Приготовление сахарной пудры

Для измельчения сахара песка применяются молотковые мельницы разной конструкции. Наиболее эффективное измельчение достигается на микромельницах.
Микромельница (рис. 1) состоит из корпуса 1, внутренняя поверхность 5 которого рифленая. Внутри корпуса помещен ротор 2 с радиально подвешенными на осях 4 молотками 3. Ротор вращается от электродвигателя с частотой 6000 об/мин.

Рис.1. Микромельница для сахарной пудры.

Просеянный и очищенный от ферропримесей сахар песок загружают в воронку 10, которая снабжена предохранительной решеткой 9 и сеткой 8 с отверстиями размером 3x3 мм для предотвращения попадания в мельницу крупных кусков сахара и посторонних предметов. Подача сахара из воронки регулируется шибером 7.
Шнеком 6 сахар равномерно подается в рабочую камеру дробилки. Вращающиеся молотки разбивают кристаллы сахара и отбрасывают их с большой силой на рифленую поверхность статора. Ударяясь, частицы сахара дробятся и, отскакивая, вновь разбиваются молотками. Измельченная пудра через отверстия сита 11 в нижней части корпуса поступает в бак 14.
К корпусу дробилки присоединен рукавный фильтр, снабженный уплотняющим кольцом 13. Отработанный воздух выводится через фланелевый рукав 15, оставляя внутри него пылевидные частицы сахарной пудры.
Пудра состоит из частичек разных размеров. Содержание фракции частиц размером менее 25 нм может колебаться от 20 до 30%, а частиц размером более 40 нм - 50-60%. В этой фракции присутствуют частицы, размер которых достигает 200-300 нм. Таким образом, дисперсность сахарной пудры значительно ниже дисперсности какао тертого.
Кроме конструктивных особенностей дробилки степень измельчения зависит от влажности сахара песка. Чем суше сахар, тем мельче будут частицы сахарной пудры.
При получении сахарной пудры неизбежны выделения сахарной пыли, которая не только ухудшает санитарное состояние оборудования и помещения цеха, но и является взрывоопасной. Поэтому для производства сахарной пудры необходимо выделить отдельное помещение, оснащенное хорошо действующими установками для улавливания и удаления пыли.
Сахарная пудра является дисперсной системой твердое-газ (Т/Г). Такие свойства сахарной пудры, как комкование, слеживаемость связаны со свойствами дисперсной системы. На границе с воздухом, полярность которого практически равна нулю, частички пудры обладают высоким поверхностным натяжением. Такие дисперсные системы стремятся самопроизвольно уменьшить избыток поверхностной энергии за счет адсорбции других веществ. На поверхности кристалликов сахара расположено множество гидрофильных групп ОН, СН, СО, способных образовывать водородные связи с молекулами воды.
Эти факторы вызывают адсорбцию молекул водяных паров окружающего воздуха на поверхности частичек пудры, часть из них закрепляется на некоторое время, конденсируется, образуя адсорбционный слой. Вслед за адсорбцией неизбежно следует частичное растворение поверхностного слоя кристалликов с образованием водного раствора с определенной упругостью пара. Давление паров этого раствора всегда меньше, чем давление паров воды, насыщающих пространство. В силу разности парциальных давлений паров воды в атмосфере и над поверхностью раствора происходит дальнейшее поглощение влаги до момента наступления равновесия между упругостью паров над раствором и воздуха.
Скорость адсорбции, количество поглощенной влаги будут зависеть от относительной влажности и температуры воздуха, а также от физического состояния поверхности частичек сахарной пудры (кристаллическая или аморфная). Величина адсорбции Г, как избытка вещества на поверхности, связана с изменением энергии Гиббса уравнением:

где δ - величина поверхностного натяжения, µ - химический потенциал водяного пара в условиях равновесия.
Таким образом, при адсорбции молекул водяного пара на твердой поверхности частиц изменение энергии Гиббса обусловлено уменьшением поверхностного натяжения на границе раздела фаз и изменением химического потенциала поглощенного вещества.
Этим, в основном, обусловлена тенденция сахарной пудры к комкованию (слеживанию) при хранении.
При слеживании одновременно протекают два процесса: более плотная упаковка частиц, что приводит к увеличению числа контактов, и рост прочности индивидуальных контактов.
Между частицами пудры имеются пустоты. С течением времени под действием давления вышележащей массы происходит заполнение пустот.
При этом растет площадь контакта между частицами и прочность индивидуальных контактов. Образуется пространственный каркас арочного типа, прочность которого определяется дисперсностью частиц и числом контактов в единице объема.
Если поверхность частиц сахарной пудры за счет адсорбции водяных паров покрыта пленками насыщенного раствора, то при изменении температуры воздуха часть воды из раствора может испариться, раствор перейдет в пересыщенное состояние. В нем протекает процесс кристаллизации сахарозы, а между частицами образуются кристаллические мостики. В результате возникновения кристаллизационных контактов происходит резкий рост их прочности и прочности всей сыпучей массы.
Таким образом, механизм слеживания сахарной пудры по мере ее хранения основан на постепенном переходе структур с атомными контактами в сыпучей массе, через структуры с коагуляционными контактами при их увлажнении, в структуры с фазовыми контактами при высыхании увлажненной пудры, или в результате образования зародышей-мостиков в пересыщенных водных пленках, разделяющих частицы пудры.
При образовании структур с фазовыми контактами при слеживании сахарной пудры нарастает прочность, теряется сыпучесть, что вызывает технологические сложности при дозировании и переработке пудры.
Поэтому на современных поточных линиях приготовления шоколадных масс (фирмы "Бюлер", фирмы "Карле и Монтанери") вместо сахарной пудры используется сахар песок.