История развития и технология производства соков

Исследование процесса охлаждения фруктовых соков льдом.

Расчет расхода льда

 

по дисциплине «Холодильная техника и технология»

для студентов специальности 271200 – Технология продуктов общественного питания

 

Цель работы: Познакомиться с технологией охлаждения соков и других напитков. Охладить выданные соки льдом. Рассчитать расход льда, продолжительность процесса и сравнить расчетные данные с экспериментальными

 

Теоретическая часть

 

Как известно, каждому человеку рекомендуется выпивать не менее 2 литров жидкости в день в любое время года. И не важно, что это – чай или кофе, пиво или вино, минеральная вода или сок. Жидкость, которую пьют люди, зависит не только от вкусовых предпочтений, но и от времени года. Зимой чаще пьют горячие напитки (чай, кофе и др.), летом – что-то холодное. Когда жарко норма потребления жидкости увеличивается. Именно поэтому лето – это время небольших и средних кафе и баров, количество которых увеличивается в геометрической прогрессии.

Напитки всегда были и будут одной из самых прибыльных статей в продуктовом бизнесе и общественном питании. Все, наверное, со мной согласятся, что любая беседа лучше протекает за чашечкой кофе или стаканом сока.

 

История развития и технология производства соков

В настоящее время установлено, что зарождение основ технологии производства соков относится к 1869 году, когда Цэлс, американский аптекарь, приготовил виноградный сок из гибридного сорта винограда Конкорд. С тех пор технология приготовления этого сока не утратила своей актуальности, и его промышленное производство достигло больших размеров. Позже, и в особенности после второй мировой войны, промышленное производство фруктовых соков получило широкое развитие во многих странах мира.

В настоящее время соки приготавливают практически из всех спелых свежих овощей, ягод и фруктов. В процессе приготовления соков ягоды и фрукты освобождают от черенков и чашелистиков, промывают в холодной проточной воде, отцеживают и измельчают. Соки содержат почти те же питательные вещества, что и свежие плоды и ягоды.

Сок отделяется механическим способом или нагреванием ягод и фруктов. После отжатия сока к оставшейся мезге, как правило, добавляют 10% теплой кипяченой воды, смешивают и вторично выжимают. Получившийся сок используют для приготовления различных напитков.

Промышленная установка стерилизации и охлаждения сока включает в себя емкость для сока, насосы центробежные нержавеющие, секции регенерации, стерилизации, выдерживатель и секцию охлаждения. Кроме того, она оснащена приборами автоматического регулирования давления сока и пара, температуры стерилизации и охлаждения.

Подготовка продукта к розливу происходит следующим образом. Фильтрованный сок из емкости центробежным насосом подается в секцию регенерации, где подогревается до температуры 75 – 80 °С встречным потоком сока, поступающего в эту же секцию из стерилизатора. Стерильный и нестерильный соки в секции регенерации не смешиваются, т.к. проходят по разным каналам. Подогретый сок из регенератора поступает в секцию стерилизации, где нагревается паром до температуры 110 – 115 °С. Сок, нагретый в секции стерилизации, поступает в выдерживатель, который служит для увеличения времени стерилизации. Время прохождения сока через стерилизатор и выдерживатель – 90 секунд.

После выдерживателя сок поступает снова в секцию регенерации, где частично охлаждается холодным соком, и проходит дальше в секцию охлаждения водой. После охлаждения до температуры 25 – 30 °С сок поступает на розлив.

На машину розлива сока в пакеты сок подается в количестве, превышающем производительность машины на 10% (потери на розлив).

Данная технологическая схема позволяет снизить на 50% расход пара за счет подогрева холодного сока горячим в секции регенерации и уменьшить на 30% расход питьевой воды на охлаждение за счет частичного охлаждения горячего сока холодным в секции регенерации и автоматической регулировки подачи воды на охлаждение в зависимости от температуры продукта на выходе из охладителя.

В зависимости от способа производства различают соки осветленные (прозрачные), полупрозрачные (в процессе хранения образуется осадок), непрозрачные (соки с мякотью), концентрированные (содержащие 70 % сухих веществ).

Хранят соки в складских помещениях при температуре от 0 до 10 °С.

 

Оборудование для охлаждения напитков

Продажа напитков не требует больших капиталовложений. Тип и количество оборудования прямо зависят от погоды – если на улице просто тепло будет достаточно и холодильника, если жарко, то без морозильной камеры не обойтись. Но как показывает практика, в холодильнике соки хранят редко. Это объясняется габаритами их упаковок. Приготовление же напитков требует особого оборудования.

Холодильная техника представлена не только холодильниками и морозильниками, но и устройствами для охлаждения соков и других напитков. Это целый класс устройств-охладителей, которые практически не используются в быту, зато заметно облегчают жизнь любого кафе или ресторатора. Например, при торговле соками активно используются сокоохладители, для охлаждения пива "на розлив" применяются премиксы, для газированной воды – постмиксы.

 

Так для продажи прохладительных напитков в теплое время года идеально подходят сокоохладители на одну, две или три емкости. Наибольшее распространение сейчас получили сокоохладители, предназначенные для охлаждения, перемешивания и порционного розлива соков и напитков. Подобные устройства прочно вошли в нашу жизнь и стали излюбленными позициями не только для летних кафе, но и для заведений быстрого питания (фаст-фуда). Основная задача этого оборудования состоит в сохранении аромата сока, морса или нектара и охлаждении именно до той оптимальной температуры, при которой их потребление доставит максимум удовольствия. Аппараты гарантируют охлаждение напитков в кратчайшие сроки с наименьшими затратами, а их небольшие габариты позволяют добиться экономии рабочего места. Такие охладители довольно привлекательно смотрятся в интерьерах самых различных торговых заведений и дают возможность эффектно продемонстрировать напиток "в движении", тем самым невольно побуждая посетителей сделать заказ.

Таким образом, сокоохладитель выполняет сразу несколько функций:

· это прекрасная витрина. Вид сока в запотевших емкостях охладителя, при определенных погодных условиях, способен увеличить реализацию в 2-3 раза;

· сокоохладитель снижает температуру напитка не хуже холодильника, при этом он занимает меньше места.

JOLLY 10/2 охладитель соков. BRAS, ИТАЛИЯ

Сокоохладитель – это простой аппарат, без всякой электроники. Конструкция этих аппаратов состоит из охлаждающего элемента и перемешивающего устройства, позволяющего избежать образования пены. На дне емкости есть небольшой лопастной вентилятор, который закручивает жидкость по спирали, и она циркулирует.

Есть аппараты, у которых лопасти вентилятора крутятся внутри емкости.

Специалисты рекомендуют перемешивать все соки. Объясняется это тем, что если напитки не перемешивать постоянно, температура жидкости в разных точках объема будет отличаться, а соки, приготовленные из сухого концентрата, могут изменить внешний вид или вообще расслоиться на фракции. Перемешивание дает еще один плюс – движение всегда привлекает человека. Чтобы покупатель что-то купил, это должно ему сначала понравиться.

Практически все охладители оборудованы дозатором. Это позволяет контролировать выливание жидкости. Не каждый покупатель будет шумно возмущаться по поводу недолива сока, он, просто, больше у Вас ничего не купит. На этом нельзя экономить, сейчас наоборот стараются на 10-15 грамм увеличить порцию: на себестоимости это не сказывается, а покупатели рады. Автоматические дозаторы используются крайне редко, так как из-за этого конструкция подорожает.

Классифицируются сокоохладители по объему (от 3 до 20 литров) и количеству емкостей (от 1 до 4). На корпус, выполненный из нержавеющей стали, монтируются от одной до четырех емкостей, сделанных из пищевого поликарбоната, в каждую из которых заливается своя разновидность напитка (кстати, в данных аппаратах рекомендуется использовать осветленные соки или напитки, получаемые путем растворения концентратов в воде). Емкости различаются по литражу и могут быть вместимостью от 3 до 20 литров. У небольших предприятий наибольшей популярностью пользуются компактные модели с 2 и 3 емкостями по 5 литров каждая. По стоимости они дешевле своих более вместительных аналогов.

Особо большой разницы в функциональных характеристиках больших и малых по объемам сокоохладителей нет. Единственное в чем охладитель с большим объемом лучше, так это время охлаждения сока после долива. После долива 3-4 литров сока, температура поднимется на несколько градусов, но это практически незаметно, кроме того, сок охлаждается достаточно быстро. Несмотря на то, что в охладители с малым объемом приходится чаще доливать соки, приобретение таких аппаратов вполне оправданно, поскольку низкая цена установки предполагает использование менее мощного и, соответственно, недорогого компрессора (чем больше емкость, тем мощнее нужен компрессор).

Сегодня достаточно много заведений предлагают "фреш", то есть свежевыжатый сок. Для этого устанавливают соковыжималки, которые бывают двух видов: для приготовления сока из цитрусовых и для корнеплодов и твердых фруктов. Натуральный сок, приготовленный на глазах у покупателя, вызывает больше доверия. Кроме того, свежеприготовленные соки содержат больше витаминов, чем консервированные. Поэтому "фреш" пользуются сейчас большой популярностью.

Существуют автоматы для продажи охлажденных, осветленных натуральных соков в стаканы разового пользования. Такие автоматы можно устанавливать в закрытых помещениях предприятий торговли и общественного питания, а также на откры­тых площадках под навесом.

Автомат представляет собой металличе­ский каркас сварной конструкции. Нижнюю часть его занимает машинное отделение, в котором размещены: холодильный агрегат, компрессор, коллектор под­вода воды, коллектор слива жидкости, шланг для промывки устройств автомата водой. В среднюю часть каркаса встроена теплоизоляционная холодильная ка­мера, закрывающаяся дверью. В камере размеще­ны две фляги с соком и датчиками наличия напитка. Во флягу с герметичной крышкой вместимостью 20 л вставлены трубки для подачи воздуха и для забора напитка, которые опущены до самого дна с целью хоро­шего перемешивания продукта и получение стабильной дозы незави­симо от уровня продукта во флягах. На стенке камеры установлены ниши выдачи и воздухораспределительные коллекторы, ко­торые состоят из редукторов давления (манометров), показывающих рабочее давление воздуха, и обратных клапанов, перекрывающих воздушную магистраль в аварийных случаях (например, при снижении в ней давления воздуха). Испаритель холодильного агре­гата размещен в верхней части камеры. Подсоедине­ние испарителя к холодильному агрегату обеспечива­ется терморегулирующим вентилем. С помощью тер­мореле температура в холодильной камере поддер­живается в пределах от 4 до 8 °С. В верхней части каркаса смонтирован барабан хранения и выдачи стаканчиков.

Работа автомата. После получения из монетного механизма сигнала о включении автомата и нажатия соответствующей кнопки выбора сока приводится в действие механизм выдачи стаканчиков. Стаканчик по наклонному лот­ку поступает в нишу выдачи напитка, срабатывает реле времени, включающее на заданное время один из клапанов слива. Одновременно воздушный компрессор нагнетает очищенный филь­тром воздух в ресивер. По достижении в нем дав­ления 0,2 МПа реле давления отключает компрессор, и из ресивера воздух поступает в одну из фляг. Под давлением воздуха напиток по заборной труб­ке подается к упомянутым выше клапанам слива. По истечении заданного времени клапан отключается и слив напитка заканчивается.

 

Граниторы – сравнительно новый для российского рынка тип оборудования, который пришел к нам из Италии. Эти аппараты по внешнему виду напоминают сокоохладители, но цель их работы другая: они снабжены более мощным компрессором, который способен замораживать соки. Подобные аппараты используются для замораживания натуральных соков, концентратов, сиропов в густую снегообразную массу. Поскольку им приходится перемешивать не жидкости, а вязкую массу, они и имеют по сравнению с сокоохладителями более мощный компрессор.

В процессе производства соки замораживаются до снегообразной консистенции, мелкие кристаллы льда пропитываются вкусом напитка, и в итоге получается жидкое фруктовое мороженое, напоминающее по консистенции мокрый рыхлый снег. Его подают в стаканчиках или креманках. Подобный фруктовый десерт не только прекрасно утоляет жажду, но и используется для приготовления различных коктейлей. Гранита (замороженный сок) может быть из натуральных соков, концентратов, сиропов, может быть с добавлением алкоголя; гранита – это самый охлажденный коктейль. На этих аппаратах можно даже приготовить базовую смесь для молочных коктейлей, которую потом просто необходимо довзбить.

В качестве сырья применяют, как правило, осветленные соки с повышенным содержанием сахара, концентраты с фруктовым или йогуртовым вкусом, а также воду с сиропами. Все это перемешивается и взбивается пластмассовым шнеком.

Корпус гранитора выполнен из нержавеющей стали со съемными емкостями для удобной чистки. В качестве замораживающего элемента выступает металлический цилиндр, вокруг которого вращается шнек. В процессе движения шнек снимает с цилиндра замороженный сок с температурой около минус 2 – минус 4 °С, перемешивает содержимое и немного взбивает его. На отечественном рынке в основном представлены аппараты итальянских компаний САВ и Bras.

 

Также популярны и постмиксы. Они готовят безалкогольные газированные напитки. К аппарату подключается газовый баллон, и сироп в полиэтиленовом мешке. Аппарат через фильтры подключается к воде, сироп соединяется с охлажденной водой соответственно установленной программе, газируется, при нажатии кнопки необходимый объем наливается в емкость. В зависимости от модели меняется количество выходов и дизайн башен. Эти аппараты напоминают советские автоматы для газированной воды, но меньшего размера. Как правило, они также используются в барах, за барной стойкой, т.к. к монетам сейчас стараются меньше привязываться: приходится либо подбирать монеты, либо уравнивать количество напитка, что ведет к его удорожанию и к усложнению конструкции, соответственно, сказывается на стоимости аппарата.

Насыщение воды углекислым газом необхо­димо для улучшения ее вкусовых качеств. После сату­рации вода приобретает кисловатый вкус, свежесть, хорошо утоляет жажду. Процесс насыщения воды углекислым газом зависит от температуры воды, давления газа, характера и концентрации экстрактивных и ми­неральных веществ, продолжительности насыщения, площади поверхности соприкосновения углекислого газа с водой, величины напора и скорости истечения газированной воды.

Основными частями автомата являются автосатуратор, водоохладитель с холодильным агрегатом, терморегулятор (термореле) с датчи­ком в бачке водоохладителя, терморегулирующий вен­тиль.

Вода охлаждается в водоохладителе змееви­ком холодильного агрегата до 4...8 °С и посту­пает порциями в автосатуратор. Темпе­ратура охлажденной воды регулируется термореле. Одновременно с подачей воды к автосатуратору по газовой магистрали через углекислотный редуктор под давлением 0,4...0,5 МПа подается углекислый газ. Давление контролируется реле давления газа. Газированная вода готовится в смесителе автосатуратора, где в результате впрыскивания воды и углекислого газа через форсуноч­ное устройство вода насыщается углекислым газом.

 

В жаркие дни возрастает потребность в льдогенераторах – универсальных приборах, способствующих быстрому и эффективному переходу воды в кристаллическое состояние. Получаемый лед кладется в отпускаемые напитки для их охлаждения.

Льдогенераторы различаются конструкцией, принципом образования льда и формой получаемого продукта. Выбор модели нужной производительности зависит от вида и проходимости предприятия общественного питания, ассортимента напитков или продукции. Льдогенератор необходимо подключить к сети однофазного переменного тока (220 В) и водопроводной магистрали, а также организовать слив в канализацию.

Широкое распространение получили модели двух типов: для производства кубикового и чешуйчатого льда. В генераторах кубикового льда чистая питьевая вода попадает в накопительную емкость и через форсунки при помощи встроенной помпы нагнетается на испаритель, на котором нарастает лед. Когда формы заполняются льдом, работа холодильного агрегата приостанавливается и включается подача горячих паров хладагента, способствующих легкому отделению ледяных кубиков от испарителя. После этого ледяные кристаллы скатываются в бункер, а остатки воды через дренаж уходят в канализацию. Более "динамичная" система работы использована в генераторах чешуйчатого типа, где лед нарастает на вертикальном вращающемся охлаждаемом испарителе-цилиндре, орошаемом водой. На определенном расстоянии от поверхности расположены ножи, срезающие слой льда при достижении им заданной толщины. Чешуйчатый лед помещают на поддон с отверстием, через которое можно слить образовавшуюся воду. Этот лед используется не только для демонстрации и хранения рыбы, мяса, овощей и фруктов, но также для выкладки бутилированных емкостей. Льдогенераторы чешуйчатого льда, в отличие от своих "кубиковых" аналогов, оснащены более мощными компрессорами и имеют более высокую производительность. Они могут выпускаться как в моноблочном исполнении, так и с отдельно установленными накопителями для льда. Для увеличения производительности и экономии средств имеется возможность соединить в одну систему льдогенератор и бункер – специальную теплоизолированную емкость для хранения готового льда. Как правило, модели ведущих производителей снабжаются автоматической системой генерирования льда и рециркуляционной помпой для сокращения расхода воды. Неплохо, если в аппарате предусмотрена система автоматического отключения, в соответствии с которой генератор прекращает работу при заполнении бункера-накопителя льдом. В результате этого можно сэкономить потребление воды и электроэнергии. В самых дорогих моделях имеется электронная схема управления, отображающая режимы работы льдогенератора. К числу ведущих производителей ледогенераторов относятся компании Scotsman Beverage Systems (Германия), FRIMONT, Brema Ice Makers S.p.A., Luxya, Gram, Gala (Италия). Особенно известны в нашей стране модели фирмы Scotsman, которые пользовались у барменов большой популярностью еще со времен Олимпиады-80. Сегодня это один из признанных лидеров по производству "ледовых" аппаратов, сфера применения которых довольно обширна: от баров и супермаркетов до мясо- и рыбокомбинатов.

ACM25 ледогенератор. SCOTSMAN, ИТАЛИЯ

ICE TWO ледогенератор. SCOTSMAN, ИТАЛИЯ

 

Заключение

За последние годы большое распространение получили различные смешанные напитки (коктейли) как из свежих или консервированных плодов и ягод, так и на основе соков овощей, фруктов, ягод и других компонентов. Их приготовление – это смесь сахара с водой с добавлением фруктов, ягодных, овощных соков, меда, отваров, настоев трав и других различных приправ.

Необходимо отметить, что фруктово-ягодные соки, из которых готовят натуральные сиропы для освежающих напитков (коктейлей), ликеров и т.д., имеют еще диетическое и лечебное значение, способствуют усвоению пищи и улучшают обмен веществ в организме. С гигиенической и биологической точек зрения это наиболее нужные и ценные по своему составу, приятные по своим качествам напитки. Они содержат самое ценное, что имеется в плодах, фруктах и ягодах.

Следует иметь в виду, что срок хранения приготовленных напитков даже на холоде ограничен 2-4 сутками, после чего они, как правило, самосбраживаются.

Упомянутые коктейли подают к столу, как правило, в охлажденном виде или со льдом, т.к. это освежающие напитки.

Температура прохладительных напитков при отпуске должна быть от 7 до 14 °С.

Напитки, охлажденные до более низких температур, приятны, но плохо утоляют жажду и вредны, поскольку нарушают нормальную работу пищеварительных желез и могут способствовать возникновению простудных заболеваний.

 

Задание

1. Охладить образцы соков в соответствии с требованиями, изложенными в п. 3 раздела 3.

2. Построить графики изменения температуры во времени при охлаждении.

3. Рассчитать расход теплоты, льда и продолжительность процесса. Сравнить расчетные данные с экспериментальными.

4. Сделать выводы о влиянии способа охлаждения на качество продукта.

 

Ход работы

1. Материалы, необходимые для работы на одну группу студентов из 3-4 человек (в лаборатории обычно занимается 10-12 человек, следовательно, 3-4 группы):

· Сок фруктовый с температурой плюс 20 ºС (для нескольких групп в ассортименте) – 500 мл.

· Стаканы на 250 – 300 мл – 2 шт.

· Термометры с диапазоном измерения 0 – 20 ºС – 2 шт.

· Лед, замороженный кубиками, для охлаждения соков – 300 г.

· Цилиндр для измерения объема сока на 250 мл – 1 шт.

· Трубочки или ложки для перемешивания соков со льдом – 2 шт.

· Весы технические.

2. Получив сок, необходимо его тщательно перемешать для равномерного распределения мякоти (если сок с мякотью). Объем наливаемого в стакан сока предварительно определить мерным цилиндром. Налить в 2 стакана по 200 мл сока.

3. Охлаждение сока.

· Измерить начальную температуру сока (перед охлаждением).

· Взвесить несколько (2 – 3) кубиков льда и поместить их в сок для его охлаждения.

· Проводить замеры температуры в толще сока (в геометрическом центре стакана) после его перемешивания через каждые 5 минут, пока сок не охладится до 5 °С.

· По мере таяния льда, если температура сока еще не достигла требуемых значений, добавлять предварительно взвешенные кубики льда.

· Записать время, потребовавшееся для проведения процесса охлаждения сока до 14, 10, 7 и 5 °С.

4. Построить график изменения температуры сока во времени при охлаждении.

5. Определить объем охлажденного сока после окончания процесса (мерным цилиндром) и процент прибавления объема по формуле

6. Рассчитать расход холода, расход льда и продолжительность процесса охлаждения сока до 14 и 7 °С. Сравнить расчетные данные с экспериментальными.

Количество тепла Q₀ (в кДж), выделенное продуктом при его охлаждении от начальной температуры t_н до конечной тем­пературы охлаждения t_к, упрощенно определяют по формуле

Q₀ = G c₀ (t_н – t_к)

где Q₀ – расход холода на охлаждение продукта, кДж; G – масса охлаждаемого продукта, кг; с₀ – удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг.К); t_н – t_к = Dt – соответственно разница между начальной t_н и конечной t_к темпе­ратурой продукта, К.

с₀ = с_WW + c_С(1 – W), где с_W = 4,19 кДж/(кг·К), c_С = 1,42 кДж/(кг·К).

Количество льда (кг), необходимое для охлаждения, определяют следующим образом. Количество тепла Q₀ (кДж), отводимое от продукта при его охлаждении от t_н до t_к, делят на теплоту плавления льда (335,2 кДж/кг): G_л = Q₀ / 335,2

Для приближенной оценки длительности охлаждения используется формула А. Фикиина:

где Ф – коэффициент, учитывающий форму продукта (для тела в форме пластины Ф = 1, для цилиндра Ф = 1/2, для шара Ф = 1/3); R – определяющий геометрический размер тела, м (половина толщины пластины, радиус цилиндра или шара); а – коэффициент температуропроводности продукта, м²/с; Вi – критерий Био, ; t₀ – температура охлаждающей среды, ºС.

 

7. Сделать выводы по работе.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какие существуют способы охлаждения напитков?

2. Какие изменения происходят в соках при охлаждении?

3. Какое оборудование используется в общественном питании для охлаждения напитков?

4. До каких температур должны быть охлаждены напитки перед употреблением?

5. Как рассчитать расход льда на охлаждение и продолжительность процесса?

 

5. Содержание отчета: название работы, цель работы, краткий теоретический материал, протокол полученных данных, анализ данных, выводы.