1. Определение понятия «сироп». Виды сиропов

Сироп – концентрированный, но ненасыщенный раствор различных сахаров: глюкозы, фруктозы, сахарозы, лактозы, мальтозы и их производных. В качестве растворителя при приготовлении сиропов могут выступать вода и молоко.
По стандартам сиропы – это растворы, концентрация которых составляет не менее 50 %. Сиропы представляют собой прозрачную, вязкую, практически бесцветную жидкость.
В зависимости от вида растворителя и растворенного сахара сиропы подразделяются на:

- сахаро-паточный;
- сахаро-паточный-инвертный;
- сахаро-инвертный;
- сахаро-агаровый;
- глюкозо-фруктовый и т. д.

То есть название сиропа формируется в зависимости от его составных частей. В кондитерском производстве работают с высококонцентрированными сиропами, концентрация которых составляет не менее 70 %, так как сахароза при такой концентрации выступает в роли консерванта.

2. Требования, предъявляемые к сиропам

Сиропы должны быть прозрачными, без взвешенных частиц, не включать в себя кристаллики сахарозы, обязательно иметь цвет от бесцветного до светло-желтого. Исключением являются молочные сиропы, имеющие кремовый цвет в результате протекания реакции меланоидинообразования.

Качество сиропов зависит от способа их приготовления. Чем меньше длительное термическое воздействие, тем меньше изменяется химический состав сиропа, тем, соответственно, его качество выше.

Требования, предъявляемые к качеству карамельного сиропа:

1) температура хранения 90 С;
2) сироп не должен содержать кристалликов сахарозы и примесей органической пыли, которые в дальнейшем могут стать центром кристаллизации;
3) влажность и содержание редуцирующих веществ должны быть стабильны в процессе хранения;
4) сироп должен быть прозрачным и опалесцировать в том случае, если в его состав входят молочные продукты;
5) содержание сухих веществ карамельного сиропа, изготовленного на патоке, 82 – 84 %; содержание редуцирующих веществ 14 %;
6) содержание сухих веществ карамельного сиропа с применением инверта 86 %; содержание редуцирующих веществ 16 %.

3. Непрерывные способы получения сиропов 

Существует два непрерывных способа приготовления сиропов:

I. Приготовление сиропа при повышенном давлении.
II. Приготовление сиропа при атмосферном давлении.
Приготовление сахаро-паточного сиропа на сироповарочных станциях ШСА-1

На рисунке 1 изображена аппаратурно-технологическая схема производства сиропов на сироповарочных станциях ШСА-1 с применением избыточного давления.

Рисунок 1 – Аппаратурно-технологическая схема производства сиропов на сироповарочных станциях ШСА-1 В емкости 1 находится вода, предварительно подогретая до 40 С
(сладкая вода – вода после промывания оборудования). В емкости 2 находится патока (температура 40 – 45 С), в емкости 3 – инвертный сироп.

С помощью плунжерных насосов 4 (дозирующие насосы) эти компоненты в рецептурном количестве закачиваются в смеситель 7, в который из приемной емкости 5 с помощью ленточного накопителя 6 подается рецептурное количество предварительно просеянного сахарного песка. Смеситель 7 снабжен шнековой мешалкой, а также имеет паровую рубашку, за счет которой температура внутри смесителя поддерживается на уровне 65 – 75 С.

За время прохождения по смесителю сахар частично растворяется и закачивается с помощью плунжерного насоса 8 в змеевик змеевиково-варочной колонки 9. В змеевике из-за диафрагмы 10 создается избыточное давление, поэтому рецептурная смесь, проходя по змеевику, претерпевает гидростатическое сопротивление, за счет которого происходит частичное удаление влаги. А за счет греющего пара, который омывает змеевик (давление греющего пара 5 – 6 атм), процесс уваривания происходит полностью. Далее уваренный сироп поступает на пароотделитель 11 и готовый сироп (содержание сухих веществ – 82 – 84 %, редуцирующих веществ 14 – 16 %) поступает в промежуточную емкость 12.
Общая длительность уваривания сиропа на ШСА-1 составляет 5 минут, а конкретно процесс уваривания (нахождение смеси в змеевиково-варочной колонке) – 1,5 минут.

Приготовление карамельного сиропа при атмосферном давлении.

На рисунке 2 изображен аппарат для приготовления сиропа под атмосферным давлением.

Рисунок 2 – Аппарат для приготовления сиропа под атмосферным давлением

Сахар растворяют в воде, в полученный сироп вводят патоку или инвертный сироп, или их комбинируют в различных соотношениях.
Так как патоку или инвертный сироп вводят только после растворения сахара, заключительную часть процесса уваривания можно проводить, не прибегая к повышению температуры в результате увеличения давления, и вследствие этого получить более светлый сироп.

Основной агрегат станции – секционный растворитель, в котором сахар превращается в сироп и последовательно проходит все 6 секций.
Просеянный и попущенный через магнит сахар дозируется шнековым дозатором в первую секцию. Туда же непрерывно с помощью дозатора вводится необходимая для растворения сахара подогретая вода. Растворение сахара и весь процесс приготовления сиропа проходят при нагревании.

Нагревание осуществляется паром, для чего агрегат оборудован тепловой рубашкой. Для перемешивания массы смонтирована лопастная мешалка, ось которой проходит через все секции аппарата. Перегородки между секциями имеют отверстия, через которые сиропная масса перемещается из секции в секцию. Во второй и третьей секциях происходит полное растворение сахара, в четвертой секции сахарный раствор нагревается до кипения. В кипящий раствор смесительной секции непрерывно поступает подогретая патока или инвертный сироп, или их смесь. Эти компоненты дозируются плунжерным насосом. Для фильтрования сиропа на оси аппарата смонтирован фильтр.

Готовый отфильтрованный сироп собирается в последней секции, откуда подается в производство карамельной массы.

Зависимость температуры кипения сахарного раствора от концентрации.
Расчет температуры кипения в зависимости от необходимой концентрации сахарного, сахаро-паточного, сахаро-инвертного сиропов приведен в таблице 1.

Температура кипения зависит не только от концентрации сиропа, но и от состава растворенных веществ, то есть рецептуры сиропа. Сухие вещества карамельного сиропа представляют собой смесь из сахара, сухих веществ патоки и некоторого количества инвертного сахара, поэтому температура кипения карамельного сиропа может быть
определена для практических целей как средневзвешенная величина из температур кипения сиропов и патоки.

Например: определить температуру кипения карамельного сиропа в о С, приготовленного по рецептуре: 40 кг патоки на 100 кг сахара,

для массовой доли сухих веществ сиропа 85 %, а использованной патоки – 80 %. Если условно принять массовую долю сухих веществ сахара за 100 %, то

где tкип – температура кипения сиропа при заданном содержании сухих веществ, t1, t2 – температуры кипения компонентов, входящих в сироп (см. табл.1),
а1, а2 – количество компонентов, входящих в сироп;
с1, с2 – содержание сухих веществ в рецептурных компонентах.


4. Периодические способы получения сиропов

Для производства сиропов периодическим способом в качестве основного оборудования используют: диссуторы (рис. 3), открытые варочные котлы (28 – А (рис. 4), Д9 – 41А), универсальный варочный аппарат.
Как правило, приготовление сиропа периодическим способом происходит в диссуторе. Диссутор представляет собой металлическую емкость, в которой находятся два змеевика: барботер, выполняющий роль мешалки, и упариватель.
В диссутор засыпается предварительно просеянный сахарный песок, заливается вода из расчета: на 100 кг сахара 10 л воды при температуре 40 – 45 С. При включенном барботере сахар полностью растворяется в воде. Когда сахар растворился, барботер выключается и включается упариватель, по которому циркулирует пар под давлением 3 – 4 атм, и сахарный сироп уваривается до концентрации или содержания сухих веществ 80 %.

При приготовлении сахаро-паточного сиропа в готовый сахарный сироп с содержанием сухих веществ 80 % вводится предварительно подогретая до 40 C 

С патока или инвертный сироп. Сахаро-паточный или сахаро-инвертный сироп уваривают до 82 – 84 %, фильтруют через сито с ячейкой 1,5 мм.

Приготовление сиропа с предварительным растворением сахара в воде
 

Рисунок 3 – Диссутор с барбатером

Преимуществом данного метода является то, что большая часть процесса приготовления сиропа происходит без присутствия патоки.
Недостаток данного метода заключается в использовании значительного количества воды, для выпаривания которой затрачивается время. Соответственно длительность температурного воздействия увеличивается, увеличивается и цветность сиропа. Время приготовления сиропа 40 – 50 минут.
Приготовление сиропа с растворением сахара в патоке 

Метод заключается в том, что сахароза смешивается с патокой (подогретой до 45 С) с помощью барботера, и в эту смесь вводится предварительно подогретая вода в количестве 10 % от массы сахара.

При включенном барботере смесь перемешивается, сахар растворяется. После растворения сахара барботер выключается и включается увариватель. Сироп сгущается до концентрации – 82 – 84 %.
Преимущество данного метода заключается в том, что процесс приготовления сиропа ведется при минимальном количестве воды, что сокращает время уваривания. Время уваривания 25 – 35 минут, кислотность патоки 5 – 10 С Тернера.
Приготовление сиропа с непосредственным введением кислоты в сироп 

Суть метода: после полного растворения сахара вводят определенное количество кислоты (на 1 т сахара 0,3…3,5 л кислоты) и процесс уваривания ведется в присутствии кислоты. В течении этого процесса происходит инверсия сахарозы, в результате чего накапливаются редуцирующие вещества. Содержание сухих веществ – 82 – 84 %. Если необходимо замедлить процесс инверсии, то используют буферные соли: лактат натрия или цитрат натрия.

Достоинство этого метода состоит в том, что всегда получаются светлые сиропы.

Недостатки метода:

• эти сиропы не хранятся, их необходимо использовать сразу;
• эти сиропы обладают способностью непрерывно наращивать содержание редуцирующих веществ; сахар

Рисунок 4 – Открытый варочный котел 28 – А

Недостатки всех периодических способов приготовления сиропов:

• периодичность приготовления, затрачивается большое количество времени на единицу продукции;
• используется дополнительная рабочая сила;
• ухудшается качество сиропа за счет длительного температурного воздействия.
Длительность приготовления сиропов периодическими способами 20…50 минут.

5. Приготовление инвертного сиропа с применением

10%-ного раствора соляной кислоты и 40%-ного
раствора молочной кислоты

Инвертные сиропы – сиропы, полученные в результате инверсии сахарозы. Инверсию можно проводить с помощью неорганических кислот (соляная кислота) и органических кислот (молочная, лимонная кислоты и фермента инвертаза). Инвертный сироп применяется в качестве антикристаллизатора. Для того чтобы увеличить скорость процесса инверсии необходимо увеличить температуру или концентрацию кислоты.

Срок хранения инвертного сиропа с применением соляной кислоты не более двух суток, с применением молочной кислоты – не более пяти суток.
Приготовление инвертного сиропа с применением 10 %-ного раствора соляной кислоты 

Готовый сахарный сироп с концентрацией 80 – 82 % загружают в бак для инверсии, который представляет собой емкость, имеющую водяную рубашку и мешалку. Сахарный сироп охлаждают до 90 С и вводят в этот сироп 10 %-ный раствор соляной кислоты, из расчета 0,02 – 0,03 % к массе сахара. Во избежание потемнения сиропа кислоту вводят мелкими порциями при постоянном помешивании. При 90 С при постоянном помешивании выдерживают в течение 15 – 20 минут.

По истечении этого времени определяют содержание редуцирующих веществ. Если оно достигло 70 – 75 %, то инверсию прекращают. В противном случае инверсию продолжают.
Для окончания инверсии сироп охлаждают до 60 С и нейтрализуют 10 %-ным раствором пищевой соды. Количество соды добавляется из расчета 700 г на 1 т сахара. Процесс нейтрализации считается законченным, если прекращается процесс выделения газа. Сироп охлаждают до 20 С и хранят не более двух суток.

Физико-химические показатели инвертного сиропа, приготовленного данным способом:
• содержание сухих веществ – 80 – 82 %;
• содержание редуцирующих веществ – 70 – 75 %;
• температура хранения 20 С;

Приготовление инвертного сиропа с применением 40 %-ного раствора молочной кислоты

Готовый сахарный сироп загружают в емкость для инверсии (концентрация сиропа 80 – 82 %). При температуре 105 С вводят молочную кислоту из расчета 4 л на 1 т сахара и проводят процесс инверсии при постоянном помешивании (при 105 С) в течение 40 – 50 минут.

По истечении времени проверяют содержание сухих веществ. Если оно достигло 40 – 45 %, то процесс инверсии заканчивают.
Готовый инвертный сироп охлаждают до 60 С и нейтрализуют 10%-ным раствором карбоната натрия из расчета 1,48 кг на 1 т сахара. Затем охлаждают до 20 С и хранят не более пяти суток.

Физико-химические показатели инвертного сиропа, приготовленного данным способом:
• содержание сухих веществ – 80 – 82 %;
• содержание редуцирующих веществ – 45 – 50 %;

6. Определение химического состава сиропа и количества редуцирующих веществ в нем 

Химический состав сиропа. В состав карамельного сиропа, приготовленного на патоке, входят:

- сахароза – 64 %;
- редуцирующие сахара (глюкоза, фруктоза) – 16 %.
Расчет количества редуцирующих сахаров в зависимости от рецептурных компонентов 

Определение абсолютного прироста редуцирующих веществ:

где Rвс, Rвп, Rви – редуцирующие вещества в сиропе, патоке, инверте;
ас, ап, аи – массовая доля сухих веществ в сиропе, патоке, инверте;
Gc, Gп, Gи – массы сиропа, патоки, инверта.

7. Примеры расчетов содержания воды, рецептурных компонентов для приготовления сиропа определенной концентрации

Расчет для определения количества воды, при приготовлении сиропа, исходя из рецептуры 

1. Из унифицированной рецептуры определяют коэффициент соотношения сахара и патоки по сухому веществу:

где Мсвп – масса патоки по сухому веществу;
М свс – масса сахара по сухому веществу.

2. Определяют относительный выход:

где в – выход сырья по сухому веществу в соответствии с унифицированной рецептурой;
и – итого загрузка сырья по унифицированной рецептуре.

3. Количество воды, необходимой для приготовления сиропа:

где G0 – необходимое количество сиропа;
Вот – относительный выход;
х1 – количество сахара по рецептуре;
х2 – количество патоки по рецептуре.

4. Количество сахара:

где ас – содержание сухих веществ в сиропе;
G0 – необходимое количество сиропа;
а1 – содержание сухих веществ в сахаре;
в0 – относительный выход;
k – коэффициент соотношения сахара и патоки по сухому веществу.

5. Количество патоки:

где ас – содержание сухих веществ в сиропе;
G0 – необходимое количество сиропа;
а1 – содержание сухих веществ в патоке;
в0 – относительный выход;
k – коэффициент соотношения сахара и патоки по сухому веществу.

Расчет количества инвертного сиропа для полной или частичной замены патоки:

где RBс – задаваемое содержание редуцирующих веществ в сиропе на сухое вещество;
Мсах – масса сахара по рецептуре;
Мп – масса патоки по рецептуре;
ап – содержание сухих веществ в патоке;
RBп – редуцирующих веществ в патоке на сухое вещество;
RBис – редуцирующих веществ в инвертном сиропе на сухое вещество;
аис – содержание сухих веществ в инвертном сиропе.

При приготовлении карамельного сиропа с применением инверта необходимо помнить, что в процессе уваривания происходит инверсия сахарозы под действием кислоты и редуцирующие вещества нарастают быстрее на 3 %, нежели чем у сиропов на основе патоки.