Technology of ice cream

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Северо - Кавказский Государственный Технический Университет

 

 

 

Реферат по технологии молока и молочных продуктов

на тему: «Technology of ice cream»

«Технология мороженого»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                Выполнила: студентка группы ТМЛ-071

                                                                Кобышева М. В.

                                                                Проверил: Лодыгин А. Д.

 

 

Ставрополь 2011

 

Technology of ice cream

Reception and storage of raw materials

     Raw materials are stored in tanks, silos, drums or bags depending on their physical form. Arrangements for reception depend on the capacity of the plant.

     Dry products used in comparatively small quantities, such as whey powder, stabilisers and emulsifiers, cocoa powder, etc., are usually delivered in bags. Sugar and milk powder can be delivered in containers and blown to storage silos by compressed air. Bulk materials such as sugar and milk powder may also be delivered in bags that are emptied by special machines. Liquid products such as milk, cream, condensed milk, liquid glucose and vegetable fats are delivered by tankers. Milk products are chilled to about 5°C before storage, while sweetened condensed milk, glucose and vegetable fat must be stored at a relatively high temperature (30 – 50°C) to keep the viscosity low enough for pumping. Milk fat is delivered in the form of anhydrous milk fat (AMF), or in blocks of butter which are melted and pumped to storage tanks where a temperature of 35 – 40°C must be maintained. In the latter case batches for one to two days’ production are prepared to avoid oxidation of the milk fat, unless it is stored under an inert gas (N2).

     Preparation of mix. Although the proximate analysis of ice cream would indicate that its manufacture is a simple operation of measuring butterfat, sugar, and condensed skim milk, the actual commercial procedure is far more complicated. Butterfat is not available as such. It is used in the form of cream, usually of about 40 percent butterfat content, and whole milk. Sugar is easily weighed out directly, but if sweetened condensed milk is used, allowance must be made for the sugar it contains. The solids-not-fat is made up from the non-fat portion of the cream, from the condensed skim milk, and from the whole milk.

     One of the desirable properties of ice cream is a fine, smooth texture. This is obtained partially by the use of ingredients which hold the water in a hydrated form, thereby facilitating the formation of small ice crystals. Protective colloids have been found to be effective in this respect. These are high-grade gelatin, vegetable gums, fruit pectin, sodium alginate from kelp, and various products from milk casein. Sometimes a small amount of eggs is added to improve the whipping properties of the mix.

     It has become common practice to add color to some mixes, de-pending on the local demand. This is particularly true of the fruit ice creams, and also the ices and sherbets.

     All the liquid ingredients are put into a vat and heated. This vat must be provided with sanitary fittings and an agitator.

     Pasteurization. After the liquid ingredients have been well mixed and heated, the dry ingredients are added. These may be the sugar, stabilizer, eggs, chocolate, color, and other materials. While they are all being stirred together, the heating is continued until the pasteurizing temperature is reached, which is maintained for 30 minutes to pasteurize all the ingredients. Ordinarily a pasteurization temperature of 150° F. is used. This helps to dissolve the ingredients as well as to kill all pathogenic organisms. Fabin and Coulter that the strains of the Escherichia-Aerobacter group survived experimental pasteurization temperatures of 65.°5 C. (150° F.) for 30 minutes, and that they required a temperature of 68.°3 C. (155° F.) for destruction. In those localities where regulatory officials require that ice cream be free from these organisms, ice-cream dealers pasteurize their mix at temperatures of 160° F. or higher.

     Homogenization. One of the factors which contributes largely to the smoothness of ice cream is the fineness of the subdivision and the degree of dispersion of the butterfat globules. If these globules are large, the ice cream may be coarse. In order to break these down, a machine called a homogenizer, or a viscolizer, is used. In principle, this is a powerful pump which forces the liquid through very small orifices. The pressures may run up to 4000 pounds per square inch. The specific action of the valve to break up the globules is not clearly understood. The average diameter of a butterfat globule in milk or cream may be about 3 to 8 microns (1 micron is 1/25,000 inch) ; after homogenization, it is about 1 to 2 microns.

     This treatment has the further advantage that it contributes to a more effective mixing of the ingredients by disintegrating any other small soft materials. Its performance is literally to make the product homogeneous. Homogenizing at pasteurization temperatures gives the best quality of mix from the standpoints of good whipping proper-ties in the freezer and of maintaining temperatures which prevent the growth of all harmful bacteria.

     Cooling and aging. After the mix has been homogenized, it is cooled to about 35° F. by equipment similar to milk coolers, and is then pumped to storage tanks to await freezing. Sometimes the mix is held under refrigeration for 24 hours, more or less, to impart properties which have been considered to be helpful to improve the whip-ping of the mix in the freezer and the resultant texture of the ice cream. This treatment has been called "aging." It is doubtful whether any practical advantage is obtained by aging for much longer than 4 hours.

     Freezing. Ice-cream mix is frozen in single-batch machines or in continuous freezers. In general, both machines utilize a cylindrical chamber with double wall which acts as a jacket to contain the refrigerant. On the axis of the cylinder, a rotating dasher and scraper keep the mix thoroughly agitated and remove the ice from the refrigerated walls.

     In the batch type, a charge of mix about half fills the machine. The brine (refrigerant) is then turned on, and the dasher and scraper started. In about 5 to 10 minutes the operation is completed, and the batch is discharged by opening a gate in the front of the freezer. The mix has been chilled to a temperature of about 23° F. and has in-creased greatly in volume by virtue of the whipping motion of the dasher blades, giving it the consistency of whipped cream. It is drawn off quickly into the containers, and rushed into the hardening room. Flavors, fruits, and nuts are added to the batch in the freezer just before it is drawn.

     In the continuous freezer, a mixture of the ice-cream mix and a controlled volume of air are pumped under pressure into one or more horizontal jacketed tubes, each provided with a rotating dasher and scraper. The mix is chilled to a temperature of about 21° F. and is slowly and continuously forced out of a vertical discharge tube directly into the final containers. These are then placed in the hardening room like the ice cream from the batch freezers.

     Overrun. While the mix is being violently agitated in the freezer to produce uniform freezing, the air is incorporated by the whipping action of the dasher. The increase in the volume of the mix is known as the swell or overrun. Practical considerations of palatability of product limit the extent of this to an increase of 75-100 percent over the original volume of the mix.

     This overrun is just as essential to a satisfactory ice cream as leavening is to bread. Both would be unsaleable without the "lightness" that is obtained by thoroughly incorporating air and gas respectively in the mix and dough. If ice cream were frozen with little or no air, it would be excessively cold in the mouth, coarse and soggy in texture, and lacking in that quality of creaminess and smoothness which is one of its main attractions. On the other hand, too great an overrun would make the ice cream frothy.

     Hardening. Although the ice-cream mix has been chilled in the freezer to temperatures of about 21-25° F., it does not become homogeneously and immediately frozen hard. The mix contains so many substances with varying freezing points of their saturated solutions (called cryohydric points) that the complete freezing of a mix would occur somewhere below -67° F. Therefore, the refrigeration must be continued until enough ice has been formed to make the mass hard. The thick, creamy mixture from the freezers is placed in hardening rooms which are held at temperatures of about 0 to -30° F. where the "freezing" is completed to the extent of producing the plastic mass which constitutes ice cream.

     Packaging. Although most of the ice cream is sold in bulk for the fountain trade, large quantities are now being packaged in quart and pint sizes in containers packed at the factory. Machinery has been developed so that the ice cream products pass from the original mixing vats to the final wrapped package without coming in contact with human hands. Such ice cream is as sanitary as a bottle of certified or pasteurized milk.

     Operation of plant. Ice-cream plants operate under as exacting sanitary standards as those that obtain for milk plants. The employees are medically examined, the raw materials come from inspected sources, the products are pasteurized with the precision of milk handling, and the plant is built for effective cleaning and with adequate light and ventilation. After every day's run, all the equipment is flushed out with water, then dismantled, scrubbed with an alkaline cleansing agent, and finally sterilized with scalding water or a chlorine solution, or both. The industry itself has published 4 de-tailed instructions for the guidance of ice-cream dealers in keeping their plants sanitary. Some of the machinery is so much more intricate than any used in the milk industry that special means must be employed to clean and sterilize it as, for example, the homogenizer, the specialty machines, and particularly the freezer.

 

 

 

 

 

The ice cream process.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология мороженого

Приемка и хранение необработанного сырья

     Необработанное сырье хранится в резервуарах, силосных хранилищах, барабанах или мешках, зависящих от их физической формы. Мероприятия по приемке зависят от производительности завода.

     Сухие продукты  используются в сравнительно  небольших количествах, такие  как сывороточный порошок, стабилизаторы  и эмульгаторы, порошок какао  и так далее, обычно доставляются  в мешках. Сахар и сухое молоко  могут быть доставлены в контейнерах и в проветриваемых силосных хранилищах посредством сжатого воздуха. Сыпучие материалы, такие как сахар и сухое молоко могут быть доставлены в мешках, которые высвобождаются посредством специальных машин. Жидкие продукты такие как молоко, сливки, сгущенное молоко, раствор глюкозы и растительный жир доставляются с помощью танкеров. Молочные продукты охлаждаются до 5° С перед хранением, пока подслащается сгущенное молоко, глюкоза и растительный жир должны хранится при относительно высоких температурах (30-50° С) для того чтобы сохранить низкую вязкость для перекачивания. Молочный жир доставляется в виде обезвоженного молочного жира или в блоках масла, которое расплавляется и всасывается для хранения в танки, где температура должна поддерживаться около 35-40° С. В последнем случае партия для одного и двух дневного производства готовится, чтобы исключить окисление молочного жира, за исключением его хранения под инертным газом (N₂).

Приготовление смеси.

     Несмотря на  то, что предварительные анализы  мороженого могут показать, что  производство – это простая  операция об измерении содержания  молочного жира, сахара и сгущенного  обезжиренного молока, фактически  эта процедура крайне сложная.  Молочный жир не имеется в  наличии существенно. Он используется в виде сливок, обычно около 40% в виде содержания молочного жира, и всего объёма молока. Сахар свободно и непосредственно попадает в наш организм, но если подслащенное сгущенное молоко потреблено, норма содержания сахара должна быть соблюдена. Сухой обезжиренный молочный остаток состоит из нежирных порций сливок, из сгущенного обезжиренного молока и из цельного молока.

     Одно из  желательных свойств мороженого  это хорошая, ровная консистенция. Это частично получается путем  использования ряда ингредиентов, которые удерживают воду в  гидратной форме, таким образом, облегчая формирование маленьких замороженных кристаллов. Защитные коллоиды служат основой эффективности этого процесса. Такие как высококачественный желатин, растительные смолы, фруктовый пектин, альгинат натрия из ламинарии и многочисленные продукты из молочного казеина. Иногда небольшое количество яиц добавляют, чтобы улучшить взбитость смеси.

     Неотъемлемой  частью стало добавлять краситель  в смесь, в зависимости от  требований. В частности это относится  к фруктовому мороженому, льду  и щербету.

     Все ингредиенты  жидкости помещаются в цистерну  и нагреваются. Эта емкость  должна быть обеспечена санитарными  деталями и мешалкой.

Пастеризация.

     После того  как жидкие ингредиенты хорошо  смешаны и нагреты, добавляют  сухие ингредиенты. Это могут  быть: сахар, стабилизатор, яйца, шоколад,  краситель и другие. Когда они  смешиваются вместе, нагревание  продолжается до тех пор, пока  температура пастеризации не  будет достигнута, что продолжается  в течение 30 минут в пастеризаторе  для всех ингредиентов. Традиционно  используется температура пастеризации 150°F. Это помогает растворять ингредиенты так же хорошо, как и убить все патогенные микроорганизмы. Fabin and Coulter утверждают, что штамм рода Escherichia-Aerobacter переносят испытательные температуры пастеризации 65,5°С (150°F) в течение 30 минут, и для их разрушения требуется температура 68,3°С (155°F). В тех случаях, где регулярно требуется мороженое без микроорганизмов, распространяется при пастеризации их смеси при температуре 160° Ф или выше.

Гомогенизация.

     Один из факторов, который способствует в значительной мере для гладкости мороженого это высококачественность дробления и степень рассеивания глобул молочного жира. Если эти глобулы большие, мороженое может быть крупнозернистым, шероховатым. В идеале необходимо эти глобулы расщепить, аппарат для этого называется гомогенизатор, или вискозиметр. Как правило, это мощный насос, который силой заставляет проходить жидкость через очень маленькие отверстия. Давление может достигать до 4000 фут на квадрат на дюйм (или 272 Паскаля). Это специфическое действие клапана, раздроблять глобулы, не обусловлено. Средний диаметр глобулы молочного жира в молоке или сливках может быть около 3-8 микрометров (1 микрометр это 1/25,000 дюймов); после гомогенизации это диаметр становится около 1-2 микрометров.

     Это обработка  имеет дальнейшее преимущество, что содействует более эффективному  перемешиванию ингредиентов посредством  разрушения любых других маленьких  мягких компонентов. Эта операция  в буквальном смысле делает  продукт однородным. Гомогенизация  при температурах пастеризации  определяет наивысшее качество  смеси с точки зрения хороших  свойств взбиваемости в морозильной камере и поддержание температуры, которая предотвращает рост всех вредных микроорганизмов.

Охлаждение и  созревание.

     После того, как смесь была подвергнута гомогенизации, она охлаждается до температуры 35° Ф посредством подобного молоку охладителя, и затем подается насосом в резервуар для хранения, где смесь ожидает закаливания. Иногда смесь выдерживают в холоде в течение 24 часов, чуть больше или меньше, для создания свойств, которые обосновывают полезность для улучшения взбиваемости смеси в охладителе и получающейся в результате текстуры мороженого. Эта обработка называется «выдерживание». Несомненное преимущество с практической точки зрения получается при выдерживании более 4-х часов.

Фризерование.

     Смесь мороженого закаливают в аппаратах для партий разового изготовления или в непрерывных камерах. Как правило, оба эти аппарата имеют цилиндрическую камеру с двойной стенкой, которая выполняет роль контейнера или рубашки для холодильного агента. Вокруг оси цилиндра вращается экран парового котла и скребок, которые полностью перемешивают и удаляют мороженое со стенок холодильника.

     В партиях,  заполняют смесью около половины  аппарата. Рассол (охладитель) затем  подают, и экран парового котла  и скребок начинают работать. Около 5-10 минут, и операция  завершается, и партия разгружается  посредством открытия клапана  морозильной установки. Смесь  охлаждается до температуры около  23° Ф. и увеличенная в объёме  посредством сил взбивания движется  к лопасти экрана парового  котла, что дает стойкие взбитые  сливки. Это отводится с помощью  клапана быстро в контейнеры, и под напряжением поступает  в закалочное отделение. Усилители  вкуса, фрукты и орехи добавляются  в партии в морозильных камерах  до подачи смеси до отвода  с помощью крана.

     В непрерывных  морозильных установках, перемешенное  мороженое смешивается и контролируется  объем воздуха, выкачиваемый под  напряжением в одну или более горизонтальные трубы с двойными стенками, что обеспечивается вращением экрана парового котла и скребка. Смесь охлаждается до температуры около 21° Ф. и затем медленно, и непрерывно разгружаем вертикальную  трубу прямо в конечный контейнер. Затем это помещается в закалочное отделение, где мороженое закаляется партиями.