Проектирование производства халвы

ВВЕДЕНИЕ

За годы независимости Казахстан серьезно укрепил свою продовольственную безопасность, активно развивая аграрный сектор экономики. При этом импортозамещение и глубокая переработка сырья становятся ключевыми факторами для обеспечения отечественного потребителя готовой продукцией и снижения ее себестоимости.

Как это часто бывает, географическое месторасположение и климатические особенности в значительной степени определяют направление развития экономик самых разных государств. Республика благодаря обширным угодьям имеет огромный сельскохозяйственный потенциал и уже стала одним из мировых лидеров по производству пшеницы и муки.

Стоит отметить, что до момента ввода в эксплуатацию крахмалопаточного комплекса в Казахстане не существовало предприятий по производству карамельной патоки из зерна кукурузы, потребность в которой при этом достаточно велика. Основные производители карамели, предприятия кондитерской промышленности, теперь могут закупать отечественное сырье, тогда как раньше импортировали его из Кыргызстана, России, Украины и дальнего зарубежья.

Представляемый проект предусматривает создание цеха  производства

халвы из ядер подсолнечника производительностью до 800 кг/сут готовой

продукции.

Производство халвы  предусматривается из  местного сырья,  что делает данный Проект высокорентабельным и решает вопрос импортозамещения. Предлагаемая технология производства и состав оборудования  основаны на базе классических схем.

Актуальность данного Проекта заключается в наличии местной сырьевой базы; сравнительно небольших трудозатратах; создании новых рабочих мест; выпуске импортозаменяющей и экспортоориентированной продукции.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

 

Халва – самое популярное восточное лакомство, которое известно с V века до н.э. и в переводе с арабского означает «сладость».  Родина халвы – Иран, откуда разнообразные способы ее изготовления распространились по всему Среднему и Ближнему Востоку. В кухне народов Средней Азии можно встретить халву из зерен абрикоса, а в Турции этот десерт делают из манной крупы: она обжаривается в масле вместе с кедровыми орехами на медленном огне. Затем туда добавляют сахар и молоко (или воду), и эта смесь варится до тех пор, пока не загустеет.

 Халва представляет  собой кондитерское изделие волокнисто-слоистой  структуры, изготовленное смешиванием  сбитой с пенообразователями  карамельной массы, растертых ядер, жиросодержащих семян (подсолнечника, кунжута), орехов и бобов (арахиса  и др.).

Халва – это высококалорийный продукт (до 550 ккал на 100 г) с хорошими вкусовыми достоинствами и достаточно высокой пищевой ценностью. Кроме этого кондитерское изделие имеет достаточно длительные сроки хранения и хорошую транспортабельность. По этой причине, помимо повседневного использования, халва нашла широкое применение в экспедициях, туристических походах и т. п.

При этом, более целесообразным для обеспечения потребности организма в растительном масле (вит. Е) является применение халвы, содержание масла в которой составляет 30%. [1]

Помимо всего вышесказанного, большое содержание белков, жиров, углеводов, хорошая усвояемость и небольшая стоимость делает халву серьезным соперником традиционного шоколада. Для сравнения, рассмотрим химический состав и калорийность халвы и шоколада (табл. 1).

 

 

 

 

Таблица 1- Химический состав и калорийность халвы и шоколада

Продукты	Усвояемая съедобная часть в 100 г. продукта, г.			Калорийность, ккал
	Белки	Жиры	Углеводы
Халва	14,0	29,4	43,4	508
Шоколад	5,1	34,1	51,3	548

 

 

Большим плюсом халвы также является содержание в ней значительного количества быстроусваеваемых моносахаридов, которые за короткий промежуток времени восстанавливают силы.

Классификационные признаки халвы

Халва относится к группе «сахарные кондитерские изделия».

По виду маслосодержащих ядер халву вырабатывают:

• подсолнечную

• ореховую

• арахисовую

• кунжутную (тахинную)

• комбинированную

Каждый из этих видов составляет ассортимент в зависимости от введенных добавок – с изюмом, с орехами, шоколадная, с ядрами абрикоса. Выпускают также халву глазированную шоколадом, халву с молочной сывороткой, с подсолнечной крупкой (подсолнечной мукой).

Наряду с халвой общепотребительского  назначения вырабатывают данное кондитерское изделие специального назначения: лечебную для больных сахарным диабетом с использованием заменителей сахара-ксилита и сорбита, с добавлением морской капусты – источника йода и др.

На свойства халвы, помимо основного и вспомогательного сырья, существенно влияют пищевые и вкусовые добавки как естественного (пищевые кислоты, пряности, кофе), так и искусственного (ароматизаторы, фиксаторы вкуса, стабилизаторы и др.) происхождения.

Халва должна иметь умеренно сладкий вкус и свойственные данному продукту запах и цвет, жирность, консистенцию, структуру, быть без посторонних привкусов и примесей. Распознают халву по цвету: у подсолнечной – сероватый, у кунжутной (тахинной) – кремовый, у арахисовой – от кремового до желтовато-серого, у ореховой – светло-желтый. [ 2]

Рассмотрим свойства основного сырья данного кондитерского изделия.

Например, ядра кунжута содержат:

• воды  - 5-6%

• жира – 52-59%

• азотистых веществ – 22-34%

• клетчатки – 4-6%

• золы – 4-5%

• углеводов – 6,5-10%

Кроме того, ядра богаты витаминами Е и В1, а также в них содержатся антиокислители (токоферолы, сезамоль и др.). Благодаря наличию антиокислителей кунжутное масло может долго хранится без прогоркания. При благоприятных условиях (небольшая влажность семян, хранения в сухих помещениях при невысокой температуре) кунжутные семена могут сохраняться без порчи годами.

Основными веществами ядра подсолнечника являются масло и белок, сумма их составляет от 51 до 85%. Кроме них ядро содержит:

• сахара – 3,8%

• сырой клетчатки – 2,4%

• растворимых органических кислот – 0,6%

• лецитина – 0,44%

• холестерина – 0,15%

• золы – 3,70%

Масло подсолнечника состоит из твердых и жидких жирных кислот. Жидкие представлены олеиновой и линолевой кислотами; твердые – пальмитиновой, стеариновой, лигноцериновой. В наибольшем количестве  в масле содержатся жидкие кислоты: линолевая (от 46,3 до 65,2%) и олеиновая (от 28,2 до 40,5%), твердых кислот всего 7,9%.

Белок, входящий в состав ядра подсолнечника, состоит из альбумина (15-32%), глобулина (45-48%), глютелина (8-19%) и др. В процессе переработки ядра белки претерпевают изменения, в результате которых содержание альбумина и глобулина уменьшается, а количество глютелина увеличивается.

В состав белка подсолнечника входят следующие аминокислоты: пролин, цистеин, лизин, гистидин, аргинин, триптофан, глютелиновая кислота. а также аммиак.

Из углеводов в ядре больше всего сахарозы.

Химический состав ядра подсолнечника (% в пересчете на сухое вещество):

• вода – 6-7

• жир – 54-63

• белки – 19-20

• клетчатка – 2,5

• зола – 3,5

• углеводы – 7,0

Семена подсолнечника, поступающие в производства халвы, не должны содержать затхлого, плесневого или иного постороннего запаха, не должны быть подвержены самонагреванию и заражению амбарными вредителями.

Ядра арахиса содержат:

• воды – 6-7%

• жира – 45-52%

• азотистых веществ – 20-36%

• сахара – 2-6%,

• витамины группы В

•  витамин РР.

Среди белков арахиса много глобулинов.

В настоящее время ядра арахиса для производства халвы импортируют из Китая и Индии в мешках. Поступающие в производства ядра арахиса не должны иметь затхлого, плесневого и других посторонних запахов.

Ядра кешью имеют приятный, слегка сладковатый вкус и являются высококалорийным и питательным продуктом.

Состав ядра:

• вода – 4-5,0%

• азотистые вещества – 13-23%

• жир – 50-56%

• сахар – до 6%

• клетчатка – 0,5-4%

• зола – 2,5-3,5%

• крахмал – 10-20%

В ядре в небольшом количестве содержатся также витамины А, В1 и В2. Хорошие товарные ядра кешью имеют характерную изогнутую форму, цвет слоновой кости, достаточно тверды и ароматны.

Из вышеописанного можно подвести итог: кроме превосходных пищевых и питательных качеств, халва обладает уникальной биологической ценностью, омолаживает и оздоравливает организм, положительно влияет на состояние нервной системы, улучшает кровообращение и пищеварение. Ведь в состав халвы входят ингредиенты, являющиеся источниками протеина, натрия, калия, кальция, меди, магния, железа, цинка, фосфора и пищевых кислот.

Так, например, семена кунжута, используемые для приготовления тахинной халвы богаты витаминами А, Е, В1 и В2. Витамин А необходим человеку для роста и хорошего зрения, Витамин Е защищает от сердечно-сосудистых болезней, рака, бесплодия, витамин В1 стимулирует функционирование нервной системы, мускулатуры и мышц сердечно-сосудистой системы, улучшает память, а витамин В2 – улучшает самочувствие, уменьшает риск простудных заболеваний, помогает при астме.

По своему назначению сырье делят на основное и вспомогательное. Основное сырье – это минимум сырья, достаточный для получения халвы без добавок и без замены части патоки инвертным сиропом:

• семена кунжута и подсолнечника

• ядра арахиса, кешью

• сахар

• патока

• мыльный или солодковый корень

 Вспомогательное сырье  применяется для расширения ассортимента  халвы (наполнители, вкусовые, ароматические  и жироудерживающие добавки), а также для замены части патоки инвертным сиропом:

• какаопродукты

• ванилин

• молочная сыворотка

• сухое молоко

• взорванные кукурузные палочки

Вспомогательные материалы – это применяемые для упаковки и хранения влаго- и жиронепроницаемая бумага, полиэтилен, фольга, поваренная соль и др.

Для приготовления кунжутной массы используют семена кунжута трех типов: белосемянного, желто-коричневосемянного и черносемянного. [ 3]

Замочка семян кунжута. Оболочка семян кунжута плотно прилегает к ядру, но при намокании разбухает и легко соскальзывает с ядра. На этом свойстве основан процесс обрушивания кунжутных семян.

Во время замочки семена набухают, масса их увеличивается в 1,3 – 1,5 раза, содержание влаги достигает 38-40% (содержание влаги в сухих семенах 6-10%). Увлажненная оболочка становится эластичной и легко отделяется от ядра при надавливании и трении.

Кунжутные семена замачиваются в цементных, металлических или деревянных резервуарах вместимостью от 150 до 1500 л. Резервуары заполняют кунжутом на 2/3 их вместимости, так как семена увеличиваются в объеме. Высота резервуаров должна обеспечивать удобное выполнение их зачистки и мойки. Уровень воды в резервуаре должен быть выше уровня семян. Температура воды зависит от способности кунжута к обрушиванию.

Продолжительность замочки зависит от сорта и степени созревания кунжута. Для легкообрушиваемых семян время замачивания 30-60 мин., а для труднообрушиваемых – 3-5 и даже 6 ч.

Обрушивание кунжута. Для обрушивания кунжута (отделения ядра от оболочки) применяют различные рушильные машины, как непрерывного, так и периодического действия. Для отделения ядра от оболочки используют разницу в их плотности. Оболочка содержит много клетчатки и имеет большую плотность (около 1500 кг/м3). В ядре много жира, плотность которого 920 кг/м3, благодаря чему плотность ядра составляет 1070 кг/м3. Для разделения ядра и оболочки применяют жидкость с промежуточной между ними плотностью — 17—19 %-ный раствор соли плотностью 1130—1150 кг/м3 (при 13 °С), который называется соломуром. При соломурировании ядро всплывает на поверхность солевого раствора, а оболочка оседает на дно. Ядра собирают и промывают в течение 5—6 мин чистой холодной водой для удаления соли. После промывания ядра содержат около 40—50% воды и до 0,1 % соли (тахинная масса, поэтому, имеет слабый солоноватый вкус).

Отделение оболочек от ядер кунжута и промывание ядер можно проводить на различных установках.

В установке периодического действия рушанку загружают в чан 1 с раствором соли и тщательно размешивают ее лопастью, а затем выдерживают несколько минут для всплытия ядра и оседания оболочки. В чане имеется три крана. Кран 2 служит для взятия пробы и определения окончания разделения ядра и оболочки. Через кран 3 из чана удаляют оболочку. Через кран 4 очищенное кунжутное ядро спускают в мешки, подвешенные на тележках.

Соломур собирается в емкость, а затем возвращается в чан. После заполнения половины объема тележки передвигаются по направляющим под душ для промывки с целью удаления из ядра соли. Окончание промывки определяют органолептически (по отсутствию соленого привкуса).

В установке с кольцевой схемой для соломура pyшанка подается норией в больший из чанов, из которого всплывшее ядро с примесью оболочки перетекает в соседний, а затем и в третий чан. Оболочка оседает на дно чанов и периодически удаляется через сливную трубку. Очищенное ядро кунжута из третьего чана перетекает в сборник с сеткой, через которую соломур фильтруется, а затем собирается в емкости и насосом перекачивается в больший чан. [3 ]

Соломуромоечная машина непрерывного действия представляет собой две суживающиеся книзу ванны, разделенные перегородкой. Ванна - моечная машина, ванна — coломурная машина. В соломурную машину поступает рушанка, перемешиваемая лопастями двух мешалок. Оболочка оседает и выводится из машины шнеками. В сетчатом коническом барабане происходит некоторое отжатие оболочки от соломура. Ядро кунжута переливается в желоб с наклонным дном. Он обеспечивает попадание ядер в конический сетчатый барабан со шнеком. Отжатое от соломура ядро кунжута передается в моечную машину. Соломур стекает в бачок и насосом возвращается в ванну соломурной машины. В моечную машину поступает чистая вода, в которой ядра кунжута промываются от соли, тонут и шнеком, а затем норией, имеющей перфорированные ковши, выводятся из машины.

Исходя из другого способа, после замачивания семян (без использования соломура), кунжут обрушивают в машинах, принцип действия которых основан на том, что движущийся рабочий орган энергично перемешивает кунжут и вызывает взаимное трение семян. Это приводит сначала к разрыву увлажненной набухшей оболочки, а затем к снятию оболочки с ядер. Эти машины бывают периодического и непрерывного действия.

В машинах периодического действия порцию кунжута загружают в емкость, в которой расположен вал с лопастями. Обрушенный кунжут в виде смеси оболочки и ядра выгружают через люк во время вращения вала с лопастями.

В машине непрерывного действия кунжутное семя из воронки попадает в цилиндр. Внутри цилиндра вращается вал, на котором расположены питающий шнек, а затем лопасти, образующие по оси вала винтовую линию. Обрушенный кунжут непрерывно выходит через патрубок. Для осмотра и очистки машины предусмотрены отверстия с крышками. Недорушенные семена должны составлять не более 2 %.

Кунжут можно обрушивать и без предварительного замачивания. В емкость загружают 75-90 кг кунжута и заливают его 10—12 кг воды. Длительность процесса обрушивания (15—25 мин) зависит от качества и сорта кунжута. В этом случае недорушенные семена составляют 1—2,5 %. Две трети от количества оболочек отделяется затем в промывочной машине типа протирочной.

Содержащаяся в кунжутных ядрах влага разделяется на два вида: поверхностная и внутренняя. Поверхностная влага удаляется довольно легко при помощи центрифугирования.

Центрифугу включают после загрузки ее ядром. Под действием центробежной силы ядра прижимаются к сетчатому барабану, через отверстия которого удаляется влага. Продолжительность центрифугирования 2—3 мин, после чего машину выключают и ядро выгружают вручную совком. После центрифугирования доля сухих веществ в ядре повышается до 72-74 %. Такое ядро поступает на термическую обработку. [4]

Термическая обработка ядер кунжута (сушка и обжарка). Согласно технологическим требованиям содержание влаги в готовой кунжутной массе не должно превышать 1,2 %, Поэтому после центрифугирования ядро подвергают термической обработке. Одновременно целью термообработки является придание ядрам характерных приятных вкуса, аромата и цвета.

После термической обработки ядро приобретает характерную хрупкость, необходимую для лучшего размола. В процессе термической обработки под влиянием высокой температуры (свыше 100 оC) белок маслосодержащих ядер свертывается и при растирании обжаренных ядер масло из них легко выделяется, смачивая твердые частицы, делая массу полужидкой, с мажущейся льющейся консистенцией. В результате обжаривания ядра кунжута приобретают также специфические вкус и аромат.

Готовность обжариваемого продукта определяют органолептически: по наступлению характерной хрупкости, по заметному изменению цвета ядра и вкуса.

Термическую обработку кунжутных ядер можно проводить двумя способами: I - с предварительной сушкой ядер до содержания 10-14 % влаги и последующим обжариванием до конечной влажности (1,2 %) и II - непосредственным обжариванием ядер (без предварительного подсушивания). При этом оба процесса совмещаются в одной тепловой установке.

Для термической обработки кунжутных ядер по первому способу применяют барабанную сушилку непрерывного действия с противотоком горячего воздуха. Продолжительность сушки около 15 мин. При отсутствии барабанной сушилки ядра подсушивают в сушилках других конструкций с циркулирующим нагретым воздухом.

Для обжаривания кунжутных ядер вторым способом обычно применяют открытые жаровни с огневым или паровым обогревом. [5]

Охлаждение и отвеивание обжаренных ядер. Во избежание ухудшения качества при длительном воздействии высокой температуры обжаренные кунжутные ядра должны быть быстро охлаждены до температуры не выше 50 °С. Ядра температурой 120 °С нельзя подавать на размол, так как кунжутная масса может приобрести горелый привкус.

В настоящее время для охлаждения кунжутных ядер применяют охлаждающие барабаны, устройство и принцип действия которых похожи на барабанные сушилки, но подают в них холодный воздух.

Для очистки обжаренных и охлажденных ядер от слипшихся кусочков, возможных остатков оболочки, недоброкачественных или необрушенных семян и для добавочного охлаждения ядро отвеивают, применяя обычную веялку.

После охлаждения и отвеивания ядра температурой 25-30 оC и содержанием влаги 0,9-1,2 % поступают на размол.

В настоящее время на многих предприятиях внутри цеха (из сушилок на охлаждение, после охлаждения на размол и т. д.) семена транспортируются с помощью пневмотранспорта. Пневматический транспорт - установки, осуществляющие движение смеси сыпучего материала вместе с воздухом по трубопроводу.

Размол обжаренных ядер (получение кунжутной массы). Обжаренные и охлажденные ядра размалывают в массу однородной консистенции на жерновых мельницах с вертикальной и горизонтальной осью, а также на валковых и дисковых мельницах.

В жерновых мельницах ядра размалывают между двумя камнями, один из которых неподвижный, другой вращающийся. Для их изготовления употребляют как природные, гак и искусственные камни.

При измельчении ядра на валковых мельницах растирание осуществляется в клиновидном пространстве, образованном поверхностями двух цилиндрических параллельных валков, вращающихся в противоположные стороны.                                            

Для получения однородной, тонкорастертой массы необходимо, чтобы кунжутное ядро было хорошо обжарено и содержание влаги в нем было не более 1,2 %. При более высокой влажности размол затрудняется и полученная масса имеет густую кашицеобразную консистенцию.

При измельчении на дисковой мельнице ядра растираются между двумя дисками, зазор между которыми устанавливается перед началом работы и поддерживается автоматически.

В результате измельчения происходит разрыв клеток кунжутного ядра и истечение из них масла, которое называется сезамовым. Таким образом, измельчение приводит к образованию суспензии, состоящей из твердых частиц и жидкой фазы – масла. Эта суспензия называется тахинной (кунжутной) массой.

Готовая кунжутная масса должна содержать 55-62% жира, не более 1,2 % воды. Масса не должна иметь темных вкраплений, вкус еe должен быть свойствен вкусу обжаренного кунжутного семени. Кунжутная масса должна быть тонкого помола.

Готовую массу фильтруют через сетку с отверстием диаметром не более 3 мм. Хранить ее можно в течение нескольких месяцев при низкой температуре. Для этого ее помещают в железные бочки с плотно закрывающимися крышками и периодически, не реже 2 раз в месяц, бочки надо переворачивать. Непродолжительно массу можно хранить в баках с мешалкой при температуре 40-50'C, ежедневно перемешивая ее, так как масса подвержена расслаиванию.

Приготовление арахисовой и кукурузной  массы

Арахисовую и ореховую массы готовят из очищенных обжаренных ядер арахиса путем их растирания.

Как правило, арахис поступает на кондитерские фабрики уже очищенный от скорлупы. Ядра очищают от посторонних примесей на сепараторах. В случае поступления необрушенного арахиса его сначала очищают от пыли и механических примесей на веялках, а затем обрушивают на специальных рушильных машинах - арахисолущилках. После обрушивания ядра арахиса вместе со скорлупой попадают на сито, а скорлупа и пыль отвеиваются вентилятором. [4]

Обработка ядер арахиса поваренной солью. Арахис обладает специфическим бобовым (овощным) и горьковатым вкусом, который сохраняется и в обжаренных ядрах. Это ухудшает качество получаемых из них кондитерских изделий.

Для улучшения вкуса ядра арахиса рекомендуется обрабатывать раствором поваренной соли. Обработку можно производить двумя способами.

Первый способ. Ядра арахиса смачивают небольшим количеством 4-6 %-ногo раствора поваренной соли. Количество раствора составляет 6-9 % по отношению к массе арахиса. Обработку проводят во вращающихся барабанах в течение 20 мин. Затем ядра обжаривают обычным способом. Соль, оставшаяся на ядрах в количестве 0,2-0,4 %, улучшает вкус арахиса и соответственно получаемых изделий.

Второй способ. Ядра арахиса замачивают в течение 20 мин в 3%-ном растворе поваренной соли температурой 40-45 оС. По окончании замачивания ядра центрифугируют, сушат и обжаривают. При такой обработке из арахиса удаляется значительная часть летучих веществ, которые придают ему неприятный привкус. Приобретаемый ядрами привкус соли также улучшает их вкус. [4]

Термообработка ядер арахиса (сушка и обжаривание). Для удаления избытка влаги ядра арахиса подвергаются сушке и обжариванию.

Поскольку ядра арахиса, прошедшие солевую обработку различными способами, имеют неодинаковое конечное содержание влаги, термическую обработку их проводят по-разному. Если ядра после обработки поваренной солью содержат не более 10 % влаги, то их можно обжаривать в жаровне с паровым обогревом и механической мешалкой без предварительного подсушивания. Продолжительность процесса в этом случае составляет 1,5-2 ч при температуре 145-150 °С.

Степень обжаривания арахиса оказывает большое влияние на его вкус. Если содержание влаги ядер арахиса после солевой обработки 19-20 %, то их сначала сушат в сушильном барабане (или в сушилках других конструкций с циркулирующим нагретым воздухом) до содержания влаги 10-15%.

Обжаривание осуществляют в открытых паровых жаровнях. [4]

Охлаждение и отвеивание. Обжаренные ядра арахиса должны быть быстро охлаждены во избежание их потемнения под действием высокой температуры длительное время.

Охлаждение обжаренных ядер арахиса производят при таких же режимах, как и охлаждение ядер кунжута и подсолнечника.

Для очистки обжаренных ядер арахиса от пленки их пропускают через резиновые валки, а затем отделенную оболочку удаляют на веялке, где оболочка отвеивается и осаждается в циклоне. Охлажденные ядра арахиса могут быть отвеяны сразу на веялке без пропускания через резиновые валки. В этом случае на ядрах остается больше оболочки, а получаемая из них масса темнее.

Размол обжаренных ядер арахиса. Производится аналогично такому же процессу для кунжутных и подсолнечных ядер.

 Готовая арахисовая  масса также подвержена расслаиванию, поэтому ее следует хранить  в сборниках с мешалками, периодически  перемешивая, при температуре 40-50 °С.

Кукурузная масса. Для приготовления кукурузо-арахисовой халвы используется в равных количествах смесь арахисовой и кукурузной тертых масс.

Кукурузная масса готовится из обжаренной растертой кукурузной крупы и фритюрного жира.

Кукурузная крупа с содержанием влаги 14% обжаривается до содержания влаги 2,5%, затем в обжаренную кукурузную крупу вводят часть рецептурного количества фритюрного жира, с тем чтобы содержание жира в смеси было 25-2б %.

Полученная кукурузо-жировая смесь пропускается через вальцовые мельницы для измельчения и получения однородной массы. Провальцованная масса вымешивается с оставшимся жиром. Содержание жира в готовой кукурузной массе должно быть 45-49%.