PL219573B1 - Sposób wytwarzania lodów w kuwetach - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania lodów w kuwetach.

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 odpowiedniej konsystencji lodów przy wzroście temperatury powyżej -18°C podczas dystrybucji. W typowych procesach produkcyjnych mieszankę lodową poddaje się homogenizacji pod ciśnieniem od 14 MPa do 17 MPa oraz pasteryzacji w temperaturze od 80 do 90°C w czasie od 2 do 80 s. Następnie mieszankę schładza się do temperatury od 3 do 6°C i w takim zakresie temperatur przeprowadza się proces dojrzewania z jednoczesnym mieszaniem w czasie od 2 do 4 godzin, w trakcie którego do mieszanki mogą być dodane dodatkowe składniki recepturowe, na przykład aromaty. Dojrzałą mieszankę lodową tłoczy się do frezera, w którym zamraża się ją do temperatury od -4,5 do -5,5°C i napowietrza się w zakresie od 100 do 120%. Następnie mieszankę uformowaną do postaci produktu końcowego hartuje się w tunelu w atmosferze powietrza o temperaturze od -40 do -42°C przez 60 minut do temperatury nie wyższej niż -18°C w warstwach zewnętrznych, podczas gdy temperatura w warstwach wewnętrznych loda jest wyższa od -18°C. Obniżenie temperatury poniżej -18°C w całej masie produktu następuje dopiero na etapie magazynowania w temperaturze ok. -20°C. Czas potrzebny do uzyskania temperatury w całej objętości loda we wszystkich warstwach palety, na której składowane są lody, wynosi ok. 48 h. Tak długi czas zamrażania powoduje jednak niekorzystne zmiany w strukturze gotowego produktu, gdyż wymrażająca się wolno pozostała część wody ma tendencje do tworzenia dużych kryształów, co nie zapewnia wystarczającej gładkości, kremistości oraz odporności na wielokrotne szoki termiczne.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania lodów w kuwetach o właściwej gładkości, kremistości i odporności na wielokrotne szoki termiczne.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lodów w kuwetach, w którym z cukru, mleka w proszku, syropu glukozowego, płynnego tłuszczu kokosowego, serwatki w proszku, stabilizatora, wody oraz aromatów i barwników przygotowuje się mieszankę, którą poddaje się kolejno procesom homogenizacji, pasteryzacji, chłodzenia, dojrzewania z mieszaniem i wstępnego zamrażania z napowietrzaniem, po czym formuje się wstępnie zamrożoną mieszankę do postaci produktu końcowego, który następnie pakuje się do kuwety i wstępnie hartuje się w tunelu hartowniczym, charakteryzujący się tym, że po hartowaniu kuwety z lodami kieruje się do komory hartowniczo-magazynowej, w której prowadzi się trójfazowe zamrażanie w trzech sekcjach komory, przy czym w pierwszej sekcji komory kuwety z lodami ładuje się na regały i przez czas potrzebny do zapełnienia regałów przechowuje się je w temperaturze powietrza równej -20°C, następnie po zapełnieniu regału przesuwa się zapełniony regał do drugiej sekcji, w której kuwety z lodami mrozi się w temperaturze od -47°C do -50°C w czasie potrzebnym do uzyskania temperatury nie wyżej niż -18°C w całej objętości loda, po czym w sekcji trzeciej w temperaturze powietrza równej -25°C kuwety z lodami magazynuje się do momentu przekazania ich do magazynu wyrobów gotowych.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat linii technologicznej do wytwarzania lodów sposobem według wynalazku, Fig. 2 przedstawia schematycznie poszczególne fazy mrożenia lodów w komorze hartowniczo-magazynowej, a Fig. 3A i 3B oraz Fig. 4A i 4B przedstawiają wyniki testu zmiany kształtu.

PL 219 573 B1

Sposób wytwarzania lodów według wynalazku może być prowadzony za pomocą linii technologicznej przedstawionej na Fig. 1. Do mieszalnika 10, za pomocą urządzeń sterujących, zwanych ogólnie sterownikiem 11, dozowane są ze zbiorników składników sypkich 12, składniki sypkie takie jak: cukier, mleko w proszku, serwatka w proszku, koncentrat białek, stabilizatory oraz ze zbiorników surowców płynnych 13, 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
Syrop glukozowy 45:	od
Tłuszcz kokosowy w płynie:	od
Serwatka w proszku:	od
Koncentrat białek:	od
Mleko odtłuszczone w proszku:	od
Barwniki, aromaty:	od
Stabilizator:	od
Woda:	w u

12% do 14% wagowo całkowitej masy

2,5% do 7% wagowo całkowitej masy

8% do 13% wagowo całkowitej masy

2,5% do 6,5% wagowo całkowitej masy

0% do 3% wagowo całkowitej masy

2% do 7% wagowo całkowitej masy

0,05% do 0,5% wagowo całkowitej masy

0,5% do 0,6% wagowo całkowitej masy zupełnieniu 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 45% 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 20% 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 Temperature). 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 120% objętości mieszanki przed napowietrzaniem, dzięki czemu uzyskuje odpowiednią gładkość, miękkość i puszystość. Freezer 17, to znaczy 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. Następnie w dozowniku 18 nadaje się mieszance końcowy kształt, dozując ją do kuwet. Napełnione kuwety przenoszone są do tunelu hartowniczego 19, w którym w atmosferze powietrza o temperaturze od 40°C do -42°C produkty są hartowane przez 60 minut i uzyskują temperaturę poniżej -18°C w zewnętrznych warstwach produktów wymrażając w ten sposób około 35% wody. Tak schłodzone lody przesyła się następnie do komory hartowniczo-magazynowej 20, wyposażonej w trzy sekcje, w której odbywa się trzyfazowe zamrażanie.

PL 219 573 B1

Fig. 2 przedstawia schematycznie fazy mrożenia lodów w poszczególnych sekcjach komory hartowniczo-magazynowej. W pierwszej sekcji komory, kuwety z lodami załadowuje się na regały i przez czas potrzebny do zapełnienia regałów wstępnie mrozi się je w temperaturze powietrza równej -20°C. Następnie po zapełnieniu regału, automatycznie przesuwa się regały do drugiej sekcji, w której kuwety z lodami mrozi się w temperaturze od -47°C do -50°C w czasie potrzebnym do uzyskania temperatury nie wyżej niż -18°C w całej objętości loda. Przykładowo lody w kuwetach o pojemności 5 litrów mrozi się przez okres od 3,5 h do 4,5 h, a lody w kuwetach o pojemności 2,5 I mrozi się przez okres od 1,5 h do 3 h. W sekcji trzeciej w temperaturze powietrza równej -25°C kuwety z lodami rozładowuje się. Następnie lody pakuje się w opakowania zbiorcze, paletyzuje i magazynuje do momentu przekazania ich do magazynu wyrobów gotowych lub do momentu wprowadzenia ich do obrotu. Lody w magazynie wyrobów gotowych składowane są w komorach chłodniczych 21 w temperaturze około -25°C i gotowe do wprowadzenia do obrotu lub mogą pozostać w trzeciej sekcji komory hartowniczomagazynowej do momentu wprowadzenia ich do obrotu.

Lody wytworzone opisanym powyżej sposobem, z mieszanki o podanej recepturze, charakteryzują się dobrymi walorami użytkowymi takimi jak gładkość i kremistość dzięki dużej odporności na wielokrotne szoki termiczne, co opisano poniżej.

W trakcie badania porównano lody w kuwetach o objętości 5 litrów oraz 2,5 litra otrzymane tradycyjną technologią, którą określono jako technologię A, z produktem otrzymanym technologią według niniejszego wynalazku, którą określono jako technologię B.

W tradycyjnym procesie, masę schłodzoną we freezerze do temperatury -4,5°C zadozowano do kuwet o objętości 5 I i 2,5 I i hartowano w standardowym tunelu hartowniczym, gdzie po wyjściu z tunelu lody w zewnętrznych warstwach miały temperaturę -18,5°C, natomiast w środkowej części miały temperaturę -6°C.

W procesie według wynalazku, masę schłodzoną we freezerze do temperatury -5°C zadozowano do kuwet o objętości 5 I i 2,5 I i mrożono w komorze hartowniczo-magazynowej, gdzie po wyjściu z komory lody w środkowej części miały temperaturę -19°C.

Zawartość poszczególnych substancji wchodzących w skład obu mieszanek i pozostałe parametry poszczególnych etapów technologicznych były identyczne.

Składniki mieszanki:

Cukier:

Syrop glukozowy 45:

Tłuszcz kokosowy w płynie:

Serwatka w proszku:

Mleko odtłuszczone w proszku Stabilizator:

Woda:

12% wagowo całkowitej masy

4,5% wagowo całkowitej masy

10% wagowo całkowitej masy

2,5% wagowo całkowitej masy

5% wagowo całkowitej masy

0,5% wagowo całkowitej masy w uzupełnieniu do 100% wagowo całkowitej masy

Jako stabilizatora użyto mieszanki mono- i diglicerydów w ilości 57% wagowo masy stabilizatora oraz substancji hydrokoloidalnych w ilości 43% wagowo masy stabilizatora, przy czym jako substancje hydrokoloidalne zastosowano gumę guar w ilości 25% wagowo masy stabilizatora oraz mączkę chleba świętojańskiego w ilości 18% wagowo masy stabilizatora całkowitej masy stabilizatora.

Badane produkty w opakowaniach umieszczono w komorze chłodniczej o temperaturze -25°C na 48 godz. Następnie lody zostały na 24 godz. przeniesione do lodówki, tzw. bonety, o temperaturze wewnętrznej -20°C, umieszczonej w pomieszczeniu o temperaturze 22°C. Następnie wykonano dziesięć następujących cykli:

- przeniesienie lodów na 1 godz. poza lodówkę do temperatury 22°C,

- przeniesienie lodów na 4 godz. do lodówki do temperatury -19°C,

- przeniesienie lodów na 1 godz. poza lodówkę do temperatury 22°C,

- przeniesienie lodów na 20 godz. do lodówki do temperatury -19°C.

Następnie lody umieszczono bez opakowania na siatce w pomieszczeniu o temperaturze 22°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 min. Oceniono także gładkość i kremistość lodów przed i po szokach termicznych.

PL 219 573 B1

Wyniki testu zmiany kształtu po 120 min. dla lodów, w kuwetach o pojemności 5 I., przedstawiono na Fig. 3A i 3B odpowiednio dla technologii A i B. Wyniki pozostałych testów dla lodów wytworzonych według technologii A i B przedstawia poniższa tabela:

Nazwa	Technologia A	Technologia B
Pierwsza kropla po [min]	35	69
Ilość odcieku [ml] po 60 min	3,7	0
Ilość odcieku [ml] po 90 min	18	2,0
Ilość odcieku [ml] po 120 min	33,7	9,1

Wyniki testu zmiany kształtu po 120 min. dla lodów w kuwetach o pojemności 2,5 I., przedstawiono na Fig. 4A i 4B odpowiednio dla technologii A i B. Wyniki pozostałych testów dla lodów wytworzonych według technologii A i B przedstawia poniższa tabela:

Nazwa	Technologia A	Technologia B
Pierwsza kropla po [min]	42	66
Ilość odcieku [ml] po 60 min	4,8	0
Ilość odcieku [ml] po 90 min	23	2,2
Ilość odcieku [ml] po 120 min	49	10,3

Widać wyraźnie, że produkt wytworzony według technologii B podlega znacznie wolniejszemu topnieniu i deformacjom niż produkt wytworzony według technologii A. Jak widać na Fig. 3A, 4A, krawędzie 31A, 41A kostki wytworzonej według technologii A zostały rozmyte, natomiast jak widać na Fig. 3B, 4B krawędzie 31B, 41B kostki z mieszanki B pozostają względnie ostre, odpowiadające krawędziom kuwety, w której była umieszczona kostka.

Na podstawie wyników testu pierwszej kropli i ilości odcieku należy zauważyć, że produkt wytworzony według technologii B przy zastosowaniu trzyfazowego mrożenia w komorze hartowniczo-magazynowej podzielonej na trzy sekcje jest bardziej odporny na szoki termiczne względem produktu wytworzonego według technologii A wykorzystującej tradycyjne jednofazowe mrożenie w komorze hartowniczej, a także charakteryzuje się większą kremistością i gładkością. Kremistość i gładkość uzyskano na skutek szybkiego wymrażania wody w produkcie co zapobiegło tworzeniu kryształów o dużych rozmiarach.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania lodów w kuwetach, w którym z cukru, mleka w proszku, syropu glukozowego, płynnego tłuszczu kokosowego, serwatki w proszku, stabilizatora, wody oraz aromatów i barwników przygotowuje się mieszankę, którą poddaje się kolejno procesom homogenizacji, pasteryzacji, chłodzenia, dojrzewania z mieszaniem i wstępnego zamrażania z napowietrzaniem, po czym formuje się wstępnie zamrożoną mieszankę do postaci produktu końcowego, który następnie pakuje się do kuwety i wstępnie hartuje się w tunelu hartowniczym, znamienny tym, że po hartowaniu kuwety z lodami kieruje się do komory hartowniczo-magazynowej, w której prowadzi się trójfazowe zamrażanie w trzech sekcjach komory, przy czym w pierwszej sekcji komory kuwety z lodami ładuje się na regały i przez czas potrzebny do zapełnienia regałów przechowuje się je w temperaturze powietrza równej -20°C, następnie po zapełnieniu regału przesuwa się zapełniony regał do drugiej sekcji, w której kuwety z lodami mrozi się w temperaturze od -47°C do -50°C w czasie potrzebnym do uzyskania temperatury nie wyżej niż -18°C w całej objętości loda, po czym w sekcji trzeciej w temperaturze powietrza równej -25°C kuwety z lodami magazynuje się do momentu przekazania ich do magazynu wyrobów gotowych.