ТЕХНОЛОГИЯ КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Классификация шоколадных изделий

К шоколадным изделиям относятся:

- шоколад в плитках;

- шоколад фигурный;

- шоколадная глазурь;

- какао порошок.

Шоколад в плитках отформован в виде плоских плиток массой от 4 до 300 г, завернутых в этикетку, фольгу и подвертку (или без фольги).

Шоколад фигурный отформован в виде различных фигур: птиц, жи­вотных, фруктов, кедровых шишек и т. п. Чаще всего фигуры бывают по­лыми.

Шоколадная глазурь - полуфабрикат, отформованный в виде блоков массой 5 кг и предназначенный для покрытия шоколадом других конди­терских изделий: конфет, пастилы, зефира, вафель, драже и других, а так­же для отделки тортов, бисквитов, пирожных.

Какао порошок расфасован в картонные и жестяные коробки. Какао продукт предназначен для изготовления напитков какао.

В зависимости от состава и качества обработки шоколадных масс шоколад подразделяется на две подгруппы: шоколад без начинки и шоко­лад с начинкой.

К шоколаду без начинки относят:

- шоколад без добавлений: десертный и обыкновенный;

- шоколад с добавлениями: десертный и обыкновенный.

Изготовляются следующие виды шоколада с добавлениями:

- шоколад молочный - с добавлением в шоколадную массу от 10 до 24 % сухого молока;

- шоколад ореховый - с добавлением от 15 до 35 % орехового ядра (цельного, дробленого или тертого);

- шоколад с фруктами - с добавлением до 30 % фруктов в виде цука­тов, цедры или сухих фруктов;

- шоколад с вафлями - с добавлением до 10 % вафельной крошки;

- шоколад с грильяжем - с добавлением до 35 % жаренных с сахаром ореховых ядер;

- шоколад со специальными добавками витаминосодержащими или с медицинскими препаратами.

Изготовление шоколада с перечисленными добавлениями позволяет не только расширить ассортимент вырабатываемых изделий, отразить своеобразие потребительского вкуса, но и обогатить шоколад ценными белками, жирами, аминокислотами, витаминами и минеральными веще­ствами.

Кроме того, использование различных добавлений позволяет расхо­довать на изготовление шоколада меньше импортного сырья, каким яв­ляются: какао бобы, какао масло.

Однако, какие бы добавления не использовались, основными компо­нентами шоколада являются сахар, какао тертое и масло какао. Соотно­шение между ними определяется свойствами какао тертого и качеством шоколада.

Какао тертое обладает выраженным горьким, вяжущим вкусом. Если к нему добавлять сахар, то горький вкус смягчается. Практикой уста­новлено, что при весовых соотношениях сахара и какао тертого, равных 2:1 (66 частей сахара и 34 части тертого какао), получается нормальный, без ясно выраженного горького вкуса, шоколад.

При соотношении сахара и какао тертого, равных 1:1,5 (40 частей сахара и 60 частей тертого какао), шоколад получается с ясно выражен­ным горьким вкусом. В ассортименте наших фабрик встречаются сорта шоколада с таким соотношением (например, сорт «Прима»), Однако та­кой высокий процент продуктов какао можно считать предельным.

Низший предел содержания какао тертого в шоколаде без добавле­ний составляет 20-25 %, в шоколаде с добавлениями 16-18 %.

Масло какао является основным компонентом шоколадных масс, обеспечивающим оптимальную вязкость при механической обработке и отливке в формы. Благодаря определенному количеству масла в шоко­ладе достигаются необходимые структура и вкусовые свойства шокола­да. В соответствии с этим содержание масла какао в обыкновенных сор­тах шоколада составляет в среднем 32 %, а в десертных - 36 %. Поэтому сверх того количества масла какао, которое содержится в какао тертом, входящем в состав шоколада, в шоколадную массу при ее изготовлении вводится добавочное количество масла какао.

Кроме повышенного содержания масла какао, шоколадные массы для десертных сортов шоколада подвергаются особенно тщательной ме­ханической обработке, что способствует значительному повышению дис­персности и формированию выраженного вкуса и аромата.

ГОСТ 6534-96 на шоколадные изделия устанавливает следующие процентные соотношения составных частей шоколада (табл. 1-4).

Из других норм, регулирующих состав и качество шоколада, можно отметить следующие: общее содержание золы - не более 3 % и золы, нера­створимой в 10 %-ной соляной кислоте, не более 0,1 %. Общее содержание клетчатки в шоколаде без добавлений - не более 3 %, а с добавлением ореховых ядер - не более 4 %.

Допускается введение в состав шоколада не более 1 % ароматичес­ких веществ.

Не допускается добавление искусственных сладких веществ, каких - либо красителей, муки и других примесей, фальсифицирующих шоколад.

Когда в состав шоколадных масс вводят ореховые ядра, молоко, жир которых при температуре 20°С находится в жидком состоянии, то после формования отмечается снижение обычной твердости и хрупкости, харак­терных для шоколада без добавлений.

При изготовлении ореховых сортов шоколада орехи подвергаются почти такой же предварительной переработке, как и какао бобы: сорти­ровке, освобождению от наружной пленки, обжарке и растиранию на вал­ковых мельницах или размольных установках фирмы «Бюлер». Ореховая масса перекачивается в один из 4 сборников (по сорту ореха). Дробленый орех (кешью) на рассеве разделяется на 4 фракции. Для производства шо­колада используется вторая и третья фракции.

Растертая ореховая масса смешивается в установленной для данного сорта шоколада пропорции с остальными компонентами, и полученная смесь обрабатывается на валковых мельницах, в коншмашинах, как обычные шоколадные массы.

При добавлении целых или дробленых ореховых ядер их смешивают в месильной машине с готовой для формования шоколадной массой в тече­ние 10-15 мин и массу подают на формование.

После производства какао тертого, масла какао дальнейшая техно­логическая стадия заключается в смешивании массы какао с сахаром и другими компонентами. Полученная при этом однородная масса называ­ется шоколадной массой.

Однако, смешивание тонко измельченной массы какао с сахаром пес­ком, кристаллы которого отличаются довольно крупными размерами (1,0-

1,5 мм), нецелесообразно, так как шоколадная масса в дальнейшем долж­на подвергаться многократной механической обработке, чтобы достиг­нуть высокой степени измельчения твердых частиц. Такая обработка тре­бует значительных затрат и приводит к быстрому износу размалывающие узлы машины.

Поэтому на многих кондитерских фабриках сахар предварительно измельчают в тонкий кристаллический порошрк - сахарную пудру.

Приготовление сахарной пудры

Для измельчения сахара песка применяются молотковые мельницы разной конструкции. Наиболее эффективное измельчение достигается на микромельницах.

Микромельница (рис. 1-17) 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 электродвига-

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:

-AGs=-Ao+rA]j., (1-4)

где о - величина поверхностного натяжения, ц - химический потенциал водяного пара в условиях равновесия.

Таким образом, при адсорбции молекул водяного пара на твердой поверхности частиц изменение энергии Г иббса 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.

Смешивание компонентов шоколадных масс

Приготовление шоколадных масс начинается со смешивания подго­товленных массы какао с сахарной пудрой, маслом какао, ореховой мас­сой, сухим молоком и другими компонентами. Весовые соотношения меж­ду количеством какао тертого и маслом какао определяются утвержден­ным для данного сорта содержанием масла какао в готовом шоколаде и содержанием масла в тертой массе какао.

Эти соотношения рассчитываются примерно следующим образом. Допустим, что необходимо приготовить смесь компонентов для шокола­да, содержащего 60 % сахара и 35 % масла какао. Содержание тертого и масла какао в готовом шоколаде в этом случае равно 40 %. Примем, что по данным лабораторного анализа содержание масла какао в какао тер­том равно 55 %. Тогда, обозначая количество килограммов тертого ка­као, подлежащего введению в смесь для получения 100 кг шоколадной массы через КТ, определим количество вводимого масла какао равным (40-КТ). На основании принятых выше норм составим уравнение:

0,55КТ+(40-КТ)=35,

решая которое находим:

КТ =11,11 кг и количество масла какао 28,89 кг.

После точного взвешивания всех предусмотренных для образования шоколадной массы составных частей последние тщательно смешивают. Процесс смешивания протекает более быстро, когда тертое какао и какао масло поступают в расплавленном, жидком состоянии.

Используются автоматизированные. станции с периодическим и непре­рывным смешиванием рецептурных компонентов. На рис. 1-18 представ­лена аппаратурная схема рецептурно-смесительной станции, входящей в состав поточной линии приготовления шоколадных масс типа РТС фирмы «Карле и Монтанери».

На станции осуществляется весовое дозирование компонентов шоко­ладной массы. Сахар песок из бункера 1 шнеком 2 подается в молотковую дробилку 12 и измельчается в сахарную пудру, которая поступает в при­емник 13. Из емкости 5, снабженной мешалкой 4, шнеком 3 подается в приемник 11 сухое молоко. Из температурных сборников 6 и 7 насосами 8 в приемники 9 и 10 подаются какао тертое и масло какао. Приемники уста­новлены на весовой платформе 14. Шнеки 2,3 и насосы 8 снабжены систе­мой автоматического управления, получающей импульс от взвешивающе­го устройства 15.

Рис. 1-18. Аппаратурная схема рецептурпо-смесительной станции

Взвешенные порции компонентов выгружаются последовательно (сна­чала сыпучие, затем жидкие) в смеситель 16 вместимостью 500 л, где смеши­ваются в течение 10-20 мин двумя валами 17, снабженными фигурными ло­пастями. Емкость смесителя снабжена водяной рубашкой. Температура массы при смешивании 40-45°С. Время смешивания задается реле времени.

Масса разгружается в сборник-накопитель 18 через нижнее отверстие 19. Вместимость сборника-накопителя 1000 л. Это обеспечивает непре­рывную подачу шоколадной массы на вальцевание.

Сборник-накопитель представляет собой полуцшшндрическую емкость, снабженную водяной рубашкой и двумя мешалками 20 ленточного типа.

Шоколадная масса выгружается из сборника-накопителя 18 системой шнеков 21 и передается на стальной ленточный конвейер 23. С помощью разгрузочных устройств 22 масса направляется в бункеры пятивалковых мельниц 24.

Основная задача при смешивании - добиться равномерного распреде­ления разнородных по природе и свойствам компонентов, образовать од­нородную суспензию, в которой дисперсной фазой являются твердые час­тицы сахарной пудры и какао тертого, а дисперсионной средой - какао масло. Причем, на стадии образования шоколадной массы содержание масла какао не должно превышать 28 %, а температура не выше 40°С.

При таких технологических параметрах, кратковременном замесе (10- 20 мин) получить однородную суспензию затруднительно. Это также свя­зано с физико-химическими процессами, обусловленными разной полярно­стью веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды, высоким содержа­нием и дисперсностью частиц твердой фазы. Такие системы термодинами­чески неустойчивы, в них самопроизвольно происходит агрегирование твердых частиц, образование более крупных агрегантов, что уменьшает поверхность соприкосновения частиц с дисперсионной средой.

Какао масло обладает липофильными, а частицы сахара - гидрофиль­ными свойствами. Чем больше полярна одна из фаз и меньше полярна дру­гая, тем выше поверхностное натяжение на границе между ними, тем силь­нее тенденция твердых частиц к агрегированию. Поэтому, несмотря на перемешивание высоковязкой массы, в которой содержится более 70 % твердых частиц дисперсной фазы, неизбежно образуются коагуляционные структуры с разной прочностью контактных связей через тонкие прослой­ки масла какао.

Какао масло, удерживаемое коагуляционными структурами, облада­ет другими физическими свойствами и уже не выполняет роль объемной жидкости, что еще в большей степени повышает вязкость массы, приводит к ее комкованию, образованию значительного количества «вторичных» твердых частиц.

Поэтому при смешивании компонентов шоколадной массы одновре­менно протекают два процесса:

- механическое распределение твердых частиц (сахарной пудры и дру­гих сыпучих компонентов) в жидкой дисперсионной среде - масле какао;

- образование коагуляционных структур разных по прочности, часть которых разрушается при перемешивании массы и быстро тиксотропно восстанавливается.

При изготовлении шоколадных масс с добавлением к основным ком­понентам сухого молока добиться высокой степени смешивания еще более сложно. При контакте частичек молока с жидкой фазой мгновенно образу­ются новые коагуляционные структуры. Они способствуют комкованию частичек молока. Образовавшиеся новые пространственные структуры в высоковязкой шоколадной массе разрушить, практически, невозможно. Качество смешивания будет ухудшаться. Тиксотропные свойства масс с молоком будут выражены в большей степени, чем шоколадных масс без добавлений; это объясняется влиянием на процесс структурообразования белковых веществ молока. В данном процессе они выполняют роль повер­хностно активных веществ.

Процесс структурообразования в шоколадных массах на стадии сме­шивания можно изучить, измеряя механические характеристики структу­ры - ее прочность на сдвиг (предельное напряжение сдвига), модуль упру­гости, упругого последствия и релаксации. А тиксотропные свойства структуры характеризовать кинетикой нарастания предельного напряже­ния сдвига при первоначальном ее формировании - первичные, конденса­ционные структуры, при восстановлении после механического разруше­ния - вторичные, диспергационные структуры.

На современных поточных автоматизированных линиях производства шоколада используются рецептурно-смесительные станции с электронной весовой системой, управляемой компьютером.

На рис. 1-19 приведена аппаратурная схема станции типа PTC/MV фирмы «Карле и Монтанери».

Вместо сахарной пудры при смешивании компонентов шоколадных масс используется сахар песок. После просеивания и отделения ферропримесей сахар и сухое молоко подаются системой пневмотранспорта в сборники 1 и 2, установленные на тензодатчиках. Из сборников воздух удаляется через фильтр вентилятором, а сахар и сухое молоко дозируются шнеками 3 через весы 4 в смеситель периодического действия 5. Туда же из температурных сборников 6,7 и 8 насосами-дозаторами 9 подаются подогретые до темпера­туры 65-70°С какао тертое, масло какао и тертая ореховая масса.

После смешивания положенных по рецептуре компонентов шоколад­ная масса выгружается из смесителя в накопитель, где продолжается ее перемешивание. Емкость смесителя и накопителя снабжены водяными ру­башками для под держания температуры массы в пределах 40-45°С.

70

Из накопителя системой шнеков 11 шоколадная масса передается в бункер двух - или трехвалковой мельницы 12 для предварительного измель­чения до размеров твердых частиц 150-200 нм. Системой шнеков 13 из­мельченная масса передается на стальную ленту транспортера 14, а на­правляющими устройствами 15 в пятивалковые мельницы 16. Затем окон­чательно измельченная шоколадная масса транспортером 17 передается на дальнейшую переработку.

Управление работой всех аппаратов и приборов станции осуществля­ется в автоматическом режиме с пульта 18с помощью компьютеров 19.

Вальцевание шоколадных масс

Важным показателем качества шоколадных масс является дисперс­ность, характеризующая степень измельчения твердых частиц. Размер твер­дых частиц в готовом шоколаде не должен превышать 16 нм, однако в исходных компонентах шоколадных масс он во много раз превышает эту цифру. Так, в сахарной пудре содержание частиц размером менее 35 нм не превышает 50 %. а в какао тертом - 90-96 %. Поэтому после смешивания основных компонентов дисперсность шоколадных масс будет около 60 % (по Реутову).

Если вместо сахарной пудры используется сахар песок, размер кристал­ликов которого может достигать 1,0-1,5 мм, то дисперсность снизится до 20 %.

Для дальнейшего измельчения твердых частиц (в основном кристалли­ков сахара) полученные после смешивания шоколадные массы обрабаты­вают на валковых мельницах. Если при смешивании используется сахар песок, то масса вначале измельчается на двухвалковой мельнице (рис. 1-20).

Машина имеет два пустотелых валка 6 диаметром 400 мм, изготов­ленных из высокопрочной стали. Внутрь валков подается охлаждающая жидкость. Специальное устройство контролирует температуру валков и автоматически поддерживает режим охлаждения.

Зазор между валками автоматически регулируется гидравлическим устройством. Валки приводятся в движение от электродвигателя 1.

Шоколадная масса подается в бункер 4, дно которого закрыто зас­лонкой 5. Заслонка перемещается при помощи гидравлического цилиндра 3, снабженного штоком 2. Уровень наполнения бункера автоматически контролируется.

Проходя в зазоре между валками, масса измельчается до размера час­тиц 150.. .200 нм. С валков смесь снимается пневматически прижимаемыми скребками 8 и по кожуху 7 стекает в отводящий шнек 9.

Машина полностью автоматизирована, ее электронное оснащение основывается на программном управлении с центрального пульта.

Окончательное измельчение шоколадных масс достигается на пяти­валковых мельницах. Современные мельницы работают в автоматичес­ком режиме и оснащены программным управлением. Установочные дан­ные по рецептурному составу и технологическим параметрам для шоко­ладных масс занесены в память рецептур шоколада.

Основными рабочими органами мельницы (рис. 1-21) являются пять пустотелых валков диаметром 400 мм и длиной 1000... 2000 мм. Четыре

валка расположены один над другим, а один смещен в сторону, опоры валков установлены в двух боковых стойках, на которых смонтирована регулирующая и контрольно-измерительная аппаратура. С электронного пульта регулируются: зазор между валками, температура охлаждающей воды в каждом валке, наполнение загрузочного бункера, раскрытие дози­рующей заслонки бункера, а следовательно, наполнение шоколадной мас­сой воронки 3.

Скребком 2 масса равномерно распределяется по длине валка I и по­падает в зазор между валками I и II. За счет нарастающей скорости враще­ния валков II, III, IV и V масса увлекается в зазор между ними.

Валки приводятся в движение от электродвигателя, который устанав­ливается на плите 4. Валковую мельницу можно остановить, не отключая электродвигатель, поворотом рукоятки 5, которая связана с фрикционной муфтой.

По мере продвижения массы от I к V валку зазор между ними уменьша­ется, твердые частицы подвергаются сжатию и раздавливаются. Кроме того, при разных скоростях вращения валков частицы испытывают деформацию сдвига и растираются. Таким образом, под действием деформаций сжатия и сдвига происходит дальнейшее измельчение твердых частиц, их суммарная поверхность резко возрастает. Содержащееся в массе какао масло в количе­стве 26-28 % перераспределяется на все новые поверхности твердых частиц в виде тонких пленок, что изменяет его физические свойства.

Б. В.Дерягиным доказано, что на поверхности твердых частиц в ре­зультате молекулярного взаимодействия твердой и жидкой фаз возникают граничные фазы из ориентированных молекул. Граничные фазы значи­тельно отличаются от остальной жидкости структурой и вязкостью, отде­ляясь от нее четкой границей раздела. Жидкость в тонких пленках нахо­дится под большим давлением.

При измельчении твердых частиц сахара и какао образуются поверх­ности с гидрофильными и гидрофобными свойствами. На поверхности кри­сталликов сахара расположены полярные гидрофильные группы ОН, СН, СО, которые будут притягивать молекулы воды и покрываться гидратной оболочкой. Раздробленная ткань какао больше обладает липофильными свойствами и будет покрываться пленками какао масла.

Степень сольватации частиц зависит от величины их заряда, дисперснос­ти, состояния поверхности, а также рода и свойств адсорбированных ионов.

Как известно, на смачиваемость твердого тела большое влияние ока­зывает шероховатость поверхности, которая зависит от природы и дис­персности частиц. Чем больше шероховатость поверхности, тем больше ее гидрофильная или липофильная способность. Частицы твердой фазы шоколадных масс полидисперсны, а толщина пленок жидкой фазы, их покрывающих, гетерогенна. В зависимости от степени измельчения, сум­марной поверхности твердых частиц масло какао может не полностью их покрывать, образуется множество оголенных участков твердых частиц с избыточной поверхностной энергией, что способствует их коагуляции.

Таким образом, утончение жидких пленок, покрывающих твердые частицы, изменение их физических свойств, возникновение оголенных уча­стков, высокая дисперсность частиц на завершающем этапе измельчения способствуют усилению межмолекулярного притяжения однородных час­тиц и образованию коагуляционных структур. Консистенция шоколадной массы из полужидкой становится порошкообразной. «Сухость» проваль- цованной массы (при данном содержании в ней масла какао) будет в ос­новном зависеть от дисперсности.

С верхнего валка V масса снимается скребком 7, который прижимает­ся к валку вращением штурвала 6, и отводится из машины по наклонному лотку 8. В лотке установлен блок постоянных магнитов, улавливающих ферропримеси.

Температура провальцованной шоколадной массы 40-42°С, дисперс­ность 98 %. Отводящим конвейером порошкообразная масса передается на дальнейшую переработку в коншмашину.

Конширование шоколадных масс

Для восстановления полужидкой консистенции шоколадной массы, после вальцевания ее загружают в месильную машину, добавляют неболь­шое количество масла какао (около 3-4 %) и тщательно перемешивают в течение 10-20 мин при температуре 40-42°С. Такая технологическая опе­рация называется отминкой.

Если производство шоколадных масс ведется на современных поточ­ных линиях фирм «Бюлер» или «Карле и Монтанери» (см. рис. 1-26), то порошкообразную массу после вальцевания передают ленточным конвей­ером в коншмашины, где продолжается ее обработка, включающая от - минку и гомогенизацию.

Конширование - это самая продолжительная по времени непрерывная механическая и тепловая обработка массы в течение 10-45 ч при темпера­туре 45-50°С - для молочных и 65-70°С - для остальных сортов шоколада.

Конширование является завершающим процессом обработки шоко­ладных масс, в результате которого достигаются оптимальные вязкость, дисперсность, равномерное распределение твердых частиц в дисперсион­ной среде, формируются специфический вкус, аромат и цвет шоколада.

Изменение перечисленных показателей качества шоколадных масс достигается в результате дальнейшего измельчения твердых частиц, гомо­генизации и аэрации массы, непрерывного и интенсивного перемешива­ния, тепловой обработки, что способствует протеканию многих физико­химических и биохимических процессов.

Процессы при механической обработке - перемешивание, измельче­ние зависят от конструктивных особенностей коншмашин. Наиболее час­то применяются вертикальные ротационные коншмашины фирмы «Карле и Монтанери» и горизонтальные однокамерные коншмашины фирмы «Фриссе». В них производится так называемое «сухое» конширование - с минимальным содержанием жира в шоколадной массе.

Ротационная коншмашина (рис. 1-22) состоит из цилиндрической ем­кости 12 с водяной рубашкой 11. Внутри емкости расположена гранитная конусная чаша 6, в которой вращаются три подвесных гранитных валка 5. Сила прижатия конусов к поверхности чаши регулируется. С помощью конусов производится дальнейшее измельчение твердых частиц шоколад­ной массы. В емкости расположены три фасонные мешалки 7, совершаю­щие планетарное вращательное движение. Привод рабочих органов ма­шины осуществляется от электродвигателя 13 через ременную передачу 14 и редуктор 15.

После вальцевания шоколадную массу загружают в коншмашину через патрубок 10. Процесс конширования осуществляется в две стадии. На первой стадии масса непрерывно и интенсивно перемешивается ме­шалками 7 в течение 18-24 ч. Внутренняя поверхность корпуса очищается ножом 8. Постепенно температура повышается от 40 до 70°С. Для актив­ного аэрирования массы в машину нагнетается вентилятором теплый очи­щенный воздух.

При сухом коншировании, когда твердые частицы какао тертого не полностью покрыты пленками жира, достигается максимальное удаление влаги, летучих кислот и других веществ. В присутствии кислорода возду­ха при высокой температуре более интенсивно протекают окислительные процессы фенольных соединений, что улучшает вкусовые качества шоко­ладных масс.

Происходит разрушение коагуляционных структур, уменьшается проч­ность и вязкость массы, она постепенно переходит из порошкообразного в пастообразное состояние. Вязкость массы существенно зависит от ее влаж­ности, в процессе конширования влажность массы уменьшается от 1,3 до 0,2 % (рис. 1-23). Вторая стадия конширования совмещена с отминкой. В шоколадную массу согласно рецептуре добавляют какао масло, изменяют направление и увеличивают скорость вращения мешалок 7, штурвалом 2 открывают заслонку 3. Шнеком 16 масса подается из емкости в гранитную чашу, где измельчается гранитными валками.

Обработка шоколадной массы в таком режиме продолжается в тече­ние 10-20 ч для обыкновенных сортов шоколада, 40-45 ч для десертных. Затем, уменьшив частоту вращения мешалок, вводят фосфатиды для раз­жижения шоколадной массы и продолжают обработку в течение 1,5-2,0 ч.

Перед завершением конширования проверяют вязкость массы, она не должна превышать 14 Пас. Если вязкость выше указанной, ее снижают добавлением какао масла, рассчитывая его количество так, чтобы общее содержание жира в шоколадной массе было равно минимальному рецеп­турному пределу.

Выгрузка готовой шоколадной мас­сы осуществляется через разгрузочное отверстие 4, закрываемое задвижкой 3.

Коншмашина имеет пульт управле­ния, на котором установлены приборы, показывающие нагрузку электродвига­теля, температуру массы, степень закры­тия задвижки.

После конширования шоколадную массу передают на формование.

Кроме коншмашин периодическо­го действия, разработаны фирмой «Хай - денау» и применяются конти-коншма - шины НСС непрерывного действия. Общий вид такой установки показан на рис. 1-24, а аппаратурная схема и прин­цип работы - на рис. 1-25.

Конти-коншмашина состоит из приемника шоколадной массы, двух аппаратов пастообразования, промежуточного сборника, весового доза­тора со сборником, гомогенизатора и вибросита.

В основу непрерывного про - I цесса конширования заложен метод высоких сдвиговых усилий, кото­рый применяется при обработке по­рошкообразной шоколадной массы в аппаратах пастообразования. Сдвиговые усилия выражаются от­ношением установленной мощнос­ти к количеству перерабатываемой шоколадной массы (кВт/кг). Этот коэффициент во много раз выше по сравнению с периодическими мето - I дами конширования.

Использование метода высо - j ких сдвиговых усилий в конти-кон - шмашинах НСС позволяет достиг - нуть высокого к. п.д. энергии, ис - “ пользуемой для изменения структу­ры шоколадной массы, постоянно­го интенсивного измельчения и движения массы, что улучшает массооб­менные процессы, непрерывного перемешивания, равномерной механичес­кой и тепловой обработки всех частиц массы.

Характерным для непрерывного конширования является разделение процесса на следующие этапы:

- изменение структуры шоколадной массы, массообмен и превраще­ние веществ;

- комплектация рецептуры;

- гомогенизация массы;

и реализация их в отдельных частях конти-коншмашины:

- станции пастообразования;

- станции взвешивания;

- станции гомогенизации.

Процесс непрерывного конширования осуществляется следующим образом (рис. 1-25). Провальцованная шоколадная масса непрерывно по­дается ленточным конвейером в приемник 1, снабженный двумя мешал­ками.

Рис. 1-25. Аппаратурная схема работы конти-коншмашииы НСС 125

Шнеком, расположенным на дне приемника, масса направляется в агрегат 2 пастообразования и перемещается снизу вверх за счет вращения вала с лопастями с частотой 800 об/мин. Агрегат 2 имеет водяную рубаш­ку 14 для поддержания оптимальной температуры массы в процессе обра­ботки. Вместе с массой в нижнюю часть агрегата подается вентилятором 3 подогретый очищенный воздух. Активное аэрирование массы способству­ет удалению влаги и других летучих веществ. В шоколадную массу могут вводиться перед загрузкой в агрегат 2 небольшое количество какао масла 11 и лецитина 12. Кроме того, лецитин может вводится в агрегат на завер­шающей стадии пастообразования (поз. 13).

При обработке в агрегате 2 шоколадная масса постепенно переходит из порошкообразного в жидкое состояние, подвергаясь сухому конширо - ванию и пастообразованию.

Из агрегата 2 масса поступает в промежуточный сборник 5, где интен­сивно перемешивается. Через патрубок 16 из массы удаляется отработан­ный воздух вместе с парами воды и летучими веществами. Насосом 4 мас­са периодически подается по трубопроводу в весовой дозатор 6. С помо­щью индивидуальных дозаторов через патрубки 17 вводятся жидкие ком­поненты (какао масло, жир заменитель, эмульгаторы, ароматизаторы). Согласно заданному режиму и рецептуре автоматически проводят разве­дение и получение окончательного состава шоколадной массы. С помо­щью мешалки, специального скребка в весовом дозаторе осуществляется перемешивание, разгрузка и зачистка.

Из весового дозатора шоколадная масса подается в промежуточный сборник 7, а из него насосом перекачивается в гомогенизатор 8, в котором заканчивается вторая стадия конширования. После прохождения вибра-

ционного сита 9 готовая шоколадная масса перекачивается насосом в сбор­ники с мешалками и водяными рубашками, установленными на участке формования.

Компьютерная система управления обеспечивает полную автомати­ческую работу установки, поддержание на оптимальном уровне всех тех­нологических параметров обработки шоколадной массы, учет данных ре­цептуры, потребляемых количеств компонентов. Обслуживание установ­ки осуществляется с использованием дисплея.

При эксплуатации конти-коншмашины обеспечивается высокая точ­ность соблюдения рецептуры, достигаются экономия дорогостоящего сы­рья и стабильное качество готового продукта.

Модульная конструкция установки позволяет изменять производитель­ность от 1250 кг/час до 5000 кг/час. Таким образом, одна конти-коншма­шина может заменить шесть - восемь вертикальных ротационных коншма - шин, что значительно экономит занимаемую производственную площадь.

Поточная линия приготовления шоколадных масс

Приготовление шоколадных масс на поточных линиях фирм «Бюлер», «Карле и Монтанери» осуществляется непрерывно по единому технологи­ческому потоку, который включает смешивание компонентов, вальцева­ние и конширование шоколадных масс. Работа дозировочного и обраба­тывающего оборудования полностью автоматизирована. Технологичес­кие режимы обработки контролируются компьютером.

Поточная линия комплектуется пятью вертикальными сборниками для сыпучих компонентов (сахара песка, сухого молока, сухих сливок и т. п.), куда сырье подается со склада пневмотранспортом, четырьмя сборниками какао тертого из сортовых какао бобов и четырьмя сборниками для терто­го ореха (для каждого сорта орехов).

Машинно-аппаратурная схема поточной линии приготовления шоко­ладной массы показана на рис. 1-26.

Сахар песок и сухое молоко (сухие сливки) из промежуточных сборни­ков 1 и 2, шнеками 3 подаются в смеситель периодического действия 4, установленный на платформенных весах 5. Сюда же из температурных сборников 6,7 и 8, насосами 9 подаются какао тертое, масло какао и тер­тый орех. После весового набора всех рецептурных компонентов масса смешивается. Шнеком 10 шоколадная масса выводится из смесителя и пе­редается системой шнеков 11 на стальную ленту конвейера 12. Устрой­ством 13 масса подается в накопитель 14, установленный над бункером двух (или трех)-валковой мельницы 15.

Рис. Г-26. Машинно-аппаратурная схема поточной линии приготовления шоколадных масс

На современных поточных линиях при смешивании компонентов шо­коладных масс используется не сахарная пудра, а сахар песок. Поэтому образованная масса является грубо дисперсной, в ней содержатся кристал­лики размером 1,0-1,5 мм. Такую массу подавать на измельчение в пяти­валковую мельницу нельзя. Это вызовет быстрый износ валков, кроме того, достигнуть высокой дисперсности шоколадной массы при однократном вальцевании, при высокой производительности машины, не удается.

Поэтому после смешивания массу предварительно измельчают на двух - или трехвалковой мельнице. Размер кристалликов сахара после измельче­ния не превышает 150-200 мкм.

Из трехвалковой мельницы масса подается системой шнеков 16 на стальную ленту конвейера 12 и с помощью устройства 17 поочередно загружается в накопители пятивалковых мельниц 18. После измельчения порошкообразная масса подается ленточным конвейером 19, через рас­пределительное устройство 20 в одну из коншмашин 21.

На схеме показаны современные горизонтальные коншмашины HOMEGA фирмы «Карле и Монтанери». Процесс конширования в них проводится в 3 стадии: сухое конширование, пастообразование и гомоге­низация. На стадии гомогенизации в машину по программе, заложенной в компьютер 24, вводятся в необходимых количествах какао масло, фосфа - тиды, ванильная эссенция, а при выработке шоколадной глазури жиры - заменители: коберин, шоклик, шокозин и др. Продолжительность конши­рования 3-10 ч. Готовая шоколадная масса насосом 22 перекачивается в сборники, в которых при перемешивании постепенно охлаждается до 45- 50°С и подается на формование.

Поточная линия работает в автоматическом режиме. Все процессы контролируются и управляются с пульта 23 с помощью компьютера 24, в память которого заложено 100 рецептур шоколадных изделий.

Физико-химические изменения шоколадных масс в процессе их обработки

* При обработке шоколадных масс на валковых мельницах, в коншма - шинах преследуется цель максимально измельчить твердые частицы (са­хар, какао) и равномерно распределить их в дисперсионной среде - какао масле. Размер твердых частиц в готовом шоколаде не должен превышать 16 мкм. Измельченность твердых частиц принято характеризовать диспер­сностью шоколадной массы. Для обыкновенных сортов шоколада она должна достигать 92 %, а для десертных 98 % (по Реутову).

В зависимости от технологических требований обработки процессы измельчения проводят с разным содержанием масла какао в шоколадной массе и неодинаковых температурах. При вальцевании и сухом конширо - вании содержание масла какао минимальное (26-28 п$), при гомогениза­ции массы - максимальное (32-36 %). Температура по мере обработки шо­коладной массы повышается от 40 до 70°С. Поэтому в процессе обработки изменяются влажность, вязкость, дисперсность, структура, прочность, кон­систенция шоколадной массы.

Шоколадные массы отличаются большим содержанием твердых час­тиц (64-68 %) и высокой дисперсностью. Они относятся к лиофобным дис­персным системам. Такие системы термодинамически неустойчивы, так как обладают избытком свободной поверхностной энергии. В таких систе­мах самопроизвольно происходит агрегирование (коагуляция) твердых частиц, что уменьшает поверхность соприкосновения твердых частиц с дисперсионной средой, и система переходит в состояние с более низкой потенциальной энергией.

В шоколадных массах присутствует два разнородных вида твердых частиц - сахар и частички какао бобов. Причем содержание кристалликов сахара превышает 50 %. Присутствие разных по природе и физико-хими­ческим свойствам частиц, несомненно, по-разному влияет на характер со­единений и прочность агрегатных образований структуры.

Возможность образования и сохранения устойчивости коагуляционных структур определяется прежде всего возникновением контактов между час­тицами дисперсной фазы. При этом сила сцепления в контактах должна быть достаточной, чтобы исключить седиментацию частиц под действием силы тяжести и разрушение структурной сетки в результате деформаций.

Энергия связи частиц в коагуляционных контактах зависит от приро­ды вещества дисперсной фазы и дисперсионной среды и отражена в «пра­виле разности полярностей», сформулированном академиком П. А. Ребин­дером.

Полярность - это интенсивность сил молекулярного притяжения (сцеп­ления) в данной фазе. Чем больше полярна одна из фаз и чем меньше поляр­на другая, тем выше поверхностное натяжение на границе между ними. Чем больше разность полярностей между дисперсионной средой и части­цами дисперсной фазы, тем сильнее тенденция частиц к агрегированию.

В шоколадных массах возможно образование двух типов структур:

1) коагуляционные структуры из микрокристалликов сахара, соеди­ненных через тончайшие пленки воды;

2) коагуляционные структуры из микрочастиц клеточных тканей ка­као бобов, соединенных через прослойки жира.

Возможно образование и смешанных структур.

Несомненно, первая структура будет более стойкой и прочной, так как обусловлена ван-дер-ваальсовыми силами взаимодействия между гид­рофильными группами ОН, СО, СН молекул сахарозы и молекул воды. Именно присутствие в преобладающем количестве структурных образо­ваний из микрокристалликов сахара предопределяет величину вязкости шоколадных масс.

Образование коагуляционных структур в шоколадных массах обус­ловлено дисперсионными силами, действующими между молекулами лю­бой природы. Они вызывают притяжение твердых частиц на достаточно больших расстояниях. Величина этих сил F обратно пропорциональна кубу расстояния h между частицами:

F(h)=-B/h (1-5)

где В постоянная, зависящая от числа молекул в 1 см3 каждой из час­тиц и полярности молекул.

На энергию межмолекулярного взаимодействия твердых частиц су­щественное влияние оказывает жидкая среда, в которой они находятся. В зависимости от полярности жидкой среды, разделяющей твердые частицы при их сближении, на них могут действовать не только дисперсионные силы притяжения, но и электростатические силы отталкивания.

Шоколадные массы подвергаются интенсивной механической обра­ботке на пятивалковых мельницах. При сближении твердых частиц в про­цессе вальцевания между ними образуются тонкие слои какао масла. В тонких слоях жидкости, толщина которых не превышает 100 мкм, возни­кает избыточное давление. Оно вызвано особым состоянием тонких слоев на границе раздела фаз.

Избыточное давление, которое испытывает межфазная прослойка жидкости при достаточном ее утончении, называется расклинивающим и

обозначается символом П(Ь). Понятие расклинивающего давления было введено в науку академиком Б. В. Дерягиным в 1935г.

Оно равно разности между давлением Р, на поверхности прослойки жидкости и давлением Р0 в объемной фазе, служащей продолжением про­слойки:

П(Ь)=Р,-Р0

где h толщина прослойки.

Пример возникновения расклинивающего давления в прослойках ка­као масла, разделяющих твердые частицы при вальцевании шоколадных масс, показан на рис. 1-27.

ГПТ7ТГГ

7ТТ7ТТТТТТТГП777Т7ТГТТГП а

Рис. 1-27. Схема возникновения расклинивающего давлення между двумя сближающимися твердыми поверхностями и жидкой прослойкой

Когда твердые тела, покрытые пленками какао масла, находятся на значительном расстоянии друг от друга (схема а), поверхностные силы в пленках действуют обособленно. По мере продвижения шоколадной мас­сы по поверхности валков зазор между ними уменьшается, и твердые час­тицы с прослойками какао масла испытывают большее усилие сжатия, под действием которого величина h будет уменьшаться. Когда толщина плен­ки какао масла становится меньше толщины (h,+h2) его поверхностных слоев, обладающих особым расположением молекул, отличным от распо­ложения молекул в большом объеме, возникает расклинивающее давле­ние (схема б). При h<h,+h2 часть структурно измененных слоев какао мас­ла должна выдавиться в объем жидкости, а особая структура граничных слоев разрушится, на что требуются затраты работы. Согласно первому закону термодинамики затраты работы при утончении слоя жидкости дол­жны быть связаны с преодолением добавочного, в данном случае раскли­нивающего, давления. Величина расклинивающего давления и его зависимость от толщины жидких пленок решающим образом влияют на пластическое состояние. Бу­дучи полужидкой, шоколадная масса в процессе измельчения приобретает порошкообразную структуру. В таком состоянии она обрабатывается в те­чение нескольких часов в коншмашинах на стадии сухого конширования.

Механизм и скорость коагуляции зависят от размера и концентрации частиц дисперсной фазы, полярностей частиц и дисперсионной среды, за­ряда или потенциала поверхности частиц, их кинетической энергии и т. д.

Механизм коагуляции можно обосновать изотермой расклинивающе­го давления П(Ь), которая является основной термодинамической харак­теристикой поверхностных сил в тонких пленках жидкости. Слагающими расклинивающего давления являются: молекулярная ПМ(Ь), электроста­тическая ПЭЛ(Ь) и структурная Ils(h), а следовательно:

n(h)=nM(h)+n3J1(h)+ns(h). (1-7)

Их влияние на процесс коагуляции твердых частиц проявляется и изме­няется в зависимости от толщины h жидкой пленки, их разделяющей. При h—>0 и h—преобладают силы молекулярного притяжения. На промежу­точных расстояниях при достаточно больших значениях поверхностного по­тенциала частиц преобладают силы электростатического отталкивания. При значительном утончении жидких прослоек, когда разрушается особая струк­тура граничных слоев, возникают силы структурного отталкивания.

Твердые частицы шоколадных масс полидисперсны, отличаются по химическому составу и свойствам, что предопределяет их взаимосвязь с

какао маслом в тонких пленках и меха­низм коагуляции.

Твердые частицы какао отличают­ся липофильными и липофобными свой­ствами, поэтому покрыты пленками масла какао с определенной структу­рой, ртличной от структуры масла в объеме. Эти частицы коагулируют по первому типу зависимости П(Ь) (кривая 1, рис.1-28). Более крупные частицы аг­регируются в дальней потенциальной яме под действием дисперсионных сил притяжения. Прочность контактов в ко­агуляционной структуре между этими частицами не превышает энергии не­скольких кТ. Она легко разрушается
при перемешивании шоколадных масс и быстро тиксотропно восстанав­ливается, если масса находится в покое или перемешивается с интенсивно­стью меньше той, при которой была разрушена первоначальная структу­ра.

Мелкие частицы при более высоких температурах шоколадных масс способны преодолевать энергетический барьер и фиксироваться в ближ­ней потенциальной яме. При этом скачкообразно уменьшается толщина граничных слоев на поверхности частиц, и их контакты осуществляются через более тонкие пленки масла. Такие коагуляционные структуры отли­чаются повышенной прочностью, по сравнению со структурами, образо­вавшимися при дальней коагуляции.

Видимо, по другому энергетическому балансу образуются коагуляци­онные структуры из микрокристалликов сахара, покрытых водными гид - ратными оболочками. Установлено, что силы сцепления между кристал­лами сахара в среде какао масла в 2-3 раза выше аналогичных сил между частицами какао, что обусловлено более тесными контактами через тон­кие пленки жидкой среды.

Какао масло не смачивает кристаллики сахара, в его пленках не об­разуются граничные фазы с особой структурой, которая должна разрушать­ся при сближении двух микрокристаллов, на что расходуется дополнитель­ная энергия. Поэтому их неустойчивость в шоколадных массах определяет­ся вторым типом зависимости П(Ь) (кривая 2, рис. 1-28). При низких темпера­турах фиксация кристаллов сахара протекает в дальней потенциальной яме, при более высокой температуре в ближней потенциальной яме.

При сближении частиц сахара пленки масла какао вытесняются из зазора в местах контакта, они скрепляются друг с другом через тончайшие пленки воды, образуя прочные контакты. Сила и энергия связи между кри­сталликами сахара при ближней коагуляции в несколько раз выше силы между частичками какао и на два порядка больше, чем в структурах, об­разованных при дальней коагуляции. Соответственно и энергия разрыва связей при разрушении коагуляционной структуры будет на два порядка больше, чем для коагуляционной структуры из частичек какао. Видимо, этим можно объяснить аномалию вязкости шоколадных масс в широком температурном интервале.

Из рассмотренного механизма коагуляции твердых частиц разной при­роды можно заключить, что в шоколадных массах при их обработке одновре­менно могут присутствовать коагуляционные структуры из кристалликов сахара и твердых частиц какао разных по прочности. Учитывая, что диспер­сионные силы действуют между молекулами частиц разной природы, возмож­но образование смешанных структур. Они отличаются прочностью контак­тов между частицами, которая изменяется на два порядка (1010- 10 8Н), что влияет на вязкость.

О прочности образовавшихся коагуляционных структур и степени их разрушения в процессе конширования шоколадных масс можно судить по графику расхода мощности на разных этапах конширования. Из рис. 1-29 видно, что наибольший расход мощности приходится на стадию сухого конширования, когда твердые частицы соединены через тончайшие плен­ки масла какао, а также возможен и непосредственный контакт между ними.

Рис. 1-29. Изменение температуры 1 н расхода мощности 2 в процессе конширования

шоколадной массы

На стадии пластификации расход мощности ступенчато снижается за счет повышения температуры массы до 65°С и уменьшения вязкости.

После введения какао масла и фосфатидов на стадии гомогенизации расход мощности резко падает, что объясняется утолщением жировых про­слоек в контактах между твердыми частицами, адсорбцией молекул ПАВ на границе раздела фаз, уменьшением межфазного натяжения.

В процессе обработки шоколадных масс непрерывно изменяются не только структурно-механические свойства, но и химический состав. На стадии сухого конширования испаряются влага, летучие кислоты и дру­гие вещества, происходит окисление фенольных соединений, что значи­тельно улучшает вкус и аромат.

На стадии пластификации изменяются реологические свойства шоко­ладной массы, уменьшается содержание моносахаридов и аминокислот за счет сахароаминной реакции, образуются многие альдегиды, фурфурол, оксиметилфурфурол, озоны, редуктоны, а затем меланоидины. В результа­те этих и других продуктов химических реакщій формируется вкус и аро­мат шоколада.

На стадии гомогенизации достигается высокая степень однородности состава шоколадной массы. Качество шоколада и его вкусовые достоин­ства будут тем более полными и тонкими, чем выше будет однородность состава. На этой стадии конширования достигается оптимальная вязкость шоколадной массы 11-14 Па-с.

Способы снижения вязкости шоколадных масс

Кроме дисперсности, вторым важным технологическим показателем шоколадных масс является вязкость. Последняя зависит от влажности, температуры, дисперсности шоколадной массы, содержания в ней жира и прочности коагуляционных структур.

Шоколадные массы проявляют аномалию вязкости в широком интер­вале температур от 30 до 80°С и выше. Даже в процессе конширования, когда масса подвергается интенсивной механической и тепловой обработ­ке, она сохраняет достаточно высокую вязкость.

При прекращении механического перемешивания происходит быст­рое тиксотропное восстановление разрушенных коагуляционных струк­тур, что ведет к резкому повышению вязкости шоколадной массы.

Такой характер изменения вязкости можно объяснить разной силой связи частиц в коагуляционных контактах, которая зависит от природы вещества дисперсной фазы и дисперсионной среды, энергетических усло­вий коагуляции. На силу сцепления в контактах существенное влияние оказывает жидкая пленка, ее толщина и полярность.

Дисперсионной средой шоколадных масс является какао масло. Оно относится к неполярным, гидрофобным веществам, не смачивает поверх­ность кристаллов сахара, поэтому не способно образовывать жидкие пленки между микрокристалликами сахара, покрытыми гидратными оболочка­ми. Поэтому для эффективного снижения вязкости шоколадных масс при минимально допустимом количестве какао масла необходимо вводить ве­щества, слаборастворимые в воде и обладающие гидрофильными и липо - фильными свойствами. Такие свойства присущи поверхностно-активным веществам (ПАВ).

Характерной особенностью строения молекул большинства ПАВ яв­ляется их дифильность, т. е. молекула состоит из двух частей - полярной группы и неполярного углеводородного радикала. Полярная группа об­ладает значительным дипольным моментом и гидрофильными свойствами, что обусловливает сродство ПАВ к воде. Углеводородный радикал обла­дает гидрофобными свойствами, понижает растворимость ПАВ в воде. Полярной группой молек$і ПАВ могут быть группы: - ОН, - СООН, - СНО,- NH2, - SH, - CN, - N02, -S03H. Неполярной частью - алифатические или ароматические радикалы.

Для снижения вязкости шоколадных масс широкое применение на­шли растительные фосфатидные концентраты, полученные при переработ­ке масляничных семян. Они представляют собой сложную смесь веществ, состоящую из лецитиново-кефалиновой фракции и фосфоглицероинозити - дов и, возможно, других фосфатидов, находящихся в комплексных соеди­нениях с углеводами, белками, витаминами, пигментами и другими веще­ствами. К ним относятся соевый, подсолнечный, рапсовый фосфатидные концентраты. Основным требованием к концентратам является содержа­ние не менее 65 % фосфатидов.

Из фосфатидов в масличных семенах наиболее распространены хо - линфосфатиды (лецитины) и этаноламинфосфатиды (кефалины). Изучая продукты гидролиза холинфосфатидов, Штрекер предложил следующую структурную формулу лецитина:

СН2 — О — CORj

СН —О —COR2 | ОН

I /

сн2—о—р = о

о—сн2

где R, и R2 - остатки жирных (карбоновых) кислот.

Как следует из формулы, лецитины представляют собой сложные эфи­ры глицерина, в молекуле которого два гидроксила этерифицированы жирными кислотами, а один гидроксил замещен ортофосфорной кислотой, которая, в свою очередь, образует сложный эфирсхолином.

Кефалины в отличие от лецитинов вместо остатка холина НО—СН2— СН2—N(CH3)3OH содержат остаток этаноламина НО—СН2—СН2—NHr Разнообразие лецитинов и кефалинов зависит от природы остатков жирных кислот, их положения в молекуле (а или Р), положения остатка ортофосфорной кислоты, что обусловливает возможность большого чис­ла изомеров.

В чистом виде лецитины представляют собой светло-коричневую вяз­кую жидкость. Они хорошо растворяются в жирах, спирте, эфире и хлоро­форме, трудно - в ацетоне, не растворяются в воде. Товарные фосфатиды составляют смесь 60-65 % фосфолипидов и 40-35 % жира. В таком виде они более устойчивы к прогорканию.

Фосфатиды обладают высокой поверхностной активностью, т. е. спо­собны понижать поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз. Как видно из формулы, лецитин имеет полярную группу из двух гидрокси­лов и неполярный углеводородный радикал. Это позволяет молекулам ле­цитина адсорбироваться в виде монослоя на поверхности водных пленок, покрывающих микрокристаллики сахара и частично твердые частицы ка­као, и значительно понижать их поверхностную энергию. Это, в свою оче­редь, уменьшает силы взаимного притяжения твердых частиц, препятству­ет образованию коагуляционных структур, снижает их прочность.

Кроме того, двойственный характер сродства лецитина, обусловлен­ный наличием в молекуле гидроксильных групп и глицеридного остатка, позволяет ему занимать промежуточное положение между пленками воды, находящимися на поверхности твердых частиц, и какао маслом в шоко­ладной массе. Все эти факторы способствуют сниженйю ее вязкости.

Для максимального снижения вязкости шоколадных масс необходимо вводить ПАВ в массу с предварительно разрушенной структурой при со­держании жира около 30 %.

В неразрушенной структуре из микрокристалликов сахара, соединен­ных между собой тонкими пленками воды, находящейся под избыточным давлением, ПАВ не могут адсорбироваться на границе раздела фаз твер­дое тело - вода. После разрушения структуры при энергичном перемеши­вании шоколадной массы в процессе конширования или разводки микро­кристаллики сахара, покрытые гидратными оболочками, свободно пере­мещаются в дисперсионной среде - какао масле. Молекулам ПАВ открыт свободный доступ к гидрофильной поверхности частиц сахара; происхо­дит адсорбция ПАВ на гидратных оболочках, снижается поверхностное натяжение, вероятность структурообразования, увеличивается жировая прослойка между частицами, что в итоге снижает вязкость шоколадной массы.

Эффективность действия фосфатидов и синтезированных ПАВ при производстве шоколада принято характеризовать по их разжижающей способности и определять по количеству какао масла, понижающему вяз­кость шоколадной массы до такой величины, которая достигается при до­бавлении 0,4 % ПАВ. Сравнительные данные разжижающей способности некоторых пищевых фосфатидов и синтезированных ПАВ приведены ниже.

Из приведенного перечня ПАВ видно, что синтезированные ПАВ ус­тупают по разжижающей способности пищевым фосфатидам и не могут быть рекомендованы как разжижители шоколадных масс.

Установлено, что максимальное снижение вязкости шоколадных масс достигается при добавлении 0,3-0,4 % лецитина. Видимо, этого количе­ства достаточно для полного насыщения адсорбционного слоя на границе раздела фаз. Дальнейшее добавление лецитина повышает вязкость.

Вторым способом снижения вязкости шоколадных масс является умень­шение ее влажности. А третьим - увеличение доли какао масла. Однако этот способ экономически не выгоден, так как требует дополнительного расхода какао масла. Таким образом, наиболее эффективным способом снижения вязкости является использование пищевых фосфатидов (лецити­на), позволяющее экономить расход какао масла. В указанных дозах леци­тин не влияет на вкус шоколада.