ТЕХНОЛОГИЯ КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

ПОЛУЧЕНИЕ КАКАО МАСЛА И КАКАО ПОРОШКА

Для изготовления шоколада требуются не только какао тертое, но и чистое масло какао. Его получают из какао тертого. Необходимость про­изводства какао масла и добавления его в рецептуру шоколадных масс обусловлены следующими причинами:

- в шоколаде, в зависимости от сорта, содержание какао масла долж­но быть 32-36 %;

- шоколадная масса, в состав которой входят сахар, какао тертое и масло какао, должна иметь полужидкую консистенцию, позволяющую подвергать ее механической обработке. Необходимые реологические свой­ства массы, такие как вязкость, текучесть, можно достигнуть только при определенном (при данной температуре) содержании в массе какао масла.

Если смешать какао тертое, жирность которого в среднем 54 %, с са­харом в соотношении 1:2, то содержание какао масла в такой смеси будет не более 18 %. Отсюда вытекает необходимость добавления в шоколад­ную массу почти 20 % чистого какао масла.

Поэтому часть приготовленного какао тертого расходуется на изго­товление шоколада и шоколадных изделий, а другая часть - на прессова­ние какао масла.

Для отжима какао масла чаще используют какао тертое, обработан­ное щелочными реагентами, или какао тертое, полученное из алкализиро - ванной какао крупки.

Щелочная обработка какао крупки

Для улучшения вкусовых достоинств какао продуктов и готовых изде­лий какао крупку могут подвергать различной обработке: водяным паром, растворами сахаров, ферментами, органическими кислотами, молочной сывороткой и другими веществами с последующей сушкой и обжаркой.

При производстве какао масла и товарного какао порошка наиболее эффективной является щелочная обработка какао крупки. Ее загружают в реактор с мешалкой, куда дозируется водно-щелочной раствор. Чаще при­меняют водные растворы карбоната калия (К2С03). Обработка осуществ­ляется при температуре 85°С под давлением пара, образующегося при на­гревании раствора. В этих условиях щелочной раствор быстро пропиты­вает крупку, проникает в клеточную ткань. Карбонат калия реагирует с веществами нежировой части: кислотами, пигментами и другими вещества­ми, входящими в состав ядер какао бобов.

Происходит дезодорация какао крупки, инактивация оставшихся пос­ле обжарки ферментов, уничтожение микроорганизмов и грибков, что име­ет важное значение с физиологической и питательной точек зрения. Изме­няются вкусовые показатели продукта и цвет.

Выгруженную из реакторов алкализованную какао крупку передают в сушильный, а затем в обжарочный аппарат.

В отличие от многостадийного процесса фирмой «Барт» (Германия) разработан способ препарирования какао крупки, по которому обработка щелочным раствором (в него можно вводить различные добавки), сушка и обжарка ведутся в одном цилиндрическом обжарочном аппарате большой вместимости (от 3000 до 7000 кг). Подогретый раствор поташа вводят в аппарат распылением и дозируют согласно показателю pH среды 8,0±0,5.

В зависимости от положения заслонок системы вентилирования внут­ренней зоны обжарочного аппарата в нем можно осуществлять томление какао крупки, при котором образовавшийся пар активно воздействует на продукт. При щелочной обработке с томлением уменьшается не только кислотность какао крупки, но и содержание дубильных веществ.

Затем в том же аппарате препарированную какао крупку сушат при температуре ниже 100°С. При сушке удаляются пары воды и летучие ве­щества.

После сушки, которая заканчивается при достижении температуры 100°С, проводится обжарка при температуре 120-135°С до влажности 1- 2 %. В процессе обжарки окончательно формируется цвет и вкус какао крупки.

Прошедшая термическую обработку какао крупка поступает в ох­лаждающий приемник, оборудованный мешалкой и отсасывающим воз­дух вентилятором. После охлаждения до температуры 30-35°С какао круп­ка передается системой пневмотранспорта в сборники, из которых - на распределительный транспортер. Через установленные под ним загрузоч­ные воронки какао крупка попадает в измельчающее оборудование для приготовления какао тертого.

В зависимости от степени алкализации, продолжительности и темпе­ратуры обжарки какао крупки получают какао тертое высокого качества, а после отжатия из него какао масла - производят какао порошок различ­ной окраски: от светло - до красно-коричневого цвета.

Выбрасываемые из обжарочного аппарата и охладителя газы прохо­дят через камеру, где очищаются от мелких частиц и специальной систе­мой дожигания полностью освобождаются от органической пыли. После очистки газы выбрасываются в атмосферу.

Темперирование и щелочная обработка какао тертого

Полученное в результате размола крупки какао тертое перекачивают в сборники большой емкости, оборудованные пароводяной рубашкой и мешалкой. Верхняя часть сборников связана с системой вытяжной венти­ляции для удаления выделяющихся при темперировании какао тертого водяных паров и летучих веществ.

Какао тертое подвергается длительной (в течение нескольких часов) тепловой обработке при непрерывном, энергичном перемешивании и тем­пературе 85-90°С.

Перемешивание препятствует расслоению массы, способствует более равномерному ее нагреванию, аэрированию, что ускоряет физико-химичес - кие процессы. При длительном перемешивании агрегаты твердых частиц, образовавшиеся в процессе получения какао тертого, разрушаются, а раз­розненные частицы равномерно распределяются в какао масле, уменьшает­ся влажность какао тертого, что способствует снижению вязкости массы.

Качество и вкусовые особенности шоколадных изделий в значитель­ной степени зависят от физико-химических показателей основного полу­фабриката - какао тертого. Качество какао тертого, в свою очередь, пре­допределяется химическим составом какао бобов, режимами их фермента­ции и обжарки, а также зависит от продолжительности и условий темпери­рования.

Входящие в состав какао тертого редуцирующие сахара, аминокис­лоты и фенольные соединения существенно влияют на формирование спе­цифического вкуса какао продуктов. Водорастворимые дубильные веще­ства, летучие и нелетучие органические кислоты придают какао продук­там кислый, вяжущий вкус и неприятный запах. Поэтому максимально возможное удаление указанных веществ является первоочередной зада­чей при обработке какао тертого.

Длительное тепловое воздействие в сочетании с аэрированием, насы­щением массы кислородом воздуха, способствуют протеканию ряда физи­ко-химических процессов, обуславливающих изменение химического со­става какао тертого, образование новых химических соединений, что улуч­шает его вкус, аромат и цвет.

Физико-химические процессы при термической обработке какао тер­того в цилиндрических сборниках большой емкости протекают очень мед­ленно, поэтому процесс темперирования длится несколько часов. Для ин­тенсификации воздушно-термической обработки лучше использовать пле­ночный аппарат батарейного типа - петцомат фирмы «Петцольд» (Герма­ния) (рис. 1-9). Процесс обработки включает увлажнение и эмульгирова­ние какао тертого, перемешивание и нагревание в тонком слое до темпе­ратуры 100-115°С, принудительное активное аэрирование встречным на­гретым воздухом, что создает благоприятные условия для дезодорирова­ния, удаления влаги, летучих кислот, других нежелательных примесей и протекания ряда физико-химических процессов.

На станине 10 аппарата расположены три колонки - статоры 9 цилин­дрической формы с рубашками 7 для обогрева, в которых установлены роторы 8, закрепленные в подшипниках. Роторы приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей. На каждом из роторов в четыре ряда закреплены специальные распылительные лопатки, недоходящие до стенки статора на 0,5-1,0 мм. Нагретый в электрических подогревателях воздух поступает в полый вал ротора и далее в кольцевое пространство между ротором и статором.

Какао тертое температурой 85-90°С непрерывно подается насосом 4 в верхнюю часть первой колонки и распределяется в виде тонкого слоя, со­вершающего турбулентное движение по спирали. Вместе с какао тертым дозируется насосом 2 через клапан-расходомер 3 дистиллированная вода в количестве от 0,5 до 2 %. Предварительно вода нагревается в емкости 1 с мешалкой. Вода быстро эмульгируется с обрабатываемым продуктом.

Если обрабатывают какао тертое, содержащее небольшое количество летучих кислот, добавление воды не является необходимым. Напротив, при обработке какао тертого, полученного из бобов Байя, содержащих боль­шое количество летучих кислот, добавление воды является обязательным.

Под действием своей массы продукт непрерывно продвигается сверху вниз по внутренней стенке цилиндрического корпуса статора. Вентилято­рами 12 из воздуховодов 11 с электронагревателями в каждую колонку подается навстречу продукту подогретый воздух, который испаряет влагу и дезодорирует какао тертое, после чего выбрасывается в циклон-каплеу - ловитель 15, а из него в атмосферу.

Обработанный в первой колонке продукт через нижнее разгрузочное от­верстие поступает в насос и передается им во вторую, а затем и в третью колонку, в которых процесс тепловой обработки повторяется в той же после­довательности. Управление работой установки осуществляется с пульта 13.

При обработке в петцомате какао тертое постепенно нагревается до температуры 115±2°С, влажность его снижается от 3,5 до 0,5-0,7 %, уда­ляется до 80 % легколетучей фракции, состоящей из воды, уксусной кисло­ты и других нежелательных примесей, наполовину уменьшается вязкость полуфабриката. Происходят и другие химические превращения.

Производительность установки - 1,0-1,2 т «облагороженного» про­дукта в час.

Если какао тертое предназначается для отжима масла, влажность его не превышает 1,2 %.

По данным J1.C. Кузнецовой, при длительном темперировании (более 5 ч) какао тертого происходят структурные изменения клеточной ткани, повышается проницаемость клеточных оболочек и мембран в неразрушен­ных при размоле крупки клетках. В результате выделения содержимого клеток увеличивается содержание сахарозы. Несмотря на протекание са - хароаминной реакции, в которой участвуют редуцирующие сахара и сво­бодные аминокислоты, суммарное содержание сахаров увеличивается.

Большое распространение на практике получило сочетание темпери­рования с обработкой какао тертого щелочными реагентами. В качестве последних рекомендуется использовать различные соли: карбонат калия в количестве 0,6 % с 1,2 % воды к массе какао тертого; карбонат аммония в количестве 1,0 % с 2,5 % воды; бикарбонат натрия в количестве 1,2 % с

2,5 % воды; карбонат магния в количестве 0,1 %; окись магния и другие.

Такой широкий выбор химических реагентов указывает на недоста­точную обоснованность их применения. Выбор соли должен быть обуслов­лен прежде всего безвредностью для организма человека, широкой дос­тупностью для промышленности и минимальной стоимостью. Кроме того, соль должна хорошо растворяться в воде, быть устойчивой при температуpax обработки какао тертого, не должна образовывать с веществами ка­као стойких химических соединений.

Кроме карбоната калия (К2СО}) ни одна из перечисленных выше со­лей полностью не удовлетворяет названным требованиям.

При темперировании в сборниках в течение 2-3 ч влажность какао тертого уменьшается с 1,8 до 1,0 %; впоследствии ее величина изменяется незначительно. Добавление в какао тертое насыщенного раствора карбо­ната калия или бикарбоната натрия повышает начальную влажность до 3,0-3,2 %, что вынуждает увеличить продолжительность обработки при температуре 90°С на 1,5-2 ч. Уменьшение концентрации растворов солей требует значительного удлинения процесса обработки в температурных сборниках, что ухудшает качество какао тертого за счет глубокого рас­пада редуцирующих сахаров и аминокислот. По мере уменьшения влаги вязкость какао тертого изменяется от 1,6 до 0,6 Пас.

В зависимости от сорта какао бобов содержание летучих и нелетучих, свободных и связанных органических кислот в какао тертом изменяется в широких пределах (0,71 до 2,33 % в пересчете на виннокаменную). Лету­чие и нелетучие кислоты предопределяют титруемую и активную кислот­ность, величина которых колеб­лется в пределах от 17 до 22°, а pH 5,0-6,3 соответственно.

При темперировании какао тертого без добавления химичес­ких реагентов даже в течение 7- 8 ч при температуре 90°С титру­емая кислотность снижается лишь на 3-4°, а величина pH не превышает 5,85, что указывает на очень медленное удаление ле­тучих кислот.

Количественные изменения свободных и связанных летучих кислот в процессе щелочной об­работки зависят от времени, тем­пературы, количества и природы

При темперировании какао тертого содержание редуцирующих ве­ществ уменьшается от 1,2 до 0,2 %, что зависит от времени, температуры и количества щелочной соли. Через 3 ч обработки карбонатом калия в коли­честве 1,5 % при температуре 70°С содержание редуцирующих сахаров снижается до 0,95 %, а при 90°С - до 0,5 %. Через 6 ч обработки при 90°С содержание редуцирующих веществ уменьшается до 0,2 %.

Такие изменения редуцирующих сахаров обусловлены сахароамин - ной реакцией, что подтверждается уменьшением ряда свободных амино­кислот, входящих в состав какао тертого, и их распадом.

Установлены также количественные и качественные изменения феноль­ных соединений. Содержание последних в процессе темперирования со щелочами и без щелочных добавок интенсивно уменьшается (рис. 1-11). С повышением температуры и в присутствии щелочных реагентов процесс ускоряется.

Цвет, вкус и аромат какао тертого прямо или косвенно связаны с измене­ниями фенольных соединений. При щелочной обработке содержание (-) - эпи - катехина уменьшается более чем в 2 раза, а (+) - катехин через 4-5 ч исчезает полностью. Содержание лейкоцианидинов практически не изменяется.

Количественные и качественные изменения, видимо, происходят за счет окисления, конденсации и взаимопревращения отдельных групп фе­нольных соединений.

Изменение цвета какао тертого от светло-коричневого до темно-ко­ричневого при препарировании связано с превращениями оксифенолов, дубильных веществ и пигментов. Дубильные вещества под действием ще­лочей могут конденсироваться с образованием темноокрашенных веществ - флобафенов.

При щелочной обработке какао тертого (или какао крупки) возможно частичное омыление триглицеридов и жирных кислот какао масла. Ско­рость процесса омыления и стойкость образовавшегося мыла зависит от ряда факторов, учитывая которые можно свести этот процесс к минимуму

или полностью его избежать.

Процесс омыления протекает в несколько стадий. Сначала под действием щелочи на свободные жирные кислоты, содержание кото­рых в какао масле около 1,1 %, об­разуется мыло, растворяющееся в воде. Затем в образовавшемся мыльном растворе глицериды эмульгируются, распределяясь в нем в виде очень мелких капель. Благодаря этому поверхность кон­такта между глицеридами и водой увеличивается, что способствует повышению скорости гидролиза глицеридов и процесса омыления.

В водных растворах Na+ и К+ мыла гидролизируются по схеме R-COONa<->R-COOH+NaOH.

С повышением температуры скорость гидролиза мыл увеличи­вается.

Исходя из этих данных, можно сделать следующие выводы:

1) уменьшению гидролиза гли­церидов способствует малое количество воды, вводимой с щелочными ре­агентами;

2) температура щелочной обработки должна быть около 100°С, что ускоряет гидролиз образовавшегося мыла на органическую кислоту и щелочь;

3) время щелочной обработки должно быть сокращено до минимума, чтобы уменьшить гидролиз жирных кислот и глицеридов;

4) продолжительность щелочной обработки в температурных сборни­ках и вакуум-коншах не должна превышать 3-4 ч;

5) для интенсификации процессов при щелочной обработке необходи­мо создать специальный аппарат, в котором процесс обработки длился бы не более 20-30 мин.

В вакуум-коншах темперирование и щелочная обработка какао терто­го ведется под разрежением (остаточное давление 58-68 кПа) в течение 5-6 ч, при температуре 95-115°С. Термическая обработка под разрежением ус­коряет отделение паров воды и летучих веществ, интенсифицирует дезодо­рирование какао тертого. На 1520 кг какао тертого добавляют 85,5 кг вод­ного раствора поташа и продолжают процесс до значения pH не менее 7,2.

Препарированное какао тертое перекачивают в промежуточные сбор­ники, оборудованные пароводяной рубашкой и мешалкой, откуда его по­дают в гидравлические прессы для отжима какао масла.

Аппаратурная схема получения какао масла и какао порошка

Аппаратурно-технологическая схема представлена на рис. 1-12 (про­должение схемы рис. I-З). Какао тертое, полученное из обжаренных бобов или какао крупки, из промежуточного сборника подается в вакуум-конш 22.

Туда же из растворителя 21 дозируется щелочной раствор. Препари­рованное какао тертое из вакуум-конша перекачивается в промежуточ­ный сборник 19, а из него в нагреватель 23. Сюда может подаваться какао тертое, полученное из алкализированной какао крупки, после термичес­кой обработки в петцомате. Нагретое и гомогенезированное какао тертое подается насосом в чаши гидравлического пресса 24 для прессования.

Отжатое какао масло поступает на весы 28, затем насосом 29 перека­чивается в сборник, из которого часть масла подается для приготовления шоколадных масс, а другая часть - на расфасовку в виде блоков. Предва­рительно какао масло очищают от взвешенных частиц на фильтр-прессе 30, затем охлаждают в напорном охладителе 31 и передают на станцию взвешивания и расфасовки 32.

При прессовании какао тертого образуется два продукта: какао мас­ло и какао жмых. Жмых выводится из пресса, охлаждается до 30°С и пода­ется в жмыходробилку 25. Образованные при дроблении плит жмыха кус­ки шнеком 7 и норией 2 загружаются в сборник 6, откуда подаются в раз­мольную установку 26 для получения какао порошка. Порошок затарива­ют в крафт-мешки, взвешивают на напольных весах 27.

Прессование какао тертого

Эффективность прессования можно характеризовать выходом какао масла, который в свою очередь зависит от технологических факторов и усилия прессования.

К технологическим факторам относятся физико-химические показате­ли какао тертого и технологические параметры процесса прессования. А степень сжатия какао тертого зависит от конструкции прессов.

Основным показателем, определяющим выход какао масла при прес­совании, является его содержание в какао тертом. Определив его и задав­шись остаточной масляничностью жмыха, выход масла подсчитывают по формуле:

х_100(ш-ж)

Х_ 100-ж

где х - выход какао масла, % к массе какао тертого; ш - содержание масла в какао тертом, %; ж - содержание масла в жмыхе, %.

Из формулы следует, чем больше масла в какао тертом и ниже масля - ничность жмыха, тем выше (при прочих равных условиях) выход какао масла.

Из физико-химических характеристик какао тертого наибольшее зна­чение имеет вязкость. Последняя зависит от температуры, влажности и дисперсности какао тертого. Чем выше температура и меньше влажность какао тертого, тем меньше вязкость, тем легче отделить масло. Выход мас­ла зависит также от дисперсности какао тертого. Чем выше дисперсность, тем больше при размоле крупки вскрыто клеток и выделено какао масла, тем больше его выход при прессовании.

Этими зависимостями предопределяется подготовка какао тертого. Она заключается в том, что массу какао в течение нескольких часов тща­тельно вымешивают и нагревают до 100-115°С, подвергают щелочной обработке, постепенно снижая влажность до 1,2 %.

Для отжима какао масла используются прессующие установки с гори­зонтальным автоматическим прессом или вертикальным полуавтоматичес­ким прессом.

На рис. 1-13 представлена гидропрессующая установка с прессом ННР 14 фирмы «Хайденау».

Установка включает 14-чашечный автоматизированный пресс, нагре­вательный бак, насос для подачи какао тертого в чаши, весы с резервуа­ром, насос для перекачивания какао масла, гидронасос, распределитель­ный шкаф с компьютерной системой управления.

Какао тертое после щелочной обработки или полученное из алкализи - рованной какао крупки насосом подается в нагревательный бак 3 емкос­тью 400 кг. Бак оборудован вертикальным шнеком и двойным змеевиком, обогреваемым паром давлением 300 кПа. В баке какао тертое быстро на­гревается до температуры 100-115°С и гомогенизируется. Пройдя фильтр, какао тертое поступает в кольцевой трубопровод и подается насосом 4 через расходомер в чаши пресса под давлением 300 кПа. После заполне­ния чаш подача автоматически прекращается, и какао тертое по кольце­вому трубопроводу возвращается в нагревательный бак.

Пресс 1 состоит из 14 чаш емкостью 15 кг каждая и обогреваемых паром пуансонов. Гидравлическим насосом в цилиндр пресса подается под давлением 63 МПа машинное масло. Находящийся в цилиндре плунжер давит на первый пуансон и через какао тертое в чаше передает давление следующему пуансону и т. д. В результате каждый пуансон, входя в чашу, выдавливает масло через фильтрующие элементы в отводящую линию. Отжатое какао масло поступает в емкость, установленную на весах 5, из которой насосом 6 перекачивается в сборник.

Степень отжима какао масла зависит от производительности пресса. При жирности какао тертого 54,5 % и влажности 1 % остаточная жирность в жмыхе может изменяться от 22-24 % (производительность пресса 2250 кг/ч до 8-10 % при производительности 620 кг/ч какао тертого.

Продолжительность прессования регулируется компьютером в зави­симости от жирности, вязкости какао тертого и производительности прес­са. По завершению процесса прессования оставшийся в чашах жмых вы­талкивается пуансонами при обратном ходе. Плиты жмыха падают на виб­рожелоб и выводятся из пресса. Пустые чаши вновь заполняются какао тертым, и цикл повторяется.

При небольшой потребности в какао масле для его получения могут использоваться вертикальные 6- и 12-чашечные полуавтоматические прес­сы. Эти прессы имеют вертикальное расположение чаш и пуансонов, что несколько затрудняет их обслуживание. Съем плит жмыха от каждой чаши производится вручную, что не позволяет создать поточную линию произ­водства какао порошка. Максимальное давление прессования около 45 МПа, что не обеспечивает высокий выход какао масла, который при ис­пользовании современных горизонтальных прессов составляет 47,7 %. Вертикальные прессы занимают малую производственную площадь по срав­нению с горизонтальными, что является их преимуществом.

Химический состав и свойства какао масла

Отжатое при прессовании какао масло представляет собой жидкость светло-желтого цвета с характерным ароматом какао. Какао масло отли­чается сложным химическим составом. Основная масса масла состоит из триглицеридов. В состав какао масла также входят многие жирные кисло­ты, однако их общее содержание не превышает 1,1 %.

Триглицериды - это сложные эфиры глицерина, гидроксилы которого этерифицированы двумя или тремя разными кислотами. Поэтому тригли­цериды какао масла разнокислотны, а их наименование определяется со­ставом содержащихся в них ацилов (остатков) жирных кислот, при этом места расположения их в триглицеридах отмечают цифрами 1,2,3 соот­ветственно обозначению гидроксильных групп глицерина:

Двухкислотный несиммет - Двухкислотный симметричный ричный триглицерид триглицерид

Как видно из приведенных формул, двухкислотные триглицериды могут иметь два позиционных изомера: I - несимметричный и II - симмет­ричный. ВI изомере 1-е и 3-є положения заняты ацилами разных кислот; во II -1 - е и 3-є положения занимают ацилы одной и той же кислоты.

В какао масле примером несимметричного триглицерида является 1 - пальмито - 2,3 - диолеин:

(1) ОІОСОС15Н31

I

(2) СНОСОС|7Н33

I

(3) СН2ОСОС17Н33

и симметричного -1,3 - динальмито -2- олеин:

(1) СН2ОСОС15Н3|

I

(2) СНОСОС|7Н33

I

(3) СН2ОСОС,7Н31

Наиболее часто в состав триглицеридов какао масла входят ацилы пальмитиновой (С|5Н31СООН), стеариновой (С,7Н35СООН) и олеиновой

(СІ8Н3402) кислот. В зависимости от того, какие жирные кислоты и в каком сочетании они образуют триглицериды, различают тринасыщенные (ди - пальмитостеарин), динасыщенные (олеопальмитостеарин), мононасыщен - ные (диолеопальмитин) и так далее типы триглицеридов.

Данные по глицеридному составу какао масла и температуре плавле­ния триглицеридов приведены в табл. 1-3.

Первые три глицерида имеют по одной ненасыщенной связи. Кроме того, какао масло содержит полностью насыщенный триглицерид - дипаль - митостеарин, а также четыре смешанно-кислотных триглицерида, каждый из которых имеет по две или три ненасыщенных связи. Общее количество последней группы глицеридов составляет 17,5 %; при комнатной темпера­туре эти глицериды находятся в жидком состоянии.

Температура плавления всего комплекса триглицеридов, составляю­щих масло какао, находится в пределах 31 -36°С, т. е. близка к температу­ре плавления р-олеопальмитостеарина, находящегося в нем в наибольшем количестве. Остальные триглицириды - жидкие и с более высокой темпера­турой плавления или незначительно влияют на температуру плавления какао масла, или имеют взаимокомпенсирующее влияние. Отсюда и не­большой разрыв между начальной и конечной температурами плавления масла какао, благодаря чему оно обладает немажущей поверхностью.

Кроме триглицеридов в состав масла какао входят свободные жир­ные кислоты, содержание которых не превышает 1,1 %. К ним относятся пальмитиновая - 25 %, стеариновая - 35,4 %, олеиновая - 38 %, линолевая - 2,1 % и другие. Свойства какао масла характеризуются следующими по­казателями:

какао к прогорканию, что является одним из важных свойств, позволяю­щих вырабатывать шоколадные изделия длительного срока хранения. Видимо, в состав какао масла входит сильный антиокислитель, или его стойкость к действию кислорода воздуха обусловлена особым строением триглицеридов.

В расплавленном состоянии какао масло представляет собой вязкую жидкость со слабо развитой структурой, обусловленной гидрофобным вза­имодействием углеводородных групп молекул с образованием связей, ко­торые легко разрушаются и быстро тиксотропно восстанавливаются. По данным Л. С.Кузнецовой, при снижении температуры от 50 до 40°С вяз­кость масла возрастает в 1,4 раза, что связано с кристаллизацией отдель­ных триглицеридов, входящих в его состав.

При охлаждении какао масла ниже температуры 23°С оно кристалли­зуется и переходит в твердое, хрупкое состояние. Эти свойства характер­ны и для шоколада вследствие высокого содержания в нем масла какао. Однако, если какао масло осторожно охлаждать (без перемешивания), то его без кристаллизации можно охладить до температуры на 10°С ниже тем­пературы застывания. Лишь по истечении продолжительного времени в его аморфной структуре начнется процесс кристаллизации.

Способность какао масла переохлаждаться, переходить в твердое аморфное состояние необходимо учитывать при подготовке шоколадных масс к формованию, так как особенности свойств, характерные для масла какао, относятся и к застыванию шоколада, в состав которого входит 32- 36 % масла какао. Шоколад приобретает необходимую структуру, твер­дость и хрупкость, а также нежный тающий вкус, если какао масло, входя­щее в его состав, находится в кристаллическом состоянии.

Какао маслу присущи полиморфные свойства. Эти свойства проявля­ются в том, что входящие в состав масла триглицериды и жирные кислоты при разных температурах образуют различные по строению аморфные и кристаллические модификации, температура плавления, застывания и дру­гие физические свойства которых неодинаковы. Кроме того, при измене­нии внешних условий (давления, температуры) полиморфные модифика­ции могут самопроизвольно переходить из одной формы в другую, так как обладают разным запасом свободной энергии. Поэтому переход из одной формы в другую сопровождается выделением или поглощением теплоты.

При разных температурах глицериды какао масла могут находиться в одной из четырех форм: у, а, Р' и р. Полиморфное превращение по схеме ■у—>а—протекает во времени при соответствующих температурах,

7- модификация является наиболее легкоплавкой, метастабильной формой глицеридов. Ее можно получить при резком охлаждении расплава масла до 18°С. Глицериды, находясь в 7-модификации, обладают наибольшим удельным объемом, наименьшей плотностью и хрупкостью и малым эндо­термическим эффектом по сравнению с другими полиморфными формами.

При медленном нагревании вещество в 7-форме размягчается и мутне­ет, в нем происходит кристаллизация и переход в следующую метаста - бильную, но уже кристаллическую a-форму, которая имеет более высокую температуру плавления. Полиморфное превращение в a-форму происхо­дит при температуре 23,5 - 25,5°С.

Дальнейшее превращение в следующую, более высокоплавкую, ме - тастабильную, кристаллическую р1 - форму наступает при нагревании гли­церида, находящегося в a-форме, до температуры 28°С.

Самой высокоплавкой, единственно стабильной, кристаллической является P-форма. Переход в эту модификацию из Р'-формы происходит при температуре 30°С.

Следует отметить, что значительно более сложным является полимор­физм какао масла, состоящего из многих смешанно-кислотных триглице­ридов, каждый из которых обладает собственными температурами фазо­вых превращений.

Полиморфизм жирных кислот изучен недостаточно. Насыщенные жир­ные кислоты с четным числом атомов углерода в зависимости от темпера­туры могут находиться в трех полиморфных формах: 7, а и р. Кислоты с нечетным числом атомов углерода могут образовывать четыре полиморф­ных модификации.

В глицеридах жирных кислот с нечетным числом атомов углерода по­лиморфные превращения протекают медленнее, чем в глицеридах жирных кислот с четным числом атомов углерода.

Полиморфные превращения могут протекать не только в чистом какао масле, но и в шоколаде, что часто бывает причиной так называемого жиро­вого «цветения» шоколада. Это приводит к товарному браку изделий.

Поэтому полиморфные свойства какао масла усложняют технологию шоколада, вынуждают проводить специальную подготовку - темпериро­вание шоколадных масс перед разливкой в формы. При темперировании создаются такие температурные режимы, при которых в какао масле, вхо­дящем в состав шоколадных масс, происходят полиморфные превращения глицеридов в устойчивую р-форму.

Заменители какао масла

Производство шоколада значительно усложняется тем, что масла, содержащегося в какао бобах, недостаточно для приготовления шокола­да, глазури и других изделий. Из 800 кг бобов какао, расходуемых для производства 1 т шоколада, около 500 кг требуется для получения какао масла. Поэтому вопрос о замене масла какао другим равноценным по хи­мическому составу и физическим свойствам жиром давно занимал иссле­дователей и практиков шоколадного производства.

Основными физико-химическими свойствами какао масла, выделяю­щими его среди других известных жиров, являются: содержание свыше 50 % одного разнокислотного триглицида (р - олеопальмитостеарина), бли­зость начальной и конечной температуры плавления, полиморфные свой­ства, высокая стойкость при хранении. И как следствие перечисленных свойств - температура плавления ниже температуры тела человека, боль­шая твердость и хрупкость при комнатной температуре, не мажущая по­верхность, легкоплавкость и хорошая кристаллизационная способность.

Основная трудность в поисках жира-заменителя состоит в том, чтобы этот жир в сплаве с какао маслом в том или ином соотношении имел бы физико-химические свойства, в основном твердость, хрупкость, темпера­туру плавления и застывания натурального какао масла. Для этого жир - заменитель должен обладать такими же полиморфными свойствами, как и масло какао. Однако ни один из известных в настоящее время натураль­ных и искусственных жиров такими свойствами полностью не обладает.

Производство шоколада нуждается таком заменителе, которым мож­но заменить все количество какао масла, добавляемого к какао тертому, т. е. около 20 % от массы шоколада. В этом случае отпала бы необходи­мость расхода значительной части какао бобов для производства какао масла.

Поскольку современными методами пока не удается создать жир, ко­торый полностью бы отвечал требованиям какао масла, все усилия на­правлены на создание жиров с твердостью, значительно превосходящей твердость масла какао при комнатной температуре, и близкими к после­днему другими показателями. Такие жиры позволяют заменить какао мас­ло хотя бы в небольших количествах (5-10 %) от массы шоколада. Или на их основе готовить шоколадные массы с заменой какао тертого какао по­рошком с низким содержанием жира (12-14 %).

В получении жиров-заменителей можно отметить два основных на­правления:

1) использование натуральных растительных жиров, полученных из пло­дов и растений тропического происхождения. К ним относятся пальмоядро­вое, кокосовое масло, масло ши (из орехов ши), масло из орехов бассия;

2) создание заменителей какао масла с заданными свойствами на ос­нове растительных масел и животных жиров отечественного производства. К ним относятся подсолнечное, соевое, рапсовое, хлопковое масла. Спо­собами получения заданных свойств жира являются: гидрогенизация, пе - реэтерификация, фракционирование и другие.

Различают эквиваленты и улучшители какао масла. Они отличаются, в основном, содержанием твердых фракций. Жиры с содержанием твер­дых фракций, близких к маслу какао, условно называют эквивалентами и обозначают латинскими буквами (СВЕ), а жиры с большим содержанием твердых фракций - улучшителями (CBI). В их состав входят симметричные триглицериды - дипальмитоолеин (POP) и дистеароолеин (SOS), имитиру­ющие свойства какао масла. Их типичными источниками для производ­ства являются фракционированное пальмовое масло, жир орехов ши и ра­стительный жир.

Путем специального подгона состава СВЕ можно добиться схожести их свойств с характеристиками какао масла. В данном случае наиболее важными свойствами являются температура плавления, застывания, твер­дость после охлаждения.

Обычно эквиваленты обеспечивают такие же свойства шоколада, как и какао масло: твердость, вкусовые качества и внешний вид. Соотноше­ния, в которых эквиваленты используются при производстве шоколада, составляют 5 % или 13-15 % от общего содержания жира. Смеси с боль­шим количеством СВЕ применяются для изготовления шоколадной глазу­ри, пралиновых масс, начинок.

Основными поставщиками эквивалентов и улучшителей какао масла являются датская фирма «Орхус Олие» и шведская фирма «Karlshamns». Они предлагают следующие эквиваленты и улучшители: датская фирма - ILLEXAO 30-97 (СВЕ); СЕВАО 44-38 (СВ1), СЕВАО 44-65 (СВ1);

- шведская фирма - АКОМАХ, AKOHORD (СВЕ); AKOIMP (СВ1).

Известны и другие жиры-заменители, широко используемые западны­ми фирмами: Коберин, Шоклин, Шокозин, суперит-Экстра и другие.

Важной характеристикой улучшителей и эквивалентов, предопреде­ляющей их использование, являются изменение твердой фракции жира от температуры (рис. 1-14) и изменение твердой фракции смеси жира-замени - теля с какао маслом при разных температурах (рис. 1-15).

Из рис. 1-15 видно, что жир ILLEXAO-97 можно смешивать с какао маслом в любых пропорциях. Такими же свойствами обладает жир АКОМАХ и другие.

г

ця-

I во-

I «ч

Рис. 1-15. Изменение содержания твердой фракции смеси какао масла с жиром ILLEXAO-97 при разных температурах

Однако большинство жиров-заменителей в сплаве с какао маслом образуют более низкоплавкую и мягкую смесь, чем каждый жир в отдель­ности. Такие жиры используют для частичной замены (5-7 %) какао масла или на их основе готовят шоколадную массу с полной заменой какао тер­того на порошок какао (например, шоколадную глазурь).

Некоторые улучшители используются для повышения твердости мо­лочного шоколада. Как известно, триглицериды молочного жира задер­живают процесс кристаллизации какао масла, поэтому при определенной температуре образуется меньше твердой фракции, твердость шоколада уменьшается. При замене 5 % какао масла улучшителем СЕВАО в типич­ном молочном шоколаде содержание твердой фракции жира при 25°С по­вышается от 25 до 31 %.

Самым значительным преимуществом эквивалентов какао масла яв­ляется их способность препятствовать жировому цветению шоколада. Причиной тому низкое содержание POS глицеридов и высокое отношение

POP/SOS глицеридов, которые способствуют образованию [J-формы и пре­дотвращают ее перекристаллизацию в [З'-форму триглицеридов.

Производство какао порошка

При выгрузке из пресса температура жмыха равна около 90°С. Остав­шееся в жмыхе какао масло находится в расплавленном состоянии. Поэто­му перед дроблением и измельчением на мелкие куски жмых необходимо охладить до 35°С, в противном случае рабочие органы жмыходробилки будут замазываться продуктом.

Если для прессования какао тертого используются вертикальные прес­сы, то жмых, как правило, охлаждают в помещении цеха в течение 12-18 ч, на что требуется значительная производственная площадь.

При использовании горизонтальных прессов съем жмыха механизиро­ван, по виброжелобу плиты жмыха передаются в охлаждаемую камеру, где поддерживается температура воздуха 2-8°С, что сокращает время ох­лаждения до 5-6 ч.

Охлажденный жмых предварительно измельчают в жмыходробилке на куски размером 16-20 мм. Рабочими органами дробилки являются два вала с крупными зубьями, выступающими над их цилиндрической поверх­ностью. Зазор между валами регулируется, следовательно, можно полу­чать частицы жмыха желаемого размера.

После грубого измельчения раздробленные частицы жмыха необхо­димо превратить в высокодисперсный порошок с размером частиц не выше 16 нм. Только в этом случае можно приготовить напиток какао в виде стойкой суспензии.

Кроме товарного какао порошка с содержанием какао масла не менее 16 %, вырабатывается и производственный порошок, его жирность не выше 14 %. Это полуфабрикат, предназначенный для изготовления конфет, гид­рожировой глазури, шоколадных изделий на заменителях какао масла и других.

Для тонкого размола раздробленного жмыха применяют различные ус­тановки. Одной из таких является установка Шененбергера (Швейцария).

Агрегат (рис. 1-16) состоит из дезинтегратора 4, трубчатого охладите­ля 7, сепаратора 8 и циклона 9.

Дробленый жмых подается электровибратором 1 через магнитные уло­вители 2 в шлюзовый питатель 3, а из него в дезинтегратор по центру вра­щающегося ротора.

Измельчающий механизм дробилки состоит из двух дисков. Один из них закреплен неподвижно, другой вращается с частотой 5550 об/мин. На дисках по радиальным окружностям закреплены штифты. При многократ­ных ударах о штифты и внутреннюю рифленую поверхность дезинтеграто­ра частицы жмыха мгновенно измельчаются в порошок. Через штуцер 5 внутрь мельницы вентилятором 11 подается охлажденный воздух.

Корпус и откидная крышка мельницы снабжены водяными рубашка­ми, в которых циркулирует охлаждающая вода температурой 25-30°С.

Из мельницы какао порошок увлекается струей воздуха в трубчатый охладитель 7. По внутренним трубам гонится порошок, а в наружных цир­кулирует раствор хлористого кальция, охлажденный до температуры -2°С. В результате теплообмена нагретый при измельчении какао порошок быс­тро охлаждается до 14- 16°С.

Пройдя семь витков труб, при длине каждого витка около 15 м, воз­душный поток увлекает порошок в сепаратор 8, где он разделяется на крупные и мелкие частицы. Тонкий помол уносится воздушным потоком в циклон 9, где порошок оседает и через шлюзовый затвор 10 передается в материалопровод пневмотранспортной установки.

Из сепаратора 8 крупные частицы порошка через шлюзовый затвор подаются в трубу и потоком воздуха, создаваемым вентилятором 11, увле­каются в мельницу на повторное измельчение.

Регулируя количество подаваемого в систему воздуха с помощью спе­циальных заслонок, можно добиться желаемой степени измельчения какао порошка.

Циклоны 8 и 9 снабжены металлическими встряхивателями ударного типа, которые препятствуют образованию сводов и обеспечивают продви­жение порошка к разгрузочным устройствам.

Товарный какао порошок расфасовывают на специальных автома­тах АП2Б-М в картонные коробки нетто по 100,200 и 250 г, которые затем упаковывают в фанерные ящики или из гофрированного картона. Произ­водственный какао порошок затаривают в крафт-мешки массой по 25 кг.

В помещении, где установлены фасовочные автоматы, должна строго поддерживаться температура 20°С и относительная влажность воздуха не выше 65 %. С повышением температуры какао порошок может налипать на витки и стенки дозирующего устройства автомата, что нарушает точ­ность дозировки, которая должна быть в пределах ±2-3 %.

Различают какао порошок не препарированный и препарированный. Первый получают из какао тертого, не обработанного щелочами. Такой порошок имеет слабокислую реакцию.

Препарированный какао порошок производят из какао тертого (или какао крупки), обработанного щелочами. Порошок имеет слабощелоч­ную реакцию. При обработке какао продуктов щелочами улучшается вкус, аромат и цвет какао порошка.

К товарному какао порошку предъявляются следующие требования по составу, в %:

влаги, не более 6,0; жира, не менее 16,0; клетчатки, не более 5,5;

золы в какао, не обработанном щелочами, не более 6,0; золы в какао, обработанном щелочами, не более 9,0.

Срок хранения какао порошка, расфасованного в картонные короб­ки-6 месяцев, расфасованного в жестяные коробки -1 год.