Технологическая схема производства шоколада

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 охлаждающую 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 предназначен для изготовления конфет, гидрожировой глазури и шоколадных изделий на заменителях какао масла и других.

Для тонкого размола раздробленного жмыха применяют различные установки. Пример одной из таких представлен в подразделе 5.7.

Товарный какао порошок расфасовывают  на специальных автомата по 100, 200 или 250 г, в художественно оформленные  упаковки. А производственный какао  порошок затаривают в специальные  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.

 

3.9 ПРИГОТОВЛЕНИЕ САХАРНОЙ ПУДРЫ

 

После производства какао тертого  и 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 (0,2 – 2,5 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 порошок – сахарную пудру.

Для измельчения сахара песка применяются  молотковые мельницы разной конструкции. Наиболее эффективное измельчение  достигается на микромельницах, с принципиальной схемой которых можно ознакомиться в подразделе 5.8.

Пудра состоит из частичек разных размеров. Содержание фракции частиц размером менее 25 нм может колебаться от 20 до 30%, а частиц 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 ухудшается 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.

 

3.10 СМЕШИВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ ШОКОЛАДНЫХ МАСС

 

Приготовления 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.

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.

Для смешивания компонентов шоколадных масс используются автоматизированные станции с периодическим и  непрерывным смешиванием рецептурных  компонентов.

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.

 

3.11 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%.

Если вместо сахарной пудры используется сахар песок, размер кристалликов которого может достигать 2,5 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, схема и принцип работы которой приведены в подразделе 5.9.

Окончательное измельчение шоколадных масс достигается на пятивалковых мельницах, схема и принцип работы которой также находится в подразделе 5.9 данной курсовой работы.

Под действием деформаций сжатия и  сдвига в пятивалковых мельницах  происходит дальнейшее измельчение  твердых частиц, в результате чего 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..

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

 

3.12 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, то порошкообразную массу после вальцевания передают ленточным конвейером в коншмашины, где продолжается ее обработка, включающая отминку и гомогенизацию.

Конширование – это самая  продолжительная по времени непрерывная  механическая и тепловая обработка массы в течении 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, гомогенизация и аэрации массы, непрерывного и интенсивного перемешивания, тепловой обработки, что способствует протеканию многих физико-химических и биохимических процессов.

Процессы при механической обработке  – перемешивание и измельчение  зависят от конструктивных особенностей коншмашин. Наиболее часто применяются вертикальные ротационные коншмашины и горизонтальные однокамерные коншмашины. В них производится так называемое «сухое» конширование – с минимальным содержанием жира в шоколадной массе. Принципиальная схема ротационной коншмашины представлена в разделе 5.10.

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%.

Перед завершением конширования проверяют  вязкость массы, она не должна превышать 14 Па·с. 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.

После конширования шоколадную массу  передают на темперирование.

 

3.13 ТЕМПЕРИРОВАНИЕ ШОКОЛАДНЫХ МАСС

 

После конширования шоколадные массы  перекачивают в сборники, в которых  при непрерывном перемешивании  охлаждаются до температуры 45 – 50°С. Шоколадные массы содержат 32 – 36% какао  масла, способного к полиморфным  превращениям. Поэтому, прежде чем отформовать шоколад, для того, чтобы избежать жирового поседения, необходимо создать такие условия, при которых в какао масле образовалось бы максимальное количество центров кристаллизации устойчивой β-формы триглицеридов. Это создает предпосылку при охлаждении отформованной массы для кристаллизации расплавленного какао масла на образовавшихся центрах новой фазы и предопределяет структуру готового шоколада, а также сводит к минимуму полиморфные превращения в какао масле при хранении шоколада.

Жировое поседение проявляется  в появлении на поверхности плиток шоколада серого налета в виде мельчайших игольчатой формы кристалликов нестабильных форм триглицеридов какао масла, а в изломе масса имеет зернистую  структуру. Такой шоколад становится товарным браком, хотя вполне доброкачественный и безвредный.

Процесс жирового поседения протекает  самопроизвольно, так как вызывается переходом нестабильных полиморфных  форм какао масла, обладающих большим  запасом свободной энергии, в  стабильную β-форму с минимальной свободной энергией.

Скорость полиморфных превращений  зависит от многих факторов: температуры, присутствия других жиров, примесей ПАВ, вязкости какао масла, переохлаждения и перемешивания массы. Известно, что какао масло при охлаждении в состоянии покоя способно переохлаждаться на 10°С ниже температуры застывания и оставаться в аморфном состоянии продолжительное время.