PL214210B1 - Sposób wytwarzania lodów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania lodów.

Istotną cechą użytkową lodów spożywczych jest ich odporność na zmiany temperatury podczas magazynowania i transportu. Odpowiednie procedury pozwalają na zapewnienie stałej, niskiej temperatury lodów na etapie ich magazynowania u producenta, transportu do hurtowni, magazynowania w hurtowni i transportu do punktu sprzedaży detalicznej. Jednak w trakcie magazynowania lodów w punkcie sprzedaży detalicznej, mogą one podlegać szokom termicznym, wynikającym przykładowo z zaniku zasilania lodówek, niedomkniętych drzwi lodówek, czy też z transportu w opakowaniu nie zabezpieczonym termicznie z punktu sprzedaży do konsumenta. Szoki termiczne mogą powodować utratę napowietrzenia lodów i powstawanie kryształków wody, co obniża ich walory organoleptyczne dla konsumenta.

W typowym procesie produkcyjnym lodów z cukru, mleka w proszku, syropu glukozowego, płynnego tłuszczu kokosowego, serwatki w proszku, stabilizatora i wody, przygotowuje się mieszankę, którą poddaje się kolejno procesom homogenizacji, pasteryzacji, chłodzenia, dojrzewania i wstępnego zamrożenia z napowietrzaniem, po czym formuje się wstępnie zamrożoną mieszankę do postaci produktu końcowego, którą hartuje się w tunelu hartowniczym.

Celem uodpornienia lodów na szoki termiczne, do mieszanki lodowej dodaje się stabilizatory, które pozwalają na utrzymanie konsystencji lodów przy wzroście temperatury powyżej -18°C podczas dystrybucji. W typowych procesach produkcyjnych mieszankę lodową poddaje się wstępnemu zamrażaniu do temperatury z zakresu od -3°C do -6°C, przy czym napowietrza się mieszankę od 100% do 170%. Następnie, zamraża się tak przygotowaną mieszankę w tunelu hartowniczym do temperatury średniej -18°C, co oznacza, że temperatura lodów w warstwach zewnętrznych jest niższa od -18°C, lecz temperatura w warstwach wewnętrznych jest wyższa od -18°C.

Obniżenie temperatury poniżej -18°C w całej masie produktu następuje dopiero na etapie magazynowania. Jednak procesy te, w połączeniu ze stosowanymi stabilizatorami, nie zapewniają lodom wystarczającej odporności na wielokrotne szoki termiczne.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania lodów, zapewniającego ich odporność na wielokrotne szoki termiczne.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lodów, w którym z cukru, mleka w proszku, syropu glukozowego, płynnego tłuszczu kokosowego, serwatki w proszku, stabilizatora i wody przygotowuje się mieszankę, którą poddaje się kolejno procesom homogenizacji, pasteryzacji, chłodzenia, dojrzewania i wstępnego zamrożenia z napowietrzaniem, po czym formuje się wstępnie zamrożoną mieszankę do postaci produktu końcowego, którą następnie hartuje się w tunelu hartowniczym, przy czym mieszankę przygotowuje się co najmniej z cukru w ilości od 11,5% do 13,5% wagowo całkowitej masy mieszanki, mleka w proszku w ilości od 4% do 7% wagowo całkowitej masy mieszanki, syropu glukozowego w ilości od 2,5% do 7% wagowo całkowitej masy mieszanki, płynnego tłuszczu kokosowego w ilości od 4,8% do 8% wagowo całkowitej masy mieszanki, serwatki w proszku w ilości od 2,5% do 6,5% wagowo całkowitej masy mieszanki, stabilizatora w ilości od 0,5% do 0,6% wagowo całkowitej masy mieszanki i wody w uzupełnieniu do 100% wagowo całkowitej masy mieszanki, przy czym stabilizator zawiera mono- i diglicerydy w ilości od 55% do 60% wagowo całkowitej masy stabilizatora, gumę guar w ilości od 22% do 25% wagowo całkowitej masy stabilizatora oraz mączkę chleba świętojańskiego w ilości od 15% do 18% wagowo całkowitej masy stabilizatora, po czym mieszankę poddaje się homogenizacji pod ciśnieniem od 14MPa do 17MPa, pasteryzacji w temperaturze od 80°C do 90°C w czasie od 2 s do 30 s, a następnie schładza się mieszankę do temperatury od 3°C do 6°C i przeprowadza się proces dojrzewania w temperaturze od 3°C do 6°C z mieszaniem w czasie od 2 do 4 godzin, po czym napowietrza się mieszankę dodając powietrze w ilości od 100% do 130% objętości mieszanki przed napowietrzaniem i zamrażając mieszankę do temperatury od -4,5°C do -5,5°C, a mieszankę uformowaną do postaci produktu końcowego hartuje się w tunelu hartowniczym w atmosferze powietrza o temperaturze od -35°C do -45°C do temperatury nie wyższej niż -18°C w całej objętości produktu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat linii technologicznej do wytwarzania lodów sposobem według wynalazku, a fig. 2A i 2B oraz fig. 3A i 3B przedstawiają wyniki testu zmiany kształtu.

Sposób wytwarzania lodów według wynalazku może być prowadzony za pomocą linii technologicznej przedstawionej na fig. 1. Do mieszalnika 10, za pomocą urządzeń sterujących, zwanych ogól

PL 214 210 Β1 nie sterownikiem 11, dozowane są ze zbiorników 12 składników sypkich, składniki sypkie takie jak: cukier, mleko w proszku, serwatka w proszku, koncentrat białek, stabilizatory oraz ze zbiorników 13 surowców płynnych, składniki płynne takie jak woda, syrop glukozowy, tłuszcz w płynie. Sterownik 11 odpowiada za dozowanie surowców w ustalonej ilości i kolejności. Całkowity czas mieszania surowców zależy od zastosowanych składników, a mieszanie prowadzi się do momentu dokładnego rozmieszania składników sypkich.

W sposobie według wynalazku stosuje się mieszankę o następującej recepturze:

Cukier:	od 11,5% do 13,5% wagowo całkowitej masy,
Syrop glukozowy 45:	od 2,5% do 7% wagowo całkowitej masy,
Tłuszcz kokosowy w płynie:	od 4,8% do 8% wagowo całkowitej masy,
Serwatka w proszku:	od 2,5% do 6,5% wagowo całkowitej masy,
Koncentrat białek:	od 0% do 3% wagowo całkowitej masy,
Mleko odtłuszczone w proszku:	od 0% do 7% wagowo całkowitej masy,
Barwniki, aromaty:	od 0,05% do 0,5% wagowo całkowitej masy,
Stabilizator:	od 0,5% do 0,6% wagowo całkowitej masy,
Woda:	w uzupełnieniu do 100% wagowo całkowitej masy.

Jako stabilizator stosuje się mieszankę mono- i diglicerydów w ilości od 55% do 60% wagowo masy stabilizatora oraz substancji hydrokoloidalnych w ilości co najmniej od 40% do 55% wagowo masy stabilizatora, przy czym jako substancje hydrokoloidalne stosuje się gumę guar w ilości od 22% do 25% wagowo masy stabilizatora oraz mączkę chleba świętojańskiego w ilości od 15% do 18% wagowo masy stabilizatora. Mono- i diglicerydy jako emulgatory służą do emulgowania tłuszczu, powodując lepsze rozpadanie cząstek tłuszczu i łączenie z innymi składnikami, głównie białkami. Natomiast guma guar i mączka chleba świętojańskiego są właściwymi stabilizatorami mającymi wpływ na zmiany zachodzące w pęcherzykach powietrza, zapobiegają ich rozpadaniu lub łączeniu się. Rozpadanie lub łączenie pęcherzyków powietrza powoduje utratę objętości lodów podczas wahań temperatury w trakcie dystrybucji.

Przygotowana w mieszalniku 10 mieszanka lodowa podawana jest do homogenizatora 14, w którym następuje ujednolicenie (homogenizacja) mieszanki poprzez wymieszanie cząsteczek wody i cząsteczek tłuszczu i zintensyfikowanie działania emulgatora. Dla mieszanki o podanej powyżej recepturze homogenizację przeprowadza się pod ciśnieniem w zakresie 14-17 MPa. Następnie, mieszankę poddaje się pasteryzacji w wymienniku ciepła 15, której celem jest wyeliminowanie lub co najmniej zmniejszenie ilości drobnoustrojów w produkcie, dezaktywacja enzymów powodujących niepożądane zmiany i dokładne wymieszanie składników. Pasteryzację prowadzi się w temperaturze od 80°C do 90°C w czasie od 2 s do 30 s (pasteryzacja typu VHT - Very High Temperaturę). Po zakończeniu pasteryzacji, w tym samym wymienniku ciepła 15, mieszankę schładza się do temperatury od 3°C do 6°C. Schłodzoną mieszankę umieszcza się w dojrzewalniku 16, który stanowi zbiornik z mieszadłem. W temperaturze od 3°C do 6°C miesza się mieszankę w czasie od 2 do 4 godzin, przy czym w trakcie mieszania mieszanka zwiększa swą lepkość, w wyniku pęcznienia białek i żelowania stabilizatora. Na tym etapie mogą zostać dodane dodatkowe składniki recepturowe, takie jak aromaty, barwniki i/lub wsady owocowe. Dojrzałą mieszankę lodową tłoczy się do freezera 17, w którym jest zamrażana do temperatury od -4,5°C do -5,5°C i napowietrzana od 100% do 130% objętości mieszanki przed napowietrzaniem, dzięki czemu uzyskuje odpowiednią gładkość, miękkość i puszystość. Freezer 17, to jest maszyna do wstępnego zamrażania lodów, ma postać poziomego cylindra o podwójnych ściankach, pomiędzy którymi znajduje się czynnik chłodzący, z obracającym się wewnątrz wałem. Mieszanka zamarza na ściankach cylindra, z których jest zeskrobywana.

Do cylindra podawane jest powietrze, które w wyniku ciągłego mieszania napowietrza mieszankę. Po zamrożeniu mieszanka ma konsystencję półgęstą. W trakcie tego procesu zamrożeniu podlega około 40% wody zawartej w mieszance. Następnie, w dozowniku 18 nadaje się mieszance końcowy kształt, dozując ją do opakowań końcowych, takich jak kubeczki, pudełka lub formując określone kształty, na przykład lody typu rolady i tym podobne. Napełnione opakowania przenoszone są do tunelu hartowniczego 19, w którym w atmosferze powietrza o temperaturze od -35°C do -45°C produkty uzyskują temperaturę poniżej -18°C w całej objętości. Zastosowanie tak niskiej temperatury powietrza chłodzącego i dobór odpowiednich parametrów tunelu, pozwalających na umieszczenie go w ciągu technologicznym, pozwala na schłodzenie produktu w postaci kostki lodów o objętości 1 litra w czasie około 70 min. W tunelu hartowniczym 19 zamrożona zostaje pozostała część wody w mieszance. Tak

PL 214 210 Β1 schłodzone lody przesyła się następnie do komór chłodniczych 20, w których są magazynowane w temperaturze około -25°C i gotowe do wprowadzenia do obrotu.

Lody wytworzone opisanym powyżej sposobem, z mieszanki o podanej recepturze, charakteryzują się dużą odpornością na wielokrotne szoki termiczne, co opisano poniżej.

W trakcie badania porównano kostkę lodów o objętości 1 litra wykonaną z mieszanki ze znanym, typowym stabilizatorem, którą określono jako mieszankę A i z mieszanki zgodnej z niniejszym wynalazkiem, którą określono jako mieszankę B. Podczas przeprowadzanych testów zastosowano dwa rodzaje procesu technologicznego.

W pierwszym procesie, masę schłodzoną we freezerze do temperatury -3,8°C zadozowano do pojemnika o objętości 1 I i hartowano w standardowym tunelu hartowniczym, gdzie po wyjściu z tunelu lody w zewnętrznych warstwach miały temperaturę -21 °C, natomiast w środkowej części miały temperaturę -10°C. Ponadto temperatura masy po freezerze osiągnęła temperaturę -3,8°C.

W drugim procesie, masę schłodzoną we freezerze do temperatury -5°C zadozowano do pojemnika o objętości 1 I i hartowano w tunelu hartowniczym, gdzie po wyjściu z tunelu lody w całej objętości miały temperaturę -19°C.

Zawartość pozostałych substancji i parametry poszczególnych etapów technologicznych dla mieszanek A i B w obu procesach były identyczne.

Składniki mieszanki:

Cukier:	12% wagowo całkowitej masy,
Syrop glukozowy 45:	7% wagowo całkowitej masy,
Tłuszcz kokosowy w płynie:	8% wagowo całkowitej masy,
Serwatka w proszku:	2,5% wagowo całkowitej masy,
Mleko odtłuszczone w proszku:	7% wagowo całkowitej masy,
Stabilizator:	0,5% wagowo całkowitej masy,
Woda:	w uzupełnieniu do 100% wagowo całkowitej masy.

W mieszance A jako stabilizatora użyto mono- i diglicerydów w ilości 65% wagowo całkowitej masy stabilizatora, gumy guar w ilości 15% wagowo całkowitej masy stabilizatora i mączki chleba świętojańskiego w ilości 20% wagowo całkowitej masy stabilizatora.

W mieszance B jako stabilizatora użyto mieszankę: mono- i diglicerydów w ilości 60% wagowo całkowitej masy stabilizatora, gumy guar w ilości 22% wagowo całkowitej masy stabilizatora oraz mączki chleba świętojańskiego w ilości 18% wagowo całkowitej masy stabilizatora.

Badane produkty w opakowaniach umieszczono w komorze chłodniczej o temperaturze -25°C na 48 godzin. Następnie zostały na 24 godzin przeniesione do lodówki, tak zwanej bonety, o temperaturze wewnętrznej -20°C, umieszczonej w pomieszczeniu o temperaturze 20°C. Następnie, wykonano dziesięć następujących cykli:

- przeniesienie lodów na 1 godzinę poza lodówkę do temperatury 20°C,

- przeniesienie lodów na 4 godziny do lodówki do temperatury -20°C,

- przeniesienie lodów na 1 godzinę poza lodówkę do temperatury 20°C,

- przeniesienie lodów na 20 godzin do lodówki do temperatury -20°C.

Następnie, lody umieszczono bez opakowania na siatce w pomieszczeniu o temperaturze 20°C, po czym przeprowadzono test pierwszej kropli, test zmiany kształtu i pomiar odcieku. W teście pierwszej kropli badano czas, po którym pod siatkę spadła pierwsza kropla odcieku topniejących lodów. W pomiarze odcieku badano ilość odcieku po 60, 90 i 120 minutach.

Wyniki testu zmiany kształtu po 120 minutach dla lodów wytworzonych według pierwszego procesu technologicznego przedstawiono na fig. 2A i 2B odpowiednio dla mieszanek A i B.

Wyniki pozostałych testów dla lodów wytworzonych według pierwszego procesu technologicznego przedstawia poniższa tabela:

Nazwa	Mieszanka A	Mieszanka B
Pierwsza kropla po [min]	25	39
Ilość odcieku [ml] po 60 min	3,2	2,1
Ilość odcieku [ml] po 90 min	19,3	7,9
Ilość odcieku [ml] po 120 min	36	22,3

PL 214 210 Β1

Wyniki testu zmiany kształtu po 120 minutach dla lodów wytworzonych według drugiego procesu technologicznego przedstawiono na fig. 3A i 3B odpowiednio dla mieszanek A i B. Wyniki pozostałych testów dla lodów wytworzonych według drugiego procesu technologicznego przedstawia poniższa tabela:

Nazwa	Mieszanka A	Mieszanka B
Pierwsza kropla po [min]	31	55
Ilość odcieku [ml] po 60 min	2,8	0,3
Ilość odcieku [ml] po 90 min	11,0	2,8
Ilość odcieku [ml] po 120 min	30,8	13,7

Widać wyraźnie, że produkt wytworzony z mieszanki B podlega znacznie wolniejszemu topnieniu i deformacjom niż produkt z mieszanki A dla obydwu procesów zamrażania wstępnego i hartowania. Jak widać na fig. 2A, 3A, krawędzie 31 A, 41A kostki z mieszanki A zostały rozmyte, natomiast jak widać na fig. 2B, 3B krawędzie 31B, 41B kostki z mieszanki B pozostają względnie ostre, odpowiadające krawędziom pudełka, w którym była umieszczona kostka.

Ponadto, na podstawie wyników testu pierwszej kropli i ilości odcieku należy zauważyć, że produkt wytworzony z mieszanki B przy zastosowaniu drugiego procesu zamrażania wstępnego i hartowania, to jest procesu będącego przedmiotem wynalazku, jest bardziej odporny na szoki termiczne względem produktu wytworzonego z mieszanki B przy zastosowaniu pierwszego procesu zamrażania wstępnego i hartowania, to jest standardowo stosowanego procesu.

W sposobie według wynalazku zastosowano stabilizator o większej, niż standardowo stosowanej, proporcji substancji stabilizujących pęcherzyki powietrza, to jest większej ilości wagowo gumy guar i mączki chleba świętojańskiego w stosunku do mono- i diglicerydów stanowiących emulgator oraz zastosowano specyficzną metodę zamrażania wstępnego i hartowania, w której masa po wyjściu z freezera ma temperaturę od -4,5°C do -5,5°C, natomiast proces hartowania prowadzi się w atmosferze powietrza o temperaturze od -35°C do -45°C w tunelu o odpowiednio dobranych parametrach pozwalających na umieszczenie go w ciągu technologicznym, do temperatury nie wyższej niż -18°C w całej objętości produktu. Dzięki takim proporcjom mieszanki i zastosowaniu odpowiednich parametrów procesu technologicznego uzyskano lody o istotnie zwiększonej odporności na szoki termiczne.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania lodów, w którym z cukru, mleka w proszku, syropu glukozowego, płynnego tłuszczu kokosowego, serwatki w proszku, stabilizatora i wody przygotowuje się mieszankę, którą poddaje się kolejno procesom homogenizacji, pasteryzacji, chłodzenia, dojrzewania i wstępnego zamrożenia z napowietrzaniem, po czym formuje się wstępnie zamrożoną mieszankę do postaci produktu końcowego, którą następnie hartuje się w tunelu hartowniczym, znamienny tym, że mieszankę przygotowuje się co najmniej z cukru w ilości od 11,5% do 13,5% wagowo całkowitej masy mieszanki, mleka w proszku w ilości od 4% do 7% wagowo całkowitej masy mieszanki, syropu glukozowego w ilości od 2,5% do 7% wagowo całkowitej masy mieszanki, płynnego tłuszczu kokosowego w ilości od 4,8% do 8% wagowo całkowitej masy mieszanki, serwatki w proszku w ilości od 2,5% do 6,5% wagowo całkowitej masy mieszanki, stabilizatora w ilości od 0,5% do 0,6% wagowo całkowitej masy mieszanki i wody w uzupełnieniu do 100% wagowo całkowitej masy mieszanki, przy czym stabilizator zawiera mono- i diglicerydy w ilości od 55% do 60% wagowo całkowitej masy stabilizatora, gumę guar w ilości od 22% do 25% wagowo całkowitej masy stabilizatora oraz mączkę chleba świętojańskiego w ilości od 15% do 18% wagowo całkowitej masy stabilizatora, po czym mieszankę poddaje się homogenizacji pod ciśnieniem od 14 MPa do 17 MPa, pasteryzacji w temperaturze od 80°C do 90°C w czasie od 2 s do 30 s, a następnie schładza się mieszankę do temperatury od 3°C do 6°C i przeprowadza się proces dojrzewania w temperaturze od 3°C do 6°C z mieszaniem w czasie od 2 do 4 godzin, po czym napowietrza się mieszankę dodając powietrze w ilości od 100% do 130% objętości mieszanki przed napowietrzaniem i zamrażając mieszankę do temperatury od -4,5°C do -5,5°C, a mieszankę uformowaną do postaci produktu końcowego hartuje się w tunelu hartowniczym w atmosferze powietrza o temperaturze od -35°C do -45°C do temperatury nie wyższej niż -18°C w całej objętości produktu.