Какао-бобы - основное сырье шоколадного производства

Какао-бобы являются семенами дерева Theobroma cacao L., произрастающего в тропической экваториальной зоне земного шара.

По происхождению какао-бобы подразделяют на азиатские, американские и африканские. Наименования товарных сортов какао-бобов в основном соответствуют названию района их произрастания, страны или порта вывоза (Гана, Цейлон, Камерун, Эквадор и др.).

По качественным признакам какао-бобы подразделяют на два вида:

- благородные (сортовые), обладающие нежным вкусом и приятным тонким ароматом, которые произрастают в основном в Азии;

- потребительские (ординарные), имеющие горький, терпкий, кисловатый вкус и резкий аромат, к которым относятся африканские и американские сорта.

Какао-дерево - вечнозеленое растение, которое имеет высоту от 3 до 18 м в зависимости от сорта и начинает плодоносить через 3-5 лет после посадки. Плоды располагаются по стволу и крупным ветвям и по форме похожи на огурец. Длина плодов до 25 см, диаметр до 10 см, окраска желто-зеленая, золотистая или оранжевая.

Плод состоит из древовидной оболочки толщиной 15-20 мм и красновато-желтой мякоти (пульпы), внутри которой расположены пять продольных рядов миндалевидных семян (бобов) длиной до 25 мм.

Какао-бобы состоят из двух семядолей, образующих ядро, двухлепесткового зародыша (ростка), эндосперма (серебристой пленки) и какаовеллы (оболочки).

Извлеченные из мякоти свежесобранных плодов бобы какао имеют горький вяжущий вкус, серо-фиолетовый цвет и практически не имеют аромата. Для того чтобы улучшить вкус, цвет, аромат и облегчить отделение бобов от мякоти, их после извлечения из плодов подвергают ферментации с последующей сушкой.

Ферментация является первоначальной стадией обработки какао бобов и осуществляется непосредственно на плантациях. Процесс ферментации состоит в том, что масса сырых какао-бобов вместе с мякотью плотно укладывается в кучи, на лотки, ящики или корзины, укрывается сверху брезентом или банановыми листьями, чтобы сохранить тепло, выделяемое в процессе ферментации. При ферментации происходят изменения в бобах и мякоти, которые связаны с действием ферментов.

Различают ферментацию внешнюю, обусловленную биохимическими процессами в пульпе, и внутреннюю - связанную с физико-химическими и биохимическими процессами в семядолях какао-бобов.

Внешняя ферментация в основном определяется действием микроорганизмов, для которых пульпа является питательной средой. Начальная стадия ферментации протекает в анаэробных условиях, при низких значениях рН и высокой концентрации сахара в пульпе, что благоприятно для роста и размножения дрожжей. В результате спиртового брожения, вызываемого дрожжами, сахара сбраживаются до этилового спирта и углекислого газа. При этом выделяется теплота, которая повышает температуру массы до 32-33 °С к концу первых суток. В процессе ферментации массу перемешивают для равномерного протекания процессов во всех слоях. К концу ферментации температура достигает 45-50 °С, брожение переходит в уксуснокислое, в результате чего в пульпе накапливается уксусная кислота.

Внутренняя ферментация - это процессы, протекающие в семядолях какао-бобов. В результате биохимических процессов в какао-бобах накапливаются редуцирующие сахара и свободные кислоты, происходит окисление полифенолов и гидролиз антоцианов, что смягчает горький вяжущий вкус и изменяют окраску до коричнево-красной. Когда температура ферментации достигает 45-50 °С, происходит частичный гидролиз белков, что вызывает структурные изменения семядолей и увеличение водорастворимого азота. Наряду с биохимическими протекают и физико-химические процессы, связанные с воздействием тепла и влаги на семядоли какао-бобов, в результате чего нарушается структурная целостность семядолей.

Продолжительность ферментации зависит от сортовых особенностей какао бобов и составляет для благородных сортов 2-3 суток, для потребительских 5-7 суток. После ферментации какао-бобы подвергают сушке.

Сушка производится естественным путем (солнечная сушка) или нагретым воздухом, паром при температуре 40 °С. В процессе сушки влажность бобов изменяется от 30-35 % до 6-8 %. Во время сушки происходит не только удаление излишней влаги, но и завершение биохимических и физико-хими-ческих процессов.

В процессе ферментации и сушки формируется характерный для какао-бобов цвет, аромат, улучшается вкус, какао-бобы очищаются от мякоти, теряют всхожесть, семядоли растрескиваются в результате влаготермического воздействия, ослабляется связь ядра с оболочкой (какаовеллой), что облегчает дальнейшую переработку какао-бобов.

Высушенные ферментированные какао-бобы с влажностью 6-8 % называются товарными. Товарные какао-бобы доставляются в Россию в основном морским путем и поступают на переработку на крупные специализированные шоколадные фабрики и кондитерские фабрики, имеющие оборудование для первичной переработки какао-бобов.

Химический состав какао-бобов достаточно разнообразен, в него входят вода, жир, белковые вещества, органические кислоты, алкалоиды, дубильные, красящие, ароматические вещества и др. Различные части какао-бобов отличаются по химическому составу и свойствам, поэтому представляют неодинаковую ценность для шоколадного производства. Химический состав разных частей товарных какао-бобов приведен в табл. 2.

Таблица 2

 

Химический состав какао-бобов

Показатель	Доля анатомических частей, %
Ядро-87	Какаовелла-12	Зародыш-1
Вода, %	5±1	9±3	6±1
Какао-масло, %	52±2	2,6±1,4	2,9±о,6
Белковые вещества, %	13,5±1,7	14,0±1,8	24,5
Углеводы, %: крахмал сахара (сахароза, глюкоза, фруктоза) клетчатка пентозаны	8,3±1,7   4,5±1,3 3,2±0,3 1,5±0,3	4,5±1,0   1,0±0,3 15±3 9±1	-   - 2,8±0,2 -
Алкалоиды, %: теобромин кофеин	1,5±0,6 0,2±0,15	0,7±0,3 0,15±0,05	1,7 0,2
Органические кислоты (лимонная, яблочная, винная, уксусная и др.), %	1,5±0,1	-	-
Зола общая, %	3,1±0,9	8±1	6,7±0,5

 

Как видно из табл. 2, какао-бобы имеют достаточно разнообразный и ценный в пищевом отношении состав.

Присутствие алкалоидов отвечает за выраженное тонизирующее воздействие шоколада на организм человека, в связи с чем его потребление детьми необходимо ограничивать.

Специфический горький, вяжущий, терпкий вкус придают какао-бобам дубильные вещества. Характерный цвет и аромат какао объясняется присутствием антоцианов, полифенольных соединений и др.

В какао-бобах обнаружены такие витамины, как В₁, В₂, В₆, никотиновая кислота, пантотеновая кислота и биотин.

Минеральные вещества в основном представлены окислами калия, фосфора, магния. Среди микроэлементов в какао-бобах обнаружены цинк, медь, фтор, мышьяк, молибден.

В процессе переработки какао-бобов в шоколадные изделия химический состав подвергается некоторым изменениям, которые позволяют формировать его потребительские достоинства: характерный вкус, цвет и аромат шоколада и пищевую ценность.

Самой значительной и ценной составной частью какао-бобов является жир (какао-масло), содержание которого в ядре достигает 52-56 %, в какаовелле (оболочке какао-бобов) 3-4 %, в ростке 3-5 %. Какао-масло состоит из триглицеридов и некоторого количества свободных жирных кислот.

Свойства какао-масла определяются структурой триглицеридов, свойствами составляющих их жирных кислот и наличием сопутствующих веществ. В выделенном из бобов виде это жир, который имеет бледно-желтый цвет, тающий вкус и слабый аромат какао. Какао-масло является уникальным маслом, которое обладает свойствами, делающими его незаменимым для кондитерской промышленности, среди них необходимо отметить следующие:

- при комнатной температуре какао-масло остается твердым и хрупким, благодаря чему шоколад, в котором 1/3 часть приходится на какао-масло, обладает твердой и хрупкой консистенцией;

- начальная температура плавления какао-масла 31-34 °С, т.е. ниже температуры тела человека и поэтому оно плавится во рту и не оставляет характерной для высокоплавких жиров салистости;

- какао-масло может долго храниться без заметных следов прогоркания (до 5-6 лет), что, возможно, связано с присутствием в нем природных антиоксидантов;

- при правильном охлаждении ниже температуры застывания (23-28 °С) какао-масло кристаллизуется, сокращаясь в объеме, что облегчает выборку шоколада из форм после формования и охлаждения;

- какао-маслу присущи полиморфные свойства, которые проявляются в том, что при разных температурах застывания какао-масло способно кристаллизоваться в различных полиморфных формах, обладающих разным запасом свободной энергии и несколько отличающимися свойствами.

Полиморфные формы какао-масла способны при изменении внешних условий (давления, температуры) самопроизвольно переходить из одной формы в другую (γ, α, β^́1, β и др.) По данным разных авторов отмечено существование разного числа полиморфных форм: от 4-х до 32-х. Единственной стабильной, устойчивой формой является β-форма, которая имеет наиболее компактную кристаллическую решетку и обладает наименьшим запасом свободной энергии.

Полиморфные превращения могут протекать не только в чистом какао-масле, но и в шоколаде, что усложняет технологию его приготовления и вынуждает вводить специальную подготовку шоколадных масс перед формованием - темперирование. Темперирование при 29-31 °С позволяет создать условия для кристаллизации какао масла в стабильной β-форме, которая не подвержена изменениям в процессе хранения. При нарушении указанного температурного режима какао-масло может закристаллизоваться в одной из нестабильных форм, которые в процессе хранения переходят в β-форму. Поскольку β-форма обладает более компактной кристаллической решеткой, то избыток какао-масла выделяется в виде белых кристаллов на поверхности шоколада. Это явление называется жировым «поседением» («цветением») шоколада и является браком, который возникает по причине несоблюдения технологических параметров приготовления шоколада.