Технологическая схема производства шоколада

Таким образом, в процессе обжарки  изменение цвета какао бобов  происходит в результате образования  меланоидинов, меланинов, флобафенов и  антоцианидинов.

При обжарке  какао бобов изменяется общее  содержание и фракционный состав липидов. Количество свободных липидов в ядре уменьшается по отношению к их содержанию в ядре сырых бобов на 0,37%, количество связанных увеличивается на 0,26% и прочносвязанных – на 0,09%.

Часть какао  масла (в пределах 0,2 – 0,6% к сухому веществу) переходит из ядра в оболочку. Однако, при высокой температуре обжарки (более 160°С) потери жира за счет диффузии достигают 2%. Потери какао масла за счет гидролитического расщепления, составляющие 0,3 – 0,6%, с повышением температуры и увеличением продолжительности обжарки возрастают. Переход какао масла из ядра в оболочку наблюдается также за счет его миграции при охлаждении какао бобов.

Изменение вкуса  и аромата какао бобов в  процессе обжарки обусловлено в  основном химическими превращениями  веществ, входящих в состав бобов. Причем, решающую роль играют продукты сахароаминной реакции и окисление полифенолов. В обжаренных какао бобах установлено более 300 соединений, из которых 46 являются специфическими для аромата какао. К ним относятся органические кислоты, сложные эфиры, альдегиды, пиразины и амины. Многие ароматические вещества растворены в какао масле.

После термической  обработки какао бобы необходимо как можно быстрее охладить до температуры 30 – 35°С. При этом прекращаются физико-химические процессы, происходящие при высокой температуре, уменьшается миграция какао масла в оболочку. Ядро и какаовелла становятся твердыми и хрупкими, оболочка легко отделяется от ядра, т.е. создаются благоприятные условия для получения полуфабриката – какао крупки.

 

3.3 ДРОБЛЕНИЕ КАКАО БОБОВ

 

Составные части какао бобов (какаовелла, ядро, росток) отличаются по физическим свойствам и химическому составу. Средний химический состав обжаренных какао бобов представлен в  таблице 3.1.

Как видно из таблицы, какаовелла содержит до 17% клетчатки и лишь 3,4% жира, отличается повышенной твердостью, трудно поддается измельчению, поэтому не может использоваться в шоколадном производстве.

Росток также отличается большой  твердостью, малым содержанием жира, поэтому его принято удалять с производства.

 

Таблица 3.1 – Химический состав различных частей какао бобов

 

Части какао боба	Влага	Белковые вещества	Кофеин	Теобромин	Жир	Крахмал	Клетчатка	Прочие безазотистые вещества	Зола
Ядро	2,5	12,1	0,4	1,1	52,1	9,1	2,6	19,6	3,3
Какао-велла	0,2	13,1	0,1	1,3	3,4	2,8	16,7	-	8,1
Росток	2,0	24,4	-	3,0	3,5	-	2,9	-	6,5

 

 

Обжаренные и охлажденные какао  бобы при надавливании легко дробятся, при этом оболочка отделяется от ядра. Для разделения какао бобов на составные части применяются  специальные дробильно-сортировочные машины. В зависимости от конструкции машины раздробленные части бобов разделяются на 4 – 8 фракций с размерами частиц от 0,75 до 8 мм. От каждой фракции частиц отделяется какаовелла. Раздробленные ядра какао бобов, очищенные от какаовеллы, называются в производстве какао крупкой.

Росток диаметром 1 мм и длиной около 4 мм отделяется от частичек ядра на триере, вмонтированном в дробильно-сортировочную  машину. Принцип работы дробильно-сортировочной  машины и ее схема приведена в  подразделе 5.3.

Частицы крупки больших размеров очищаются  от оболочки лучше и поэтому используются для изготовления шоколада высших сортов. Мелкие фракции крупки содержат больше примеси какаовеллы и используются для изготовления низших сортов шоколада, шоколадной глазури и начинок. Если все фракции крупки смешиваются, то содержание частичек какаовеллы в крупке не должно превышать 1,5%.

Полученную какао крупку передают через автовесы механическим или  пневмотранспортом в промежуточные  сборники, установленные в размольном отделении цеха. Определяется выход какао крупки при переработке товарных какао бобов, ведется учет отходам и потерям (в %) на каждом участке:

- потери при очистке и сортировке  бобов: ............................ 0,5 – 1,0.

- потери влаги при обжарке: ............................................................ 4,0.

- отходы и потери при обжарке: ...................................................... 0,5.

- отходы на дробильно-сортировочной  машине: .............. 11,5 – 12,0.

Всего потерь и отходов: ...................................................... 16,5 – 17,5.

Таким образом, выход какао крупки может колебаться в пределах 82,5 – 83,5%. Выход какао крупки является важным показателем работы отделения  по первичной переработке какао  бобов.

 

3.4 ОБЖАРКА КАКАО КРУПКИ

 

При обжарке целых какао бобов  не достигается равномерного нагревания по толщине. Верхние слои бобов нагреваются  до более высокой температуры (125°С), в то время как температура  внутренних не превышает 105°С. В связи  с этим неравномерно протекают  физико-химические превращения в разных слоях какао бобов, что не может не сказываться на качестве продукта.

Кроме того, при обжарке целых  какао бобов расходуется значительная доля тепловой энергии на нагрев какаовеллы, составляющей около 12% массы бобов. За счет миграции жира из ядра в оболочку его потери могут достигать одного и больше процентов. Отсюда вытекает целесообразность обжарки не целых какао бобов, а полученной из них какао крупки.

Очищенные от посторонних примесей какао бобы влажностью 6 – 7% предварительно подсушивают при температуре около 80°С до влажности 3,5 – 4,5% и направляют в дробильно-сортировочную машину. Машины с валковым или пластинчатым дробильным механизмом могут служить для измельчения и отделения какаовеллы от сырых и подсушенных какао бобов.

При дроблении подсушенных какао  бобов увеличивается доля крупки большего размера. Это объясняется  тем, что при низкой температуре (80°С) подсушки клеточная структура  ядра меньше изменяется, чем при  высокой (130 – 140°С).

Очищенную от какаовеллы крупку обжаривают до влажности 2% в тех же аппаратах, что и какао бобы. Продолжительность процесса обжарки крупки сокращается, по сравнению с обжаркой какао бобов, почти в 2 раза, обеспечивается более равномерное нагревание частиц, уменьшаются потери какао масла на 0,8 – 1,7%.

При обжарке какао крупки значительно  ускоряются биохимические и химические реакции, вызывающие структурные изменения  клеточной ткани, образование веществ, влияющих на вкус и аромат, что улучшает качество продукта.

 

3.5 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 (К₂СО₃). 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.

Для этой цели разработан способ препарирования какао крупки, по которому обработка щелочным раствором, 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 рН 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.

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.

 

3.6 ПОЛУЧЕНИЕ КАКАО ТЕРТОГО

 

Ядро какао бобов состоит  из отдельных клеток, в которых  содержатся жир, крахмальные, алейроновые (белковые) зерна и другие вещества. Клетки бывают размером от 20 до 40 нм, а  толщина стенок клеток – около 12 нм.

Какао тертое получают в результате тонкого измельчения какао хрупки. При измельчении необходимо наиболее полно разрушить клеточную ткань  и обеспечить свободный выход  содержимого клеток и, в первую очередь, масла какао. Следовательно, для обеспечения высокого качества размола крупки необходимо, чтобы размалывающие поверхности по мере измельчения крупки постепенно сближались, и на последней стадии размола расстояние между ними не превышало несколько десятков нанометров.

При размоле крупки образующаяся масса какао нагревается выше температуры плавления какао масла, поэтому приобретает полужидкую консистенцию. Таким образом, какао тертое представляет собой суспензию, в которой дисперсной фазой являются измельченные частички стенок клеток, крахмальные и алейроновые зерна, а дисперсионной средой – какао масло. Содержание масла в какао тертом достигает 54 – 56%.

Эффективность размола крупки можно  характеризовать величинами дисперсности и вязкости полученного какао  тертого. Под дисперсностью шоколадных продуктов принято понимать процентное содержание твердых частиц, размер которых не превышает 30 нм. Дисперсность какао тертого зависит от способов измельчения и конструкции применяемых машин. А вязкость – от влажности, температуры, дисперсности и содержания жира в какао тертом.

Чем выше дисперсность твердых частиц, тем полнее разрушены клетки какао  крупки, тем обильнее выделение какао  масла, тем меньше при данной температуре  и влажности вязкость какао тертого.

На степень измельчения влияет влажность какао крупки. При влажности более 2,5% измельчение до необходимой дисперсности затруднено, повышается вязкость какао тертого.

Для размола какао крупки используется различное оборудование: восьмивалковые, ударные, дисковые, дифференциальные, роторные, шариковые мельницы и размольные агрегаты.

Одноразовый размол какао крупки не обеспечивает требуемой дисперсности какао тертого (97 – 98%). Чаще применяют  двух и трехстадийный размол. Для  этого используются комбинированные  размольные агрегаты. Они обычно состоят из ударной, дисковой и шариковой мельниц, в которых последовательно измельчается какао крупка. Принципиальную схему такого комбинированного агрегата, в котором проводится трехступенчатый размол, можно наблюдать в подразделе 5.4. данной курсовой работы.

 

3.7 ПРЕССОВАНИЕ КАКАО ТЕРТОГО

 

Перед прессованием какао тертого  производится его подготовка. Она заключается в том, что массу какао в течении 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. Вертикальные прессы занимают малую производственную площадь по сравнению с горизонтальными, что является их преимуществом. Однако они имеют низкую производительность и маленький выход масла из какао тертого, поскольку максимальное давление прессования в таких установках достигает лишь 45 МПа.

Кроме того, их недостаток в том, что  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. Поэтому на крупных предприятиях предпочтительнее использовать установки с горизонтальным прессом. Ознакомиться с принципиальной схемой такой гидропрессующей установки можно в подразделе 5.6 данной курсовой работы.

 

3.8 ПРОИЗВОДСТВО КАКАО ПОРОШКА

 

При выгрузке из пресса жмыха его температура 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.