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焦香糖果与八段焦化器

来源:中国糖果工业网 | 作者:刘静 | 时间:2010-08-19 | 浏览:6081次【 字体:

焦香糖果与其说是一种商品性名称,不如看作工艺技术的术语。在焦香糖果的生产过程中,焦香化工序是重要工序,焦香化反应在焦香糖果的生产过程中扮演着重要的角色。

八段焦化器是焦香糖果生产的专用设备,其应用有利于对焦香化过程进行有效控制,有利于实现流水线生产。

本文对焦香糖果的概念与类型、焦香化反应及其影响因素、焦香化设备的发展、八段焦化器的研制及工作原理、焦香糖果流水生产线进行一次全方位的扫描,以此探讨八段焦化器在焦香糖果中的产生背景与作用。

一、焦香糖果

顾名思义,焦香型糖果区别于其他糖果的特征,在于糖果特殊的色泽、香气和滋味——称为焦香风味。也就是说,这类糖果是采用独特的加工方法与条件才能取得一种令人难忘的色香味品质的。

长久以来,糖果行业对焦香型糖果只界定在糖果含水量在5~9%之间的带有焦香化风味的产品称之为焦香糖果。这类产品是在一个相当长的时期内自然形成的,即具有相似的形态与包装方式,具有相近的质构与香味特性,久而久之,这些产品已在世界市场中获得承认、接受与欢迎。其代表产品有太妃糖、卡拉蜜尔糖、福奇糖(或称为勿奇糖),这些产品已被认为是糖果中一类颇有影响的商品。而同样带有这种风味的苏格兰式的斯考奇硬糖和椰子硬糖等,其物料的配伍与同样经历高温后所呈现的色、香、味特征,表明这些硬糖也实现了焦香化反应,但它们并不包括在焦香糖果之列。

从生产工艺角度而言,太妃糖与卡拉蜜尔糖都属于韧性的焦香糖果,质地粘稠而致密,具有咀嚼性;福奇糖则属于砂性的焦香糖果,质地紧密但带有酥脆感,不耐咀嚼。太妃糖与卡拉蜜尔糖缺少明显的差异,一般的区别是,太妃糖的残留水分含量较低,色深偏硬;卡拉蜜尔糖的乳固体与脂肪含量较高,色浅偏软。

二、焦香化反应

焦香糖果不同于其他糖果就在于其基体所显现的色香味特征:光泽的棕色与优美的香味。这些特征并不是通过添加食用色素和香味料来取得的,而是通过其基本组成在加热过程中反应生成。

从香味科学的角度考察焦香糖果风味的形成,一般都倾向于以下两种主要化学反应的结果:

1.卡拉蜜尔反应

糖果在高温熬煮过程中,由于强烈的脱水作用而形成的反应称为卡拉蜜尔反应,即焦糖化反应。这种反应来自糖类碳水化合物本身。

卡拉蜜尔反应主要有以下两种生产物:

(1)   糖的脱水产物:焦糖或称酱色。过程如下:

(2)   糖的裂解产物:挥发性醛、酮类物质。过程如下:

         

2.美拉德反应

美拉德反应也称为羰基—氨基反应,糖类碳水化合物(=CO)与蛋白质中氨基酸的氨基(—NH2)同时存在时,在一定条件下产生一系列的复合反应,最终形成棕褐色的具有强烈香味的缩合产物。

1912年法国化学家美拉德(Maillard L.C)发现,当甘氨酸和葡萄糖的混合液在一起加热时,会形成褐色的所谓“类黑色素”,这种反应后来被称为美拉德反应。食品中的游离氨基酸和还原糖是美拉德反应的重要参与者。除氨基酸外,它还包括其它氨基化合物和羰基化合物间的类似反应。食品在加热过程中所发生的美拉德反应,包括氧化、脱羧、缩合和环化反应,可产生各种香味特征的香味物质。

 

三、焦香化反应的影响因素

焦香糖果的焦香化处理总是伴随着物料熬煮过程而进行的。不论以上的哪一种反应都是在一定条件下才能反应完全,这些条件包括反应物、温度、时间、压力、浓度、pH值与金属离子等因素。也就是说,焦香糖果能否最终获得令人满意的风味,取决于生产工艺中是否具有这些条件以及如何控制这些条件,在硬件上与采用的焦香化设备有很大关系。

1.物料组成

糖果在加热条件下产生焦香化反应的基本物质是糖和蛋白质。不同氨基酸与相同羰基化合物的反应结果可以导致不同香味特征的反应产物。不同的焦香糖果所具有的色、香、味千差万别,究其原因,是由物料的配合和类型所决定。

还原糖的种类不同,则反应速度也不同。在相同的作用条件下,还原性糖类的相对反应速率依次排列为:木糖>阿拉伯糖>葡萄糖>乳糖>麦芽糖>果糖。

氨基酸和还原糖的种类不同,香气成分也不同。如葡萄糖与不同氨基酸共热,产生的香气各不相同。果糖、麦芽糖分别与苯丙氨酸反应产生的是一种令人不快的焦糖味和令人愉快的焦糖甜味,而前一个产物在有二羟丙酮存在的条件下则生成紫罗兰香气。

2.反应温度与时间

在糖果焦香化处理过程中,物料的反应温度与时间是一对相互制约的关键因素。也就是说物料加热达到一个温度范围并维持在这一温度范围、控制一定的时间可以达到一定的焦香化程度的糖果;相反,如果降低或提高这一反应温度范围,就需要延长或缩短时间来取得相似的焦香化程度。

糖果产生棕色反应一般在120℃开始,随着温度的提高,色泽与香味的变化就加快。温度的高低决定了棕色反应的速率。温度升高有助于反应进行,产生更多的香味物质;温度不同,产生的香气也不同。一般认为,温度低反应缓慢,温度高反应加速,一般在100~160℃,最高不超过180℃。

3.pH值

pH值偏酸性时会抑制反应进行,pH值偏碱性时会加速反应进行。当pH值大于7时,美拉德反应颜色生成得很快。因为在低pH值时,由于氨基的反转而使美拉德反应中间产物变得不活泼,从而得不能大量的类黑精(色素)。一般控制pH值在8以下,物料保持中性或微碱性状态有利于反应的完全。

4.分散介质

物料的浓度、分散乳化的程度对焦香过程有一定的影响。在反应中,水分是必需的,但是水分过多又会抑制反应。一般在原料溶解情况下进行反应,含水量通常在90%以下。当物料含水量在10~20%之间时,物料的分散比较均匀,有利于物料进行完全充分的焦香化反应。人们认为水分活度在0.65~0.75时,反应能达到最大的反应速度。水分活度小于0.3或大于0.75时,反应很缓慢。

5.重金属

传统的焦香型糖果采用铜锅熬煮物料,实践表明反应物质与铜接触时有利于焦香化过程的加快。

综上所述,可以看出焦香型糖果在加热熬煮过程的工艺要求是相当高的,不同于一般的糖果。这些经验总结随着八段焦化器的出现,又有了新的发展。

四、焦香化设备的发展

从焦香型糖果诞生到现在已经跨越了一个世纪。其间,出现的用于焦香化的代表性设备有三种:

1.铜锅

最早的太妃糖是在厨房中制作出来的,生产方式简单,只有炉灶、黄铜熬糖锅和简单的工具。采用铜锅的直接火熬糖方式,现做现卖,根据消费者需要随时从大的糖块上分切出售。

作为焦香糖果代表的卡拉蜜尔糖、太妃糖、福奇糖在19世纪后期先后在英国和美国出现,这类风味独特的糖果是葡萄糖浆、炼乳和硬脂先后出现后产生的。

该时期受到当时物质条件与技术条件的制约,工艺技术含量并不高。这种采用铜锅直接火熬糖的生产方式,存在明显的缺陷,例如规模小、批量小、劳动强度大、卫生条件差、品质不稳定等。

2.夹层锅及其延伸

这时,明火熬糖被蒸汽熬糖所代替。夹层蒸汽加热锅,有一段时间被兼作太妃糖的熬煮锅。锅体一般由铜或不锈钢制成,锅中央有搅拌器进行搅拌,有利于物料均匀翻动。

在此基础上,出现了在锅体上加密闭装置,进行真空熬糖(也称为减压熬糖)。再经过不断的探索、改进,出现了现代的连续真空薄膜熬糖等新装备。

严格说来,这类设备并不是专为焦香糖果设计与制造的,但在较短的时间内使产品达到规定的水分含量是这类设备的特点。

3.八段焦化器

八段焦化器也称为焦香化器,它是专为焦香糖果进行焦香化反应而设计与制造的专用设备。从外观来看,以前的铜锅、夹层锅等都是半圆形熬煮器,而八段焦化器是槽形,由八个蒸汽夹层区组成,每四个构成一体,糖液从槽中流过就实现了熬煮和焦香化,所以称之为八段焦化器。

五、八段焦化器的研制与工作原理

对八段焦化器进行研制与制造的代表性企业之一,是都江堰天旺食品工业有限责任公司。

天旺公司将糖果生产与糖果机械生产有机地结合在一起,公司分为两大块:糖果事业部与糖果机械事业部,两者都有产品推向市场,而又积极互动,相互促进,从而取得了骄人的成绩。先后成功地推出了多种糖果生产线,尤其在熬煮、挤出、包装等设备方面取得了多项发明专利。

在糖果熬煮设备方面,天旺公司先后成功研制熬糖搅拌锅、全自动连续真空低温熬糖搅拌设备、超薄膜真空连续熬糖设备等,不仅被国内糖果生产企业采用,而且走出国门,销往日本、南美、英国、俄罗斯等多个国家和地区。

在八段熬煮器的研制上,天旺公司的技术人员运用流体力学、传热、传质及化学反应等多种原理,进行科学设计。所研制的八段焦化器由熬煮和焦香化两个单元组成,每个单元由4个蒸汽夹层区构成一体(通常称之为前四段和后四段),各区有独立的蒸汽控制,用仪表进行显示。槽内无轴旋转片促使物料流动,由于旋片的不同的倾斜角度在旋转时对物料形成剪切力,对物料不断形成分切,产生相对流动,使得物料形成正反方向不同的运动形式,产生强烈的对流,并使物料随着旋转叶片扫过加热表面;无轴旋转片中间是无轴的空间,旋转时形成强烈的对流和扩散。多种运动形式组合在一起,使物料的受热与焦香程度迅速达到一致。利用堰(也称为阀板)的拦护作用,调整物料的料位与保持时间,经一段时间的加热熬煮,即达到所需要的焦香化的糖液。通过八段蒸汽夹层区的蒸汽调节阀和无轴旋转片的变速,调节焦香化反应时间的长短。

这样,焦香化是在一定的流量、流速、温度、时间、pH值条件下的反应。最佳的反应条件和生产方式,取决于这些变量的最佳组合。其中,pH值通过配方来决定。在配方中,通过添加小苏打等碱性原料,创造一个微碱性的反应环境。其余的变量通过八段焦化器来调节。

焦香化过程是一个复杂的过程,八段焦化器通过科学的设计,将设备内在的焦香化反应,尽力通过仪表做到外在可视化,有利于进行细化、量化控制。

六、焦香糖果流水生产线

以前的铜锅、夹层锅等生产焦香糖果,焦香化过程都是间歇式的,进行焦香化的时间较长。规模大的生产必须同时配备多台设备同时进行,占有的生产面积与空间也较多。

作为焦香化的专门设备——八段熬煮器的出现,实现了两方面的效果:第一,使焦香化过程更为科学合理,使控制更为直观方便,缩短了焦香化时间;第二,改变了以前的间歇式的焦香化方式,实现了焦香化的流水线生产。

这样,就改写了焦香糖果的生产工艺,简化了操作程序,大大提高了生产效率,形成了既省人力和空间又有严密控制的连续化生产方式。


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