способ и устройство для приготовления газированного мороженого продукта и газированный мороженый продукт

Формула изобретения

1. Способ приготовления газированного мороженого продукта, заключающийся в том, что состав для заморозки смешивают, газируют, охлаждают до температуры, равной или ниже -8^oС, и пропускают через матрицу, отличающийся тем, что все операции проводят в одном устройстве с одним экструзионным шнеком, размещенным в резервуаре, снабженном средствами вдувания воздуха и охлаждения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что состав для заморозки загружают при температуре приблизительно 2-7^oС в устройство, шнек которого вращается со скоростью 100-600 об/мин, подают в зону вдувания воздуха, где состав расширяется на 30-150% при сильном охлаждении до (-8) - (-20)^oС, а затем пропускают его через матрицу.

3. Газированный мороженый продукт, отличающийся тем, что он получен способом приготовления продукта по п. 1 или 2.

4. Устройство для приготовления газированного мороженого продукта, отличающееся тем, что содержит бесконечный экструзионный шнек, размещенный в резервуаре, снабженном на одном конце матрицей и на другом конце - средством загрузки состава для заморозки, а в середине - средством вдувания воздуха, и муфту, размещенную в резервуаре, через которую проходит охлаждающая жидкость.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что шнек имеет последовательные секторы, форма которых изменяется от одного сектора к другому с точки зрения ориентации резьбы и ее шага, что позволяет осуществлять операции по транспортировке, смешиванию, резке и сжатию состава для заморозки через матрицу и при необходимости введения газа для получения хорошего расширения.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что соотношение общей длины секторов шнека и его диаметра приблизительно равно 30-60 и шнек имеет промежуточные участки для смешивания монокулачковыми или бикулачковыми дисками с положительной ориентацией, выполняющей функцию транспортировки, или с отрицательной ориентацией, выполняющей функцию возврата в исходное положение, или имеет сектор с обратным винтовым шагом, осуществляющий возврат в исходное положение.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что резервуар снабжен средством охлаждения, состоящим из охлаждающей рубашки с автономной системой охлаждения в каждом секторе, матрица выборочно также снабжена средством охлаждения с клапанами, управляющими скоростью потока охлаждающего вещества, что позволяет индивидуально регулировать температуру каждого сектора и при необходимости температуру в матрице.

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что содержит трубы для подачи воздуха в резервуар во многих точках от 1/2 до 4/5 его длины, предпочтительно с каждой стороны.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу приготовления газированного мороженого продукта, к устройству для осуществления этого способа и газированному мороженому продукту.

Обычно способ приготовления газированного мороженого продукта, в частности мороженого, включает в себя смешивание, гомогенизацию, пастеризацию, замораживание и затвердение состава для заморозки. Газирование состава или расширение осуществляется во время заморозки в пропорции, при которой его объем возрастает на 70-120%. На выходе из морозильной камеры обычная температура газированного состава составляет от -5 до -6^oС. Затем состав затвердевает при температуре от -40 до -45^oС в камере затвердевания, пока температура продукта не достигает -18^oС или ниже в сердцевине для насыпного продукта или -30^oС для продукта в форме плиток.

Была предпринята попытка понизить температуру состава, выходящего из морозильной камеры, что позволило бы сэкономить электроэнергию и одновременно улучшить качество состава, а именно его маслянистость. Однако возникли непреодолимые при использовании обычного оборудования проблемы, связанные с высокой клейкостью мороженой массы. Эти проблемы были частично решены последовательным использованием двух морозильных камер с выскобленной поверхностью, первая из которых обеспечивала получение газированного мороженого при температуре приблизительно -7^oС, а другая предназначалась для обработки высококлейкого материала с целью понижения его температуры приблизительно до -10^oС.

В Европейском патенте 561118 раскрыт трехфазовый способ приготовления мороженого при температуре ниже -20^oС. При такой температуре фаза затвердения может полностью отсутствовать для насыпной продукции и значительно сократиться для продукции в плитках. На первой фазе, так называемой фазе предварительного расширения, воздух добавляется в состав для заморозки при положительной температуре. На второй фазе газированный состав охлаждается в теплообменнике с отскобленными стенками и выпускается при температуре -6^oС. На третьей фазе шнековое устройство охлаждает состав до приблизительно -20^oС.

Патент США 5024066 А предлагает двухфазовую систему. Предварительное расширение осуществляется на первой фазе, во время которой воздух вдувается в состав для заморозки, при положительной температуре. На второй фазе газированный состав охлаждается посредством шнека с жесткой поверхностью со скребковыми ножами на ее периферии до отрицательной температуры, достаточно низкой для обеспечения стабильной текстуры мороженого состава, позволяющей хранить продукты прямо в холодильной камере.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание упрощенного способа и устройства для приготовления газированного мороженого продукта с улучшенной и стабильной текстурой.

Этот технический результат достигается тем, что в способе приготовления газированного мороженого продукта, заключающемся в том, что состав для заморозки смешивают, газируют, охлаждают до температуры, равной или ниже -8^oС, и пропускают через матрицу, согласно изобретению все операции проводят в одном устройстве с одним экструзионным шнеком, размещенным в резервуаре, снабженном средствами вдувания воздуха и охлаждения.

Неожиданно было обнаружено, что можно газировать, смешивать, охлаждать и экструдировать состав для заморозки в одном устройстве с одним шнеком и при этом получать газированный, замороженный при низкой температуре продукт с улучшенной и стабильной текстурой без опасения, что состав может быть испорчен при обработке в данном устройстве. Это не является неожиданным, так как в известных способах выполняют газирование перед охлаждением и в отдельном устройстве, а охлаждение, ведущее к заморозке, выполняется по меньшей мере частично в устройстве, снабженном скребковыми ножами.

Обычно для осуществления этого способа готовится состав для мороженого, обезжиренного мороженого или фруктового мороженого, основанный согласно рецепту на молоке, на снятом молоке, сливках, концентрированном молоке, порошковом молоке или сливочном масле, в которое добавляется сахароза, глюкоза, фруктовая декстроза, мякоть фруктов и стабилизирующие гидроколлоиды, такие как карагеенаты, алгинаты, пищевой клей, эмульгаторы, такие как частичные глицериды и отдушки. После того, как составные части тщательно смешиваются в пропорциях согласно рецепту, состав пастеризуется, охлаждается и затем при необходимости может быть гомогенизирован, предпочтительно в горячем состоянии при четком соблюдении правил, позволяющих сократить размер жировых шариков до 8-20 микрон. После охлаждения и гомогенизации при низкой температуре, близкой к 0^oС, состав может быть выдержан некоторое время при этой температуре. Гомогенизация и выдержка являются произвольными фазами.

Этот состав, при необходимости гомогенизированный и выдержанный, в дальнейшем будет именоваться "составом для заморозки". Целесообразно состав для заморозки загрузить при температуре приблизительно 2-7^oС в устройство, шнек которого вращается со скоростью 100-600 об/мин, подают в зону вдувания воздуха, где состав расширяется на 30-150% при сильном охлаждении до от -8^oС до -20^oС, а затем пропускают его через матрицу.

Работа устройства выполняется без излишней резки, так что увеличение давления не превышает приблизительно 50 бар в матрице. Готовый продукт отличается небольшими кристаллами льда диаметром от 10 до 30 микрон, что значительно меньше, чем диаметр, получаемый в обыкновенной морозильной камере. В результате улучшается текстура продукта, а именно его маслянистость и его сливочный вкус.

Указанный результат достигается также газированным мороженым продуктом, полученным вышеописанным способом.

Вышеуказанный технический результат достигается также и тем, что устройство для приготовления газированного мороженого продукта, согласно изобретению содержит бесконечный экструзионный шнек, размещенный в резервуаре, снабженном на одном конце матрицей и на другом конце - средством загрузки состава для заморозки, а в середине - средством вдувания воздуха, и муфту, размещенную в резервуаре, через которую проходит охлаждающая жидкость.

Шнек может иметь последовательные секторы, форма которых изменяется от одного сектора к другому с точки зрения ориентации резьбы и ее шага, что позволяет осуществлять операции по транспортировке, смешиванию, резке и сжатию состава для заморозки через матрицу, и, при необходимости, введения газа для получения хорошего расширения.

Соотношение общей длины секторов шнека и его диаметра приблизительно может быть равно 30-60. Шнек может иметь промежуточные участки для смешивания монокулачковыми или бикулачковыми дисками с положительной ориентацией, выполняющей функцию транспортировки, или с отрицательной ориентацией, выполняющей функцию возврата в исходное положение, или может иметь сектор с обратным винтовым шагом, осуществляющий возврат в исходное положение.

Резервуар может быть снабжен средством охлаждения, состоящим из охлаждающей рубашки с автономной системой охлаждения в каждом секторе. Матрица также может быть снабжена средством охлаждения с клапанами, управляющими скоростью потока охлаждающего вещества, что позволяет индивидуально регулировать температуру каждого сектора и, при необходимости, температуру в матрице.

Устройство может содержать трубы для подачи воздуха в резервуар во многих точках от 1/2 до 4/5 его длины, предпочтительно с каждой стороны. Таким образом возможно получить от 30 до 150% расширения.

Матрица может иметь горизонтальное или вертикальное выходное отверстие. Геометрическая форма и размеры матрицы или, может быть, диаметр и длина выходной трубы, которая может быть соединенной с матрицей, сконструированы так, чтобы обеспечить противодавление от 4 до 50 бар, а предпочтительно от 4 до 25 бар. Противодавление может регулироваться с помощью шарового клапана внизу вышеуказанной выходной трубы, например, в случае, если выходная температура приближается к нижнему пределу, диаметр выходной трубы должен быть увеличен для компенсации падения давления, вызванного потерей нагрузки. Нагрузка теряется из-за увеличения клейкости состава при падении его температуры. Матрица предпочтительно должна охлаждаться, например, с помощью муфты, через которую поступает охлаждающая жидкость.

Ниже будет приведено более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематично представлен общий вид устройства для приготовления газированного мороженого продукта.

Устройство содержит экструзионный шнек 1, который вращается вокруг своей оси со скоростью от 100 до 600 об/мин и приводится в движение двигателем (не показан). Шнек 1 закреплен в резервуаре 2. На одном конце резервуара 2 находится труба 3 для загрузки состава для заморозки. Труба 3 снабжена невозвратным клапаном 4, который обеспечивает воздухонепроницаемость. Резервуар 3 на другом своем конце снабжен плоской матрицей в виде тарелки.

Шнек 1 имеет девять последовательных секторов 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 по 100 мм в длину, форма которых изменяется от одного сектора к другому с точки зрения ориентации резьбы и ее шага. Это позволяет осуществлять операции по транспортировке, смешиванию, резке и сжатию состава для заморозки через матрицу, и, при необходимости, введение газа для получения хорошего расширения.

Соотношение общей длины L секторов шнека 1 и его диаметра D приблизительно равно 30-60.

Шнек 1 может иметь промежуточные участки (не показаны) для смешивания монокулачковыми или бикулачковыми дисками с положительной ориентацией, выполняющей функцию транспортировки, или с отрицательной ориентацией, выполняющей функцию возврата в исходное положение, или может иметь сектор с обратным винтовым шагом (не показан), осуществляющий возврат в исходное положение.

Резервуар 2 снабжен средством охлаждения, состоящим из охлаждающей рубашки с автономной системой 15 охлаждения в каждом секторе. Системы 15 охлаждения соответствуют муфтам, через которые проходит поток смеси из воды и спирта. Клапаны 16 регулируют индивидуальную скорость потока. Газирование происходит через входное отверстие 17, являющееся средством вдувания воздуха, расположенным с любой стороны резервуара 2, причем воздух подается поршнем (не показан), снабженным измерителем скорости потока. Скорость потока воздуха регулируется индивидуально клапанами 18.

В одном из вариантов выполнения (не показан) матрица имеет средство охлаждения в виде муфты, через которую проходит охлаждающая жидкость, с клапанами, управляющими скоростью потока этой жидкости. Это позволяет регулировать температуру в матрице.

Выпускная труба 19 резервуара 2 и матрица 5 являются участками предварительного расширения. Труба 19 снабжена шаровым клапаном 20 для управления противодавлением и временем нахождения состава в резервуаре 2.

Устройство может содержать трубы для подачи воздуха в резервуар (не показана) во многих точках от 1/2 до 4/5 его длины, предпочтительно с каждой стороны.

Из вышеописанного ясно, что в данном изобретении выполнение операции расширения и охлаждения осуществляется в одну стадию в одном устройстве, легко управляемым и обладающим более простой конструкцией по сравнению с известными устройствами. При этом также упрощается процесс заморозки при низкой температуре со всеми вытекающими вышеизложенными преимуществами, которые касаются затрат электроэнергии и текстуры продукта. Полученная текстура мороженого продукта характеризуется устойчивостью к таянию и тепловым ударам.

Способ, согласно изобретению, описывается подробнее в нижеследующих примерах с указанием весовых частей и весовых процентов.

ПРИМЕР 1

Был приготовлен состав для заморозки с низкой точкой замерзания с содержанием 8,5% молочных жиров (в виде сливок 35% жирности), 11% нежирных молочных твердых тел, 12% сахарозы, 6,4% сиропа глюкозы (эквивалент декстрозы 40), 1% декстрозы, 0,47% частичных глицеридов в качестве стабилизаторов или эмульсификаторов и 0,4% ванильной пищевой добавки (отдушки). Общий состав твердых компонентов состава составлял 39,15%, остальная часть представляла собой воду. Состав был гомогенизирован в два этапа при 135 барах и затем при 35 барах и пастеризован при 86^oС в течение 30 с, охлажден до 4^oС и выдержан 24 ч при этой температуре. Этот состав был загружен в устройство, имеющее характеристики, приведенные в таблице (см. в конце описания).

Входная скорость подачи состава 8 кг/ч, при 6^oС.

Подача воздуха через клапаны 18 с обеих сторон в секторах 10, 11, то есть через четыре трубы со скоростью потока 15 г/ч.

Скорость вращения шнека 1300 об/мин.

Охлаждение от сектора 7 до сектора 14 охлаждающей жидкостью при температуре -26^oС (входная температура) -24,4^oС (выходная температура) при скорости потока 17 л/мин.

Диаметр матрицы 12 мм.

Выходная температура состава равнялась -10,4^oС, а расширение составляло 40%.

Полученный газированный мороженый продукт имел более маслянистую и сливочную текстуру, чем продукт, изготовленный обычным способом. Диаметр кристаллов тонкого льда при измерении под оптическим микроскопом составлял при температуре -10^oС и при увеличении 1000-1500 (DC, микрон) 30,25 микрон.

ПРИМЕР 2

В этом примере состав для фруктового мороженого был приготовлен следующим способом: 29% сахара, 10% сиропа глюкозы и 35% неподслащенного малинового пюре, краситель и малиновый ароматизатор были добавлены к составу из 0,8% стабилизаторов (желатин, клей) при 60^oС, а также кислота, создающая рН 3,2-3,4. Твердое содержание состава равнялось 30,30%, остальное представляло собой воду. Состав был гомогенизирован при 72^oС на одной стадии при давлении в 50 бар, пастеризован при 85^oС в течение 30 мин, охлажден до 4^oС и выдержан по меньшей мере четыре часа при этой температуре.

Этот состав для заморозки был помещен в устройство с таким же устройством шнека, как и в примере 1, за исключением следующего.

Вдувание воздуха: в клапаны 9, с обеих сторон в секторы 10, 11, то есть через четыре трубы со скоростью потока 15 г/ч. Выходная температура продукта была -10,4^oС и расширение составляло 40%.

В предыдущих примерах способ и устройство были описаны применительно к приготовлению мороженого состава, не уточняя того, что возможна одновременная обработка нескольких мороженых или фруктовых мороженых, имеющих различный вкус и цвет с помощью одновременной экструзии. Таким образом, получается составная продукция, например мраморная продукция, которая включает вкрапления.

Данный способ, конечно, может быть применен к приготовлению другого мороженого продукта, такого как мусс (пудинг), крем, пастообразное подслащенное или подсоленное тесто, например с сыром, овощами, мясом или рыбой, или такого, как обычные соусы или соусы для салатов. В этих случаях гибкость процесса позволяет изменять количество воздуха, введенного в состав для заморозки, в соответствии со степенью расширения, необходимой для разного рода продуктов.