Технологическая схема переработки товарных какао-бобов

Общая технологическая схема переработки какао-бобов с целью получения какао-продуктов и шоколадных изделий представлена на рис. 2.

Какао-бобы после очистки от примесей и сортировки по величине направляют на термическую обработку (обжарку). Чтобы отделить оболочку, обжаренные бобы дробят на дробильно-сортировочных машинах и получают какаовеллу (оболочку какао-бобов) и какао-крупку (полуфабрикат, полученный дроблением ядер какао и отделением какаовеллы).

Какао-крупку тонко измельчают в полужидкую в нагретом состоянии массу, называемую какао тертым, и собирают в обогреваемые емкости (темперирующие сборники). В них какао тертое нагревают до 85-90 °С и несколько часов вымешивают.

 

 

Рис. 2. Технологическая схема переработки товарных какао-бобов

Для приготовления шоколада необходимо смешать какао тертое с сахарной пудрой и добавить какао-масло. Необходимость добавления какао-масла обусловлена тем, что шоколадная масса должна иметь необходимую для перемешивания и формования вязкость и текучесть. Это обеспечивается введением в шоколадные массы дополнительного количества (по отношению к содержащемуся в какао тертом) какао-масла после его выпрессовывания из какао тертого. Поэтому какао тертое используют по двум направлениям: на приготовление шоколадных масс и на получение какао-масла.

Из горячего какао тертого на гидравлических прессах прессованием под большим давлением получают какао-масло. Твердый остаток, называемый какао-жмыхом, дробят на мелкие куски, охлаждают и измельчают до какао - по-рошка. Какао-порошок фасуют в коробки или пакеты.

Какао-крупку или какао тертое, предназначенное для получения какао-мас-ла и какао-порошка, препарируют (обрабатывают растворами щелочей, водными растворами и др.) и сушат. Такая обработка позволяет повысить качество какао-порошка. Какао тертое, предназначенное для приготовления шоколадных масс и глазурей, такой обработке не подвергают.

Для приготовления шоколада в смесильных машинах смешивают основные компоненты: какао тертое, какао-масло и сахарную пудру. Для повышения эффективности измельчения какао-масло на этой стадии вносят не полностью, а примерно 2/3 части от рецептурного количества. Кроме того, на этой стадии вводят дополнительные рецептурные компоненты: сухое молоко, тертые орехи, кофе, измельченные вафли и др.

Полученную при смешивании однородную массу подвергают тонкому измельчению на вальцовых мельницах и собирают в смесителях или коншмашинах. На этой стадии осуществляют разведение массы оставшимся количеством какао-масла (1/3 часть от рецептурного), а также вводят при необходимости поверхностно-активные вещества (соевый, фосфатидный концентраты и др.). После разведения массу для десертного шоколада коншируют (подвергают длительной тепловой и механической обработке в специальных шоколадоотделочных машинах) в течение 48-72 часов при температурах 45-70 °С и перед выгрузкой ароматизируют.

Готовую шоколадную массу перекачивают в темперирующую машину и темперируют до определенной температуры (29-31 °С), после чего формуют методом отливки в неразрушаемые формы, охлаждают, извлекают из форм и направляют на завертку и упаковку.

Массу для шоколадной глазури подвергают гомогенизации для повышения ее однородности и отливают в тару или перекачивают в автоцистерны для бестарной перевозки.

Первичная переработка какао-бобов. Первичная переработка какао-бобов включает операции очистки и сортировки, термической обработки, дробления и отделения какаовеллы, тонкое измельчение какао-крупки до какао тертого.

Очистка и сортировка какао-бобов. Назначение этой операции - очистка от посторонних примесей (песка, камней, волокон мешковины, пыли и др.) и сортировка какао-бобов по размерам, отделение сдвоенных, ломаных и дробленых. Сортировка необходима для равномерной и качественной обжарки какао-бобов в дальнейшем.

Осуществляют эту операцию на специальных очистительно-сортировоч-ных машинах различных конструкций, которые разделяют массу бобов на разное число фракций, таких как камни и тяжелые примеси, песок, легкие примеси и частицы какаовеллы, ломаные бобы, сдвоенные, тощие какао-бобы, какао-бо-бы нормального размера.

Очищенные какао-бобы направляют на обжарку. Причем сдвоенные и лиманные бобы подвергают обжарке отдельно от целых, а после обжарки добавляют к отсортированным обжаренным какао-бобам и направляют смесь на дальнейшую переработку.

Термическая обработка (обжарка) какао-бобов - это одна из основных технологических операций, определяющих вкусовые качества готовых продуктов. Назначение этой операции: улучшение вкусовых качеств, аромата, цвета и технологических свойств какао-бобов (подготовка к последующему дроблению и тонкому измельчению).

Во время обжарки происходят количественные и качественные изменения всех составных частей какао-бобов, наиболее важными из которых являются следующие:

- уменьшение содержания влаги от 6-8 % в сырых до 2-3 % в обжаренных какао-бобах; снижение влажности значительно ослабляет связь ядра с оболочкой, вследствие чего облегчается процесс измельчения какао-крупки в какао тертое;

- протекают коллоидные процессы, связанные с изменениями белков и крахмала; при прогреве какао-бобов происходит денатурация и гидролиз белков, набухание крахмальных зерен и частичная клейстеризация; в результате этого изменяется фракционный состав, увеличивается содержание свободных водорастворимых аминокислот;

- высокая температура и кислая среда создают условия для кислотного гидролиза сахарозы с образованием редуцирующих веществ и других продуктов разложения сахаров;

- происходит сахароаминная реакция между аминокислотами и редуцирующими сахарами с образованием продуктов, влияющих на вкус, цвет и аромат какао бобов (меланоидинообразование);

- снижается количество дубильных и фенольных веществ, вследствие чего смягчается вяжущий вкус и появляется приятный горьковатый привкус и цвет, характерный для шоколада; в результате конденсации дубильных веществ образуются сложные темноокрашенные соединения - флобафены;

- изменяются собственные красящие вещества какао-бобов, которые относятся к группе антоцианов; при расщеплении они образуют глюкозу и красящее вещество антоцианидин, которое придает какао-бобам фиолетовую окраску и горький, вяжущий вкус;

- частично удаляются летучие вещества, в основном уксусная кислота, что приводит к снижению кислотности и смягчению вкуса и аромата бобов;

- изменяется общее содержание и фракционный состав липидов за счет гидролитического расщепления и миграции какао-масла в какаовеллу; при мягких режимах обжарки потери масла незначительны (0,2-0,6 %), но при воздействии высоких температур эти потери возрастают до 2 %;

- под воздействием высокой температуры какао-бобы дезинфицируются, погибают зародыши вредителей.

Обжаренные какао-бобы обладают способностью поглощать влагу из окружающего воздуха (гигроскопичностью), поэтому рекомендуется не делать запасов обжаренных бобов, а направлять их сразу на переработку.

После обжарки какао-бобы необходимо быстро охлаждать до температуры 25-35 °С для предотвращения диффузии какао-масла в какаовеллу.

Для термической обработки какао-бобов применяют аппараты периодического и непрерывного действия различных конструкций. Поэтому режимы обжарки отличаются по продолжительности и температуре.

Для термической обработки какао-бобов могут быть использованы различные способы: конвективный, кондукционный, радиационный электроиндукционный, высокочастотный, в кипящем слое.

Широкое распространение на предприятиях получили шахтные сушилки непрерывного действия, в которых реализуется конвекционный способ термической обработки. В этих сушилках бобы движутся сверху вниз по вертикальной шахте и обогреваются горячим воздухом, который движется им навстречу снизу вверх. В нижней части сушилки располагается зона охлаждения продукта. В шахтных сушилках какао-бобы нагреваются до температуры 120-130 °С в течение 35-50 мин.

Кондукционный нагрев осуществляется в цилиндрических обжарочных аппаратах периодического действия, которые имеют малую производительность и используются на небольших предприятиях.

В ряде стран термической обработке подвергают какао-крупку. Небольшие размеры продукта и отсутствие какаовеллы позволяют сократить продолжительность обжарки, снизить температуру и сократить потери какао-масла. Однако это требует наличия специального оборудования и технологических режимов.

Дробление какао-бобов - это их механическое разрушение и разделение полученной смеси на какаовеллу (оболочку какао-бобов), росток и какао-круп-ку (раздробленные ядра какао-бобов, очищенные от какаовеллы).

Какаовелла содержит значительное количество клетчатки, ухудшает вкус шоколадных полуфабрикатов и затрудняет их переработку. Для осуществления этой технологической операции используют специальные дробильно-сортировочные машины, которые дробят какао-бобы и разделяют смесь на несколько фракций с размерами частиц от 0,8 до 8 мм. От каждой фракции отделяется какаовелла.

Самую мелкую фракцию называют какао-мель. Содержание какао-мели не должно превышать 1,5 %. В какао-мели содержится наибольшее количество какаовеллы, а содержание жира значительно ниже.

Крупные фракции какао-крупки используют для получения плиточного шоколада, мелкие - для приготовления начинок, конфетных масс и шоколадной глазури.

Приготовление какао тертого. Какао тертое получают в результате тонкого измельчения какао-крупки. В процессе размола разрушается клеточная ткань и высвобождается содержимое клеток, в первую очередь какао-масла. Процесс размола сопровождается нагревом продукта, вызывающим плавление какао-масла. Поэтому масса имеет полужидкую консистенцию.

Какао тертое представляет собой густую сметанообразную жидкость при температурах выше температуры плавления какао-масла. Эта жидкость неоднородна и представляет собой суспензию, в которой жидкая фаза представлена какао-маслом, твердая фаза - измельченными частицами клеточных стенок, крахмальными и алейроновыми зернами и другими частями ядра какао.

Химический состав какао тертого в основном соответствует химическому составу ядра какао-бобов после обжарки. Главными характеристиками какао тертого являются вязкость и степень измельчения (дисперсность).

Под дисперсностью шоколадных продуктов принято понимать процентное содержание твердых частиц, размер которых не превышает 35 мкм. Дисперсность какао тертого составляет 96-98 %.

Чем выше дисперсность твердых частиц, тем полнее разрушены клетки какао крупки, тем полнее высвобождается какао-масло, тем меньше вязкость (при определенной температуре и влажности). На дисперсность влияет влажность какао тертого. При влажности более 2,5 % какао-крупка имеет меньшую хрупкость, что снижает эффективность измельчения и дисперсность, повышает вязкость какао тертого. Дисперсность какао тертого зависит также от способов измельчения и конструкции применяемого для измельчения оборудования.

Вязкость какао тертого зависит от влажности, температуры, дисперсности и содержания жира и сортовых особенностей какао-бобов.

Вязкость какао тертого является важным показателем его технологических свойств. Чем меньше вязкость, тем легче какао тертое подвергается прессованию, смешиванию с другими компонентами, измельчению, формованию, удалению летучих веществ и влаги.

Какао тертое является высокодисперсной системой (эмульсией). По законам термодинамики в таких системах самопроизвольно протекают процессы, направленные на уменьшение свободной поверхностной энергии за счет агрегатирования твердых частиц. В какао тертом также могут присутствовать коагуляционные структуры с разной прочностью контактов между частицами, что влияет на вязкость. Потеря агрегативной устойчивости может вызвать выпадение твердой фазы в осадок. Поэтому в производственных условиях при хранении, темперировании и др. какао тертое постоянно перемешивают. Оптимальный интервал температур какао тертого при хранении 60-95 °С.

Размер клеток ядра какао-бобов до 40 мкм, поэтому применяемое для размола оборудование должно обеспечивать получение частиц, не превышающих этого размера.

Для размола какао-крупки используется различное оборудование: восьмивалковые мельницы; штифтовые мельницы (дезинтеграторные установки); трехвалковые, комбинированные с дисковыми измельчителями мельницы; дифференциальные, шариковые мельницы и др. Иногда применяют комбинированные размольные агрегаты для двух- и трехстадийного измельчения, которые могут состоять из ударной, дисковой и шариковой мельниц.