemekkel. Minden hajlított elem különböző irányba forgatja a folyadékáramot.

Egy másik alkalmas keverő a Sulzer típusú keverő (beszerzési helye: Sulzer-Chemtech, Winterhur, Svájc).

Ez a keverés olyan fizikai környezetet hoz létre, amelyben spontán képződnek jégkristályok. Olyan vizes-fagylalt szuszpenzió képződik, amely 0,5-15 tömeg% jeget tartalmaz. 4 párhuzamos mintát készítettünk, az alkalmazott körülményeket az I. és II. táblázatban mutatjuk be. A kapott jégkristály a szuszpenziónak számítás szerint 1-5 tömeg% mennyiségét teszi ki. A második

-6·· · · fagyasztási lépés után kapott végső szerkezet lágy állagú, különbözik a nyugalmi állapotban végzett fagyasztás során kapott dendrites szerkezettől.

I. Táblázat

Példa	A anyagáram	B anyagáram
	Szacharóz koncentráció (tömeg%)	Höméséklet (°C)	Szacharóz koncentráció (tömeg%)	Höméséklet (°C)	Keverési arány (A/B)	Jégtartalom* (tömeg- hányad)
1.	62	-13,5	0	0	1	0,05
II.	50	-7,1	0	0	1,6	0,01
III.	62	-13,5	15	-1,1	0,5	0,02
IV.	55	-9,2	15	-1,1	0,67	0,01

* számított

II. Táblázat

Az alkalmazott oldatok olvadáspontja.

Szacharóz (tömeg%)	°C
nincs	0
15	-1
50	-7,5
55	-9,3
62	-13,8

Ezt az igen kis jégkristályok tömegét tartalmazó szuszpenziót ezután egy második lépésben egy hűtőlégáramos fagyasztóban vagy hasonló berendezésben fagyasztjuk, így olyan vizes-fagylaltot nyerünk, amely nagy számú kis kristály megtartása révén szokatlan szerkezetű. A kapott vizes-fagylaltot az eljárás további szakaszában fagyasztjuk, így kereskedelmi forgalomba hozható vizes-fagylaltot nyerünk. Ez az eljárás további folyamatában, azaz a keverést követően végrehajtott fagyasztás! lépés történhet nyugalmi állapotban, például fagyasztózónán áthaladó formában, vagy történhet mozgás mellett, például kapart • · · · · · ·

-Ί felületű hőcserélőben. A nyugalmi állapotban végrehajtott fagyasztás fagyasztózónájának példájaként említjük a sós-víz fürdőt, amelybe behelyezhetjük a formákat, valamint a fagyasztóalagutat, amelyben igen hideg gázokat alkalmazunk. Az egyes esetekben alkalmazandó pontos fagyasztás! rend a végtermék kívánt szerkezététől és formájától függ.

A fentivel azonos eljárást alkalmazunk gázbevezetéssel készült fagylalt gyártására. A tömény vagy a híg anyagáramba levegőt (vagy bármely más megfelelő gázt) viszünk be a keverési lépést megelőzően. A szuszpenzió teljes terjedelmében kis gázbuborékok oszlanak el, és a fagyott termékbe záródnak.

Az eljárás különösen alkalmas vizes-fagylaltok készítésére, de alkalmazható bármely olyan más élelmiszernél, amelynek egyik komponense jég. így az eljárás alkalmazható tejes-fagylaltok előállításánál is.

V. Példa

Két oldat keverésével vizes-fagylalt alapot készítünk.

Az A tömény szacharóz áramot (62 tömeg%-os) -10,9 °C-ra hűtjük. Ezt 0,3 °C-ra hűtött, 1,4 tömeg% citromsavat, 0,7 tömeg% nátrium-citrátot, 0,3 tömeg% citromaromát tartalmazó vízzel elegyítjük. A két anyagáramot 1:1 tömegarányban keverjük. Az össz-anyagáram 3,3 kg/perc. Keverésre egy 12 elemes Kenics keverőt alkalmazunk. A kilépő anyagáramban, amely -2,1 °C hőmérsékletű, jégkritályokat észlelünk.

VI. Példa

Vizes-fagylalt oldatot készítünk két oldat elegyítésével.

0,45 kg 55 tömeg%-os szacharózoldatot (olvadáspont: -9,2 °C) -7,5 °C-ra hütünk. Az oldathoz -1,7 °C-ra túlhütött 0,5 kg vizet keverünk. A keverést 200 fordulat/perc sebességgel működtetett Rushton turbinával végezzük. Szinte azonnal jégkristályok képződését észleljük az elegyben.

VII. Példa

-12,8 °C hőmérsékletű 60 tömeg%-os szacharóz oldatot 0,1 °C hőmérsékletű vízzel elegyítünk 3:2 tömegarányban 240 fordulat/perc sebességgel működtetett • · · ·

-8Rushton turbina keverőben, az így kapott A anyagáram jégkristály-szuszpenziót tartalmaz.

A B anyagáram összetétele a következő:

víz 53,8 tömeg%, sovány tejpor 25,0 tömeg%, tejzsír 20,0 tömeg%, szentjánoskenyérmag-gyanta 0,4 tömeg%, emulgeálószer 0,8 tömeg%.

A B anyagáramot pasztőrözzük és homogenizáljuk. Az A és B anyagáramokat -2,6 °C hőmérsékleten 1:1 tömegarányban elegyítjük, és a kapott anyagáramba nitrogéngázt vezetünk be, és egyidejűleg nyíróhatásnak tesszük ki, merev terméket nyerünk. Ezt a terméket nyugalmi állapotban -16 °C hőmérsékleten keményítve fagylalt édességet nyerünk.

Claims (9)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás cukoroldatban jégkristályokat tartalmazó szuszpenzió előállítására, azzal jellemezve, hogy egy első tömény cukoroldatot és egy második kevésbé tömény cukoroldatot vagy vizet külön-külön lehűtünk éppen az egyes oldatok metastabil határhőmérséklete fölött és éppen olvadáspontja fölött lévő közötti hőmérséklettartományba, és az oldatokat keverjük, feltéve hogy ha az oldatok egyikét vagy mindkettőt olyan hőmérsékletre hűtjük, amelyen az éppen a metastabil határhőmérséklet fölötti és az olvadáspont alatti hőmérsékletek közötti tartományba esik, az adott oldat túlhűtött.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy első oldatként mintegy 45 tömeg% feletti, előnyösen mintegy 55 tömeg% feletti koncentrációjú tömény cukoroldatot alkalmazunk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy második oldatként vizet vagy kevésbé koncentrált, mintegy 20 tömeg% alatti, előnyösen mintegy 10 tömeg% alatti koncentrációjú cukoroldatot alkalmazunk.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy második oldatként vizet alkalmazunk.
5. 5. Az 1 -4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oldatok legalább egyikét éppen a metastabil határhőmérséklet fölött és az olvadáspont alatt lévő közötti hőmérséklettartományba hűtjük.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy mind az első mind a második oldatot éppen a metastabil határhőmérséklete fölötti és olvadáspontja alatti között lévő hőmérséklettartományba állítjuk be.
7. 7. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy legalább az oldatok egyikét az olvadáspont hőmérsékletére vagy éppen afölé hűtjük.

   -108. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy mind az első, mind a második oldatot a neki megfelelő olvadáspontra vagy éppen afölé hütjük.
8. 9. Eljárás jégkristály-szuszpenziót tartalmazó termék előállítására, azzal jellemezve, hogy az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti szuszpenziót a keverési lépéssel egyidejűleg fagyasztás! lépésnek vetjük alá.
9. 10. Eljárás jégkristály-szuszpenziót tartalmazó termék előállítására, azzal jellemezve, hogy egy az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti szuszpenziót keverést követően fagyasztásnak teszünk ki.