Физико-химические основы переработки какао бобов с дефектами, вызванные недостаточной ферментацией

 

Товарные какао бобы являются продуктом ферментации и сушки свежих какао бобов плодов какао. Их ценность, как сырья для получения высококачественного шоколада с определенными неповторимыми вкусовыми и ароматическими качествами, определяется, прежде всего, теми процессами, которые протекают при ферментации и сушке какао бобов на плантациях. Это физико-химические процессы на стадии внешней ферментации, связанные с прогревом какао бобов в результате экзотермических реакций: спиртового и уксуснокислого брожения и насыщение продуктами этих реакций - спиртом и уксусной кислотой. Это влияет на структуру бобов. Прогрев какао бобов, влияние спирта и кислот приводит к их отмиранию и потере всхожести.

На второй стадии -стадии внутренней ферментации под влиянием ферментов, содержащихся в какао бобах, действующих на сахара, белковые вещества и полифенолы, образуются предшественники аромата, усиливается коричневая окраска какао бобов. Окислительные процессы с участием полифенолоксидазы продолжаются и на стадии сушки, основной целью которой является удаление излишней влаги.

Отсутствие промышленных способов проведения ферментации какао бобов и нестабильность их качества в зависимости от места произрастания деревьев и климатических условий приводят к получению какао бобов с дефектами, которые необходимо устранять при их переработке. Дефекты ограничивают развитие специфического аромата и вкуса шоколада, сообщают чрезмерно выраженный кислый и горький вкус, затрудняют выделение какао масла.

Во многих странах мира вопросу улучшения качества дефектных какао бобов уделяется большое внимание, разработан ряд способов, направленных на обработку какао бобов теми соединениями, в среде которых находятся какао бобы при ферментации: смесью этилового спирта, уксусной кислоты и воды, смесью органических кислот. Предложенные данные и другие методы принято называть вторичной ферментацией или "облагораживанием".Предложенные методы разделены на три группы: физические, химические и биохимические. К физическим методам относят обработку какао бобов инфракрасными лучами, обработку какао тертого ультразвуком, обработка продуктов переработки какао бобов или какао бобов водяным паром.

К биохимическим методам вторичной ферментации относят методы, использующие ферменты, содержащиеся в какао бобах, или ферменты, вносимые с пивными или винными дрожжами.

Ни один из перечисленных выше методов обработки какао бобов не дал должных результатов в отношении улучшения вкусовых и ароматических свойств какао бобов. Имеется мнение, что специфические качества можно получить только при ферментации сырых какао бобов.

Однако применяют некоторые химические и другие методы обработки.

К улучшению качества какао бобов приводит гидротермическая обработка (ГТО), при которой накапливаются продукты гидролиза дисахаридов (глюкоза, фруктоза) и белков (свободные аминокислоты),взаимодействие которых при термической обработке какао бобов способствует формированию или усилению аромата продукта. Одним из способов обработки, особенно какао крупки, является обработка водными сахарными растворами низкой концентрации.

Вяжущий горький и кислый вкус какао бобов смягчается при водно-щелочной обработке. Обработка электролитами (поташ, гидрокарбонат натрия, оксид магния) оказывают влияние на дубильные вещества. Одновременно щелочи снижают содержание микроорганизмов. Выбор способа обработки какао бобов или какао крупки должен быть основан на анализе дефекта какао бобов и выбраны оптимальные технологические параметры.

В России действует отраслевой стандарт - ОСТ 10-059-95, в соответствии с ним ограничивается в товарных какао бобах массовая доля недоферментированных какао бобов - не более 8 %, массовая доля "слейти"- не более 5%,массовая доля какаовеллы - не более 14 %. Какао бобы "слейти"- это какао бобы серого стального цвета, совершенно не подвергнутые процессам ферментации и не пригодные для получения шоколада.

 

Вопросы для самопроверки

1.Значение ферментации какао бобов на плантациях в формировании физико-химических свойств товарных какао бобов? Внешняя и внутренняя ферментация какао бобов?

2.Какие дефекты встречаются в товарных какао бобах из-за некачественной ферментации и сушки свежих какао бобов?

3.Способы вторичной ферментации какао бобов?

 

Тест по теме

1.Какие соединения, содержащиеся в товарных какао бобах, участвуют в процессе их обжарки, в сахаро-аминной реакции:

а) уксусная кислота;

б) спирт;

в) сахароза;

г) глюкоза;

д) фруктоза;

е) аминокислоты;

2.При каких условиях в процессе ферментации свежих какао бобов образуются спирт и уксусная кислота:

а) анаэробные;

б) аэробные;

3.Из каких какао бобов нельзя получить шоколад:

а) коричневые;

б) фиолетовые;

в) частчно фиолетовые;

г) «слейти»;

4.Какие щелочные агенты дают более выраженный положительный эффект при обработке ими какао бобов или какао крупки:

а) гидрокарбонат натрия;

б) поташ;

в) оксид магния;

5.Какой способ обработки какао бобов или какао крупки может устранить чрезмерно горький и вяжущий вкус:

а) гидротермическая обработка;

б) обработка щелочными агентами;

 

7. Изменение физико-химических свойств и качества изделий
при хранении

Широкий ассортимент представлен кондитерскими изделиями, отличающимися не только потребительскими качествами (вкус, аромат, цвет, форма), но и набором входящего в состав изделий сырья, его химическим составом. Химический состав рецептурных ингредиентов и изменение его в ходе технологической обработки являются причиной физико-химических процессов, протекающих при хранении кондитерских изделий. Характер этих процессов различен, но все они ведут к ухудшению качества продукта.

Процессы протекают в соответствии с рядом общих физико-химических закономерностей и обусловливаются преимущественно высоким содержанием сахаров, наличием жиров и азотистых веществ. При хранении изделий проявляются такие свойства как гигроскопичность изделий, способность находящихся в изделиях сахаров к кристаллизации, жиров к прогорканию, азотистых веществ и углеводов -к реакции меланоидинообразования.Уменьшается аромат изделий из-за окисления или улетучивания ароматических веществ. Изменяется структура изделий.

Интенсивность физико-химических процессов при хранении кондитерских изделий находится в прямой зависимости от качества сырья и его соответствия предъявляемым требованиям, от соблюдения оптимальных технологических параметров производства, от условий и сроков хранения изделий. Вид применяемой упаковки должен способствовать сохранению влаги и препятствовать развитию микрофлоры. В последние годы за рубежом и в Р.Ф. стали широко использовать водоудерживающие добавки и консерванты, что позволило удлинить сроки хранения изделий.

Остановимся на отдельных физико-химических процессах, протекающих в изделиях при хранении.

Карамель, являясь гигроскопичным веществом, увлажняется и теряет свои качества даже при хранении в помещении с относительной влажностью воздуха не выше 60-65 % и комнатной температуре. Процессы поглощения влаги протекают в несколько стадий: адсорбция водяных паров поверхностью массы карамели, частичное растворение массы в поглощенной влаге и образование на поверхности слоя насыщенного раствора, диффузия влаги из поверхностного слоя внутрь массы, кристаллизация сазарозы, постепенный переход карамельной массы из аморфного в кристаллическое состояние, установление равновесной влажности. Интенсивность этих процессов зависит от многих факторов: химического состава карамельной массы, от вида используемой патоки, от ее влажности, от температуры и относительной влажности воздуха при хранении.

В отличие от карамели конфеты, приготовленные на основе помады, при хранении высыхают, теряя влагу, и приобретают грубую структуру. Особенно высыхают неглазированные конфеты. Высыхание происходит даже при относительной влажности воздуха больше 82.5 %.Влагу теряет жидкая фаза помады и становится пересыщенным раствором. В результате происходит медленный процесс кристаллизации сахарозы. Высыхание помадных конфет будет продолжаться до установления равновесной влажности, которая в свою очередь будет зависеть от относительной влажности воздуха. Процесс высыхания помады и сбивных кондитерских изделий замедляется,если для их изготовления используется высокоосахаренная патока с повышенным содержанием глюкозы, водоудерживающие добавки (сорбит), ферменты, вызывающие инверсию сахарозы (β-фруктофуранозидаза).

Шоколад при хранении может покрываться бело-серым налетом в результате жирового или сахарного "поседения". Жировое поседение происходит в результате несоблюдения технологического режима темперирования шоколадной массы и неправильных условий хранения шоколада (при температуре выше 25^оС),сахарное поседение шоколада происходит в результате резкого понижения температуры в складском помещении, конденсация влаги из окружающего воздуха и растворение кристаллов сахарозы и образование тончайшей пленки сахарного раствора. При испарении влаги происходит кристаллизация сахара на поверхности с образованием белого налета. Во избежание этих процессов в складских помещениях целесообразно кондиционирование воздуха, поддержание температуры около 20^оС и относительной влажности воздуха 67-70 %.

Мучные кондитерские изделия при хранении также подвержены изменениям. Так печенье, при повышенной относительной влажности воздуха вследствие гигроскопичности становится более влажным.При достижении влажности выше 15 % печенье может заплесневеть. При хранении печенья сахарного теряется свежесть аромата, снижается набухаемость. У затяжного печенья увеличивается твердость. Если в изделиях содержится жир, при хранении появляются признаки его порчи и прогоркания, появляется салистый вкус. Это касается вафель с жировыми начинками, которые при хранении сравнительно быстро приобретают привкус испорченного жира. В складах для хранения вафель рекомендуется поддерживать меньшую относительную влажность воздуха (65-70 %) при температуре 18±3^оС.

Особую опасность при хранении представляют изделия с кремами, особенно молочными (заварными). В кремах легко развиваются микроорганизмы типа золотистого стафилококка. Это создает особую опасность для потребителя. Указанные микроорганизмы не развиваются в креме при включении в его рецептуру солей сорбиновой кислоты (сорбат калия). В сливочных кремах проявляется консервирующее действие сахара. Содержание сахарозы в жидкой фазе крема не должно быть менее 60 %.

Для каждого вида изделия определены сроки хранения не только с учетом его состава, но и с учетом вида и качества завертки, упаковки, свойств заверточного материала и условий хранения. Для каждого вида изделия установлены оптимальные условия хранения: оптимальная температура,

оптимальная относительная влажность воздуха. Действующие ГОСТы и ОСТы определяют сроки хранения изделий при рекомендуемых условиях хранения, препятствующих физико-химическим процессам.

 

Вопросы для самоконтроля

1.Какое влияние оказывает химический состав сырья, предусмотренного рецептурой изделия, а также технологический процесс на изменение физико-химических свойств и качества кондитерских изделий при хранении?

2.Какие физико-химические изменения претерпевает карамель при хранении? Какие факторы влияют на интенсивность протекания этих процессов? Какие имеются способы повышения стойкости карамели при хранении?

3.Изменение физико-химических свойств и качества помадных конфет, шоколада, тортов и пирожных? Гарантийные сроки хранения, обеспечивающие сохранение пищевой ценности и безопасности изделий? Способы сохранения качества и удлинения сроков годности?

 

Тест по теме

1.Какие из нижеперечисленных кондитерских изделий при хранении способны поглощать влагу:

а) помадные конфеты:

б) пастила;

в) карамель;

г) шоколад;

д) печенье

2.Какую патоку следует использовать при производстве сбивных изделий:

а) низкоосахаренную;

б) карамельную;

в) высокоосахаренную;

г) мальтозную;

3.В каких кондитерских изделиях при хранении наблюдается процесс кристаллизации сахарозы:

а) молочные конфеты;

б) ирис;

в) шоколад;

г) печенье;

д) зефир;

4.При какой температуре следует хранить шоколад во избежание сахарного «поседения», ^оС:

а) 5;

б) 10;

в) 15-21;

5.При какой концентрации сахара в жидкой фазе сливочного крема, сахар является консервантом, %:

а) не менее 40;

б) не менее 50;

в) не менее 60;

Ответы на тесты	Тема
1. б, д; 2. а, в, г; 3. б, д; 4. б, г, д; 5. б, в. г	1. Физико-химические свойства кондитерских полуфабрикатов и изделий
1. б; 2. а. в; 3. в; 4. б, г; 5. б	1.2 Физико-химические и коллоидные процессы при замесе теста и выпечке тестовых заготовок
1.б; 2. в, г; 3. в; 4. в; 5. в	2. Физико-химические основы производства карамели
1.в; 2. г; 3. б; 4. а. б; 5. б	3. Физико-химические процессы в производстве конфет и мармелада
1.б; 2. а; 3. в; 4. в, г, е; 5. в, г	4. Физико-химические процессы в производстве шоколада и пралиновых конфет
1.д; 2. в; 3. б; 4. в; 5. а, б, в, д	5. Рациональное использование какао бобов и какао продуктов
1. г, д, е; 2. а; 3. г; 4. б; 5. б	6. Физико-химические основы переработки какао бобов с дефектами, вызванными недостаточной ферментацией
1. в, д,; 2. в; 3. а, б, д; 4. в; 5. в	7. Изменение физико-химических свойств и качества изделий при хранении

Итоговый тест по дисциплине

 

1.Какие кондитерские полуфабрикаты являются дисперсными системами Т/Ж:

а) помада;

б) шоколадная масса;

в) эмульсия для печенья;

г) какао тертое;

д) крем сливочный;

2.При получении, каких кондитерских изделий протекают коллоидные процессы:

а) карамель леденцовая;

б) конфеты из сахарной помады;

в) печенье затяжное;

г) шоколад;

д) мармелад;

3.В производстве, каких кондитерских изделий протекает сахаро-аминная реакция и играет положительную роль:

а) карамель;

б) молочные конфеты;

в) шоколад;

г) ирис;

д) вафли;

4.Каким технологическим параметром регулируют преимущественно реологические свойства полуфабрикатов, обеспечивающие оптимальный процесс формования:

а) продолжительность;

б) интенсивность;

в) температура;

5.Какая технологическая обработка шоколадной массы и шоколадной глазури с целью устранения возможности жирового «поседения»:

а) вальцевание;

б) разводка;

в) темперирование;

 

Список рекомендуемой литературы

 

 

1. Драгилев А.И. Основы кондитерского производства [Текст] / А.И. Драгилев, Г.А.Маршалкин. М.: ДеЛи принт.- 2005.- 532с.

2. Кузнецова Л.С. Технология и организация производства кондитерских изделий [Текст] / Л.С.Кузнецова, М.Ю. Сиданова. – М.: «Академия» 2006. – 480с.

3. Кузнецова Л.С. Технология приготовления мучных кондитерских изделий [Текст] / Л.С.Кузнецова, М.Ю. Сиданова. - М.:«Мастерство», 2008. - 320с.

 

 

Словарь основных понятий

Агрегативная устойчивость - устойчивость, обусловленная силами взаимодействия дисперсных частиц.

 

Выпеченный полуфабрикат - полуфабрикат, получаемый после выпечки тестовой заготовки (бисквитный, песочный, слоеный и др.)

 

Вязкость жидкого шоколада (Па·с) - скорость течения в зависимости от силы воздействия на него.

 

Глазурь - кондитерский полуфабрикат, употребляемый для покрытия кондитерских изделий.

 

Дисперсная система – двух - или многофазная система, в которой одна или несколько фаз представлены маленькими частицами, распределенными в сплошной так называемой дисперсионной среде. Раздробленные и распределенные в дисперсионной среде частицы представляют дисперсную фазу системы. Между фазовыми частицами и дисперсионной средой имеется явно выраженная граница раздела. Они обладают избыточной поверхностной энергией.

 

Инвертный сироп - сироп, полученный из высококонцентрированного сиропа (80%) расщеплением сахарозы сахара-песка в присутствии кислоты на глюкозу и фруктозу (инверсия).

 

Какао тертое - полуфабрикат, получаемый измельчением крупки обжаренного ядра какао бобов.

 

Какао масло - масло, выделяемое из какао тертого.

Какаовелла - оболочка какао бобов, являющаяся отходом.

 

Какао жмых - частично обезжиренное прессованием какао тертое.

Коагуляция - процесс агрегирования частиц в результате взаимодействия и образования агрегатов из двух, трех и более частиц.

 

Коалесценция - слияние частиц в результате столкновения.

Кондитерские изделия являются пищевыми продуктами, обладающими преимущественно сладким вкусом. Изделия различаются по составу, консистенции, структуре, аромату и по форме.

 

Кондитерская масса - полуфабрикат, из которого формуют кондитерские изделия (карамельная, конфетная, шоколадная.

 

Лиофильные дисперсные системы - системы, для которых характерна высокая степень сродства дисперсной фазы и дисперсионной среды. Из кондитерских дисперсных систем к лиофильным относятся системы из агрегированных в растворах высокомолекулярных соединений (пектин, агар, агароид, фурцелларан, крахмал, растворимые белковые вещества).

 

Лиофобные системы - системы, для которых характерно различие граничащих фаз по их химическому составу и строению. Подавляющее большинство кондитерских дисперсных систем относятся к лиофобным (шоколадные, пралиновые, помадные, ликерные массы, суспезии, эмульсии, аэрозоли - сахарная пудра, фруктовые порошки, какао порошок, сахаро-паточные порошки).

 

Отделочный полуфабрикат - продукт для прослаивания и украшения выпеченных кондитерских полуфабрикатов и готовых изделий (кремы, помада, шоколадная крупка, сахарная мастика, нонпарель, бисквитная крошка).

 

Пластическая вязкость - отношение напряжения сдвига (предела текучести) к скорости сдвига.

Полуфабрикаты - кондитерские продукты, полученные из отдельных видов основного и дополнительного сырья и нуждающиеся в дальнейшей обработке для превращения их в готовые кондитерские изделия.

 

Помада - однородная мелкокристаллическая кондитерская масса.

Пралине - тонко измельченная кондитерская масса, получаемая из сахара, ядра обжаренных орехов и жира.

 

Предел текучести означает усилие, которое надо приложить, чтобы жидкий шоколад начал течь. Предел текучести функционально связан с вязкостью.

 

Сироп - концентрированный (свыше 40 %)раствор сахаров или их смеси в воде. В производстве кондитерских изделий наибольшее применение получили сиропы концентрацией не ниже 70 %. Сахар при такой концентрации оказывает консервирующее действие и препятствует сбраживанию.

 

Тиксотропия - способность разрушенных коагуляционных структур восстанавливаться после прекращения механического перемешивания. В шоколадных массах тиксотропное восстановление приводит к резкому увеличению вязкости.

 

Фазовая устойчивость - устойчивость к расслоению (расслоение какао тертого, расслоение эмульсии).

 

Шоколадная масса - тонко измельченная кондитерская масса, полученная смешиванием какао тертого с какао маслом, сахаром и другими компонентами, применяемыми при производстве шоколада.

 

Эмульгатор - поверхностно-активное вещество, обладающее способностью ориентироваться на поверхности раздела фаз таким образом, чтобы свободная поверхностная энергия снизилась до минимального значения

 

Эмульсия - это дисперсная система, состоящая из двух жидких фаз, из которых одна распределена в другой в виде капель. Жидкость, образующая капли, составляет дисперсную фазу, а жидкость, заключающая эти капли -дисперсионную среду.

 

Эффективная вязкость - это вязкость, определяемая при определенной скорости сдвига (определенном градиенте скорости) и является реологической характеристикой поведения массы при созданных условиях.

 

Для заметок

 

Конотоп Надежда Сергеевна

Поснова Галина Владимировна

Физико-химические основы