Технология какао-продуктов

Шоколад относится к наиболее высококачественным и ценным в пищевом отношении кондитерским изделиям, отличается очень приятным ароматом и вкусом гармоничным сочетанием вкусовых показателей - букетом, а также тонкой консистенцией, способностью таять во рту.

Сырьем для производства шоколада, какао-порошка и какао-напитков являются какао-бобы. Какао-бобы представляют собой семена плодов дерева какао (вид Тhеоbгоmа, семейство S1егсuliасеае). Его выращивают в настоящее время во многих тропических регионах: прежде всего в Западной Африке (Гана, Нигерия, Слоновый Берег, Камерун и др.) и в Америке (Бразилия, Эквадор, Венесуэла, Колумбия, Доминиканская республика и др.). В меньших количествах его выращивают в Азии - на Цейлоне, в Индонезии, Новой Гвинее, Самоа, Вьетнаме и других местах.

Цветы и плоды растут непосредственно на стволе дерева, а выращиваемые плоды имеют продолговатую форму, несколько напоминающую огурец, длина которых составляет около 20-25 см, а вес 300-500 г. Внутри каждого плода в сочной сладкой мякоти расположены пятью рядами семена, которые в дальнейшем называют какао-бобы. В зависимости от сорта и условий выращивания какао-бобы могут иметь неодинаковые размеры и форму. При этом из какао-бобов более крупных по размеру получают шоколад более высокого качества. В среднем вес одного высушенного боба составляет около 1 г и его длина равна 16-24 мм, ширина 12-16 мм.

В оболочке (какавелле) меньше жира (3-5 %) и больше клетчатки - около 15 %, золы - 10 % и пентозанов - около 6 %. Кроме того, какавелла содержит также значительное (до 4,8 % в обезжиренном веществе) количество пектиновых веществ, тогда как в какао-бобах их немного (0,12-0,20 % в обезжиренном веществе).

Основном веществом ядра какао-бобов является масло какао, которое состоит из глицеридов олеиновой (39-40 %), стеариновой (34-35 %), пальмитиновой (23-24 %) и линолевой (около 2 %) кислот. Они образуют основной триглицерид какао-масла (около 35 %) — олео-пальмито-стеарин. Масло какао отличается от других жиров многими физическими и химическими особенностями, что позволяет его отличить от многих заменителей.

Масло какао, в отличие от других растительных масел, затвердевает при комнатной температуре и является лучшим жиром для многих кондитерских изделий - таких, как шоколад, шоколадные изделия, шоколадная глазурь для конфет, конфеты и начинки ореховые, шоколадные и т. п.

Важное влияние на физиологическое воздействие какао-бобов и изделий из них на организм человека оказывают теобромин и кофеин. Они являются алкалоидами пуринового ряда, производными ксантина (диметилксантин - теобромин и триметилксантин - кофеин ) и содержатся в ядре какао-бобов (теобромина – 1-2 %, кофеина - до 0,3 %) и в какавелле (теобромина - около 1 %, кофеина - до 0,2 %).

Теобромин трудно растворим в воде и в спирте, хорошо растворим в тетрахлорэтане, растворах кислот и щелочей. Он возгоняется при температуре около 290° С, имеет горький вкус. Физиологическое действие теобромина аналогично действию кофеина: оказывает влияние на центральную нервную систему, кровеносные сосуды, сердце, поперечно-полосатую мускулатуру, почки. Возбуждающее действие его на центральную нервную систему сказывается в снятии усталости, в увеличении работоспособности мышц. При состоянии психической и физической усталости и слабости теобромин действует как возбуждающее средство, облегчает головные боли, влияет как мочегонное средство, не раздражающее почек. Значительные дозы теобромина оказывают неблагоприятное действие: вызывают учащенное сердцебиение, дрожание конечностей. Большие дозы его ядовиты: для человека (по расчету) они составляют около 10 г. Количество теобромина в шоколаде весьма незначительно (около 0,4 %), поэтому при употреблении шоколада в обычных количествах теобромин вреда не приносит. Чтобы действие теобромина стало опасным (смертельная доза), надо съесть 2,5 кг шоколада, что обычному человеку непосильно. Однако не все люди хорошо переносят воздействие теобромина на иммунную систему, у многих (особенно - детей) шоколад вызывает аллергические реакции.

Придающие какао-бобам терпкий вкус дубильные вещества являются одним из важных компонентов какао-бобов. Они присутствуют в бобах в виде сложного комплекса, в котором различают растворимую и нерастворимую фракцию. Общее содержание дубильных веществ в какао-бобах может достигать 17 %, однако обычно определяемые растворимые дубильные вещества содержатся в количестве 5-7 %. Из дубильных веществ какао-бобов с помощью хроматографического анализа выделено свыше 11 полифенольных соединений, в том числе 6 катехинов, 3 антоцианина, 2 лейкоантоциана.

Ароматические вещества (эфирные масла), содержащиеся в какао-бобах в очень малых количествах, играют тем не менее важную роль, обусловливая характерный аромат шоколада. В какао-бобах различают легко- и труднолетучие ароматические вещества. Первые большей частью улетучиваются в процессе сушки, обжарки бобов и во время отделки (конширования) шоколадной массы. Они относятся у низших сортов какао-бобов к резко пахнущим веществам (уксусная кислота и др.), их удаление благоприятно отражается на аромате и вкусе изделий. Труднолетучие ароматические вещества, растворимые в масле какао, высоко ценятся, так как сообщают шоколаду приятный аромат.

Ферментация и сушка бобов. Собрав зрелые плоды с дерева путем срезания, и разрезав оболочку плода, выдавливают из них семена, которые в дальнейшем подвергают ферментации. Для протекания ферментативных процессов какао-бобы складывают в кучи высотой около 70 см и оставляют на 5-6 дней. Вначале сахара, оставшиеся в мякоти и на поверхности какао-бобов, сбраживаются с накоплением спирта, а затем спирт окисляется за счет уксуснокислого брожения до уксусной кислоты. За счет протекающих биохимических процессов температура повышается до 40-50° С, и в самих бобах интенсифицируются ферментативные процессы. Во время ферментации происходят следующие основные биохимические изменения: отмирают живые ткани и зародыш, в результате чего устраняется опасность прорастания бобов в дальнейшем; частично окисляются дубильные вещества, благодаря чему снижается терпкий, вяжущий вкус бобов; исчезает неприятная горечь; развивается и улучшается аромат какао; уплотняется и становится легко отделимой оболочка бобов; изменяется цвет бобов - из фиолетового он переходит в коричневый.

При ферментации какао-бобов с полифенолами происходят важные изменения, влияющие на вкусовые свойства какао-бобов. Если ферментация прошла недостаточно, какао-бобы дают шоколад, который отличается вяжущим, резко-терпким вкусом. Бобы переферментированные дают шоколад, который отличается некоторой безвкусностью, горьковатый и вяжущий вкус в нем сильно уменьшаются, шоколадного аромата мало.

По степени перехода окраски в коричневый цвет устанавливают полноту ферментативных процессов. При недостаточной ферментации в бобах остаются не полностью гидролизованные антоцианы, придающие бобам сильный вяжущий и горький вкус, синюю или пурпурную окраску («красное какао»). После окончания ферментации бобы высушивают в сушилках или солнечной сушкой до влажности 6-7 %.

Шоколад может вырабатываться по нескольким отличающимся между собой технологическим схемам в зависимости от наличия оборудования и степени его автоматизации. Однако все они включают следующие технологические процессы: очистка и сортировка бобов, термическая обработка, дробление какао-бобов и отделение какавеллы, приготовление тертого какао, приготовление шоколадных масс, формование и темперирование шоколадных масс, упаковка готовой продукции.

Очистка и сортировка какао-бобов. Какао-бобы, поступающие в производство, содержат различные загрязнения и посторонние предметы (камешки, кусочки грязи, волокна мешковины, различные металлические предметы и т. д.). Поэтому какао-бобы сначала пропускают через сортировочно-очистительные машины, в которых из них удаляются посторонние примеси, и здесь же бобы сортируются по размеру.

В целях улучшения качества выпускаемого шоколада при использовании низкосортных какао-бобов их после очистки и сортировки подвергают мойке водой комнатной температуры. Вымытые бобы сушат в специальных сушилках при температуре 80-90° С в течение 35-49 минут до влажности 3-4 %.

На дальнейшую переработку какао-бобы подают отдельными сортами или в определенных композициях разных сортов в соответствии с действующими рецептурами.

Термическая обработка какао-бобов. Очищенные от примесей бобы обжаривают, доводя и выдерживая температуру бобов при этом приблизительно около 130° С в течение 25 минут, а влажность - до 3 %. Для более равномерного нагрева какао-бобов могут использоваться и более прогрессивные термические способы: инфракрасное излучение, электроиндукционный нагрев, токи СВЧ. Обжарка улучшает вкус и аромат какао-бобов, уменьшает их влажность и увеличивает твердость и хрупкость, тем самым облегчает последующее дробление бобов и отделение от них оболочки.

После термической обработки какао-бобы как можно быстрее охлаждают до температуры около 30° С, чтобы приостановить протекание химических процессов.

Дробление. Поскольку ядро, оболочка (какавелла) и зародыш
обладают разным химическим составом и твердостью, то какао-бобы
дробят, отделяя в дальнейшем менее ценные части бобов. При этом
какао-бобы обрабатывают в дробильно-сортировочных машинах, где
бобы сначала дробят на крупку (небольшие кусочки), которую затем
сортируют по размерам. Путем отвеивания от нее отделяют более
легкую (парусную) оболочку - какавеллу, а рассортированную по
величине на семь размеров крупку ядер собирают, причем каждый
размер отдельно. Чем мельче крупка, тем больше она содержит примеси какавеллы. На высшие сорта изделий идет более крупная крупка.

Какавелла, собранная отдельно, для производства шоколада не
используется и идет для приготовления чайных и кофейных напитков
и некоторых недорогих сортов конфет и карамельных начинок. Качество шоколада улучшается, если от крупки отделяется также зародыш, для этого могут быть использованы аппараты типа триеров. Из
крупки какао-бобов составляют смеси. Чтобы получить хороший вкусовой букет, смешивают крупки какао-бобов различных сортов.

Приготовление какао тертого происходит за счет дальнейшего измельчения крупки путем ее размола на особых вальцовых мельницах, где она пропускается через систему измельчающих и растирающих вальцов. Основная цель размола крупки заключается в разрушении и разрыве клеточных структур и вытекании масла какао. Чем полнее проведено такое разрушение и измельчение клеточных структур и чем меньше осталось целых неразрушенных клеток, тем выше содержание свободного какао-масла. При этом получается какао-масса жидкой консистенции; при размоле масса нагревается, и масло какао плавится. В результате получается полужидкая сметанообразная масса с температурой около 40° С.

Шоколадную массу получают путем смешивания какао тертого, какао-масла и сахарной пудры. Кроме этих основных компонентов в шоколадные массы вводят вкусовые и ароматические добавки (сухое молоко, сухие сливки, тертые ядра орехов, ванилин или ванильный ароматизатор, соевый фосфатидный концентрат, а также по рецептуре кофе, корицу, экстракт чая, спирт и т. п.). Вкусовые качества шоколадной массы в значительной степени зависят от соотношения массы сахара и какао тертого, поскольку последнее дает специфический горький вкус, а сахар - сладость.

Шоколадные массы получают периодическим и непрерывным способами. При периодическом способе какао-массу (тертое какао и какао-масло) смешивают с сахарной пудрой и другими добавлениями на меланжере, работающем по принципу бегунов или в машине-микс, где масса перемешивается особыми лопастями. Затем следует тщательное измельчение смеси на вальцовых машинах - пятивалках или восьмивалках. Чем мельче становятся при этом частицы, тем больше их удельная поверхность или отношение поверхности к объему, и больше вязкость массы. Последняя зависит от распределения по поверхности твердых частиц жидкой фазы смеси - масла какао, находящегося в расплавленном состоянии в этой разогревшейся смеси. Для снижения вязкости к загустевшей после измельчения массе добавляют масло какао, затем массу снова растирают, повторяя измельчение и добавление масла какао («разводку») несколько раз. Часть добавляемого масла какао может быть заменена разжижителями.

Полученная в результате тонкого измельчения шоколадная масса обыкновенного шоколада идет на формование, а для производства десертного шоколада масса дополнительно направляется на конширование.

Конширование позволяет дополнительно измельчить твердые частицы ядра какао-бобов в шоколадной массе и увеличить долю частиц размерами менее 20 мкм с 92 % (необходимого для обыкновенного шоколада), до 96-97 % (требуемого для десертного). При этом продолжительность конширования составляет 72 часа, а температура поддерживается на уровне 45-55° С для шоколадных масс с добавлением молочных продуктов и 55-70° С без таких добавлений. Снижение дисперсности массы во время конширования приводит и к другим положительным процессам. При этом уменьшается содержание резко пахнущих летучих кислот, происходит дальнейшее окисление дубильных веществ, смягчается горький и терпкий вяжущий вкус, а в массе формируется тонкий, ярко выраженный приятный аромат, свойственный качественному шоколаду.

Формование. Перед формованием шоколадную массу темперируют в термостатах с водяной рубашкой, вымешивая для придания всей массе одинаковой температуры в пределах 29-32° С, чтобы образовывались центры кристаллизации только устойчивой β-формы.

На поверхности шоколадных изделий, отформованных без тщательного темперирования при хранении образуется серый налет или «жировое поседение». На рис. 10.1 представлены поверхности качественно оттемперированного шоколада и шоколада с плохим темперированием после хранения при температуре 25°C., исследованные с помощью сканирующего туннельного микроскопа при увеличении более чем в 40000 раз. На рис. 10.1, а поверхность шоколада с нормальным темперированием практически не имеет значительных выступов и перепадов высот. На рис 10.1 б на поверхности плохо оттемперированного шоколада хорошо видны выступающие игольчатые кристаллы какао масла, которые самопроизвольно образовались в процессе хранения шоколада.

Шоколадную массу формуют на автоматах, выдавливающих дозированное количество массы в плоские металлические формы, подаваемое по конвейеру. Формы передвигаются затем на трясущиеся столы, чтобы масса заполнила все углубления и при этом из нее были удалены пузырьки воздуха. Далее формы с шоколадной массой проходят по транспортеру через холодильный шкаф, где поддерживается температура в первой зоне +8º С, а во второй зоне 15° С, и в течение 20 минут вследствие застывания масла какао шоколадная масса затвердевает. После выхода из холодильного шкафа плитки шоколада вынимают (выколачивают) из форм.

а) б)

Рис 10.1. Поверхности шоколада:

а - качественно оттемперированного; б - с плохим темперированием

При производстве пористого шоколада заполненные формы обрабатывают на вибраторе, чтобы шоколадная масса заполнила всё пространство формы, и помещают в вакуумные термостатные камеры с температурой 18° С. Снижая давление в камере до остаточного давления 8 кПа за счет увеличения пузырьков воздуха, находящихся в шоколадной массе, формируют пористую массу. Затем увеличивают разрежение до остаточного давления 5,3 кПа и выдерживают 20-30 минут, потом медленно «стравливают» вакуум, формы вынимают из вакуум-камеры, охлаждают при температуре 10-15° С в течение еще 20-25 минут. После этого шоколад извлекают из формы и направляют на завертку и упаковку. Шоколад завертывают на заверточных автоматах и упаковывают изделия.

Шоколад следует хранить при температуре не выше +18° С и относительной влажности воздуха не более 75 % в чистых, хорошо вентилируемых складах, не зараженных вредителями хлебных запасов, без резких колебаний во избежание поседения шоколада и быстрой его порчи.

Шоколад не должен подвергаться воздействию прямого солнечного света. Не допускается хранить шоколад совместно с продуктами, обладающими специфическим запахом (сельдь, копченые изделия и т. п.).

Во время длительного хранения шоколад теряет аромат, приобретает несвежий, лежалый запах, затем у шоколада с добавлениями появляется салистый привкус, запах и вкус испорченного жира. Долго хранившийся шоколад обычно имеет жировое поседение.

Какао-порошок представляет собой тонкоизмельченный продукт коричневого цвета и выпускается двух видов: производственный и товарный. Производственный какао-порошок используется в качестве добавок для изготовления жировой глазури, некоторых сортов конфет, карамели, ириса, начинок и других видов кондитерских изделий.

Товарный какао-порошок подразделяют на два вида: непрепа-рированный с массовой долей жира не менее 17 % и препарированный с пониженной массовой долей жира не менее 14 %.

После выпрессовывания какао-масла, необходимого для производства шоколада, остается жмых в виде дисков диаметром 40-45 см, толщиной 5-6 см и массой 8-12 кг, из которого в дальнейшем и получают какао-порошок. Он представляет собой тонко измельченные жмыхи ядер какао-бобов, и его употребляют в смеси с сахаром, горячей водой и молоком для приготовления напитка какао.

Обжарка какао-бобов, получение крупки и какао-массы производятся так же, как при изготовлении шоколада. Какао-массу прессуют при 90-95° С на автоматических горизонтальных высокопроизводительных гидравлических прессах под давлением до 5 мПа, отжимая при этом основную часть масла какао (40-45 % от веса какао-массы), которое идет для производства шоколада. В последнее время для отжатия масла применяют шнековые прессы непрерывного действия.

Диски какао-жмыха охлаждают до температуры 35-40° С и грубо измельчают на кусочки размером 20-25 мм, а затем мелко измельчают на дезинтеграторе. Полученный порошок просеивают через тонкое сито (не менее 600 отверстий на 1 см²), а более мелкие частицы можно отделить также отвеиванием. Порошок поступает на расфасовочный автомат, выполняющий ряд операций: изготовление пакетов (патронов) и коробок, отвешивание и расфасовку какао в пакеты, вкладываемые в коробки, упаковку коробок. Различают два вида какао-порошка: непрепарированный и препарированный.

К непрепарированному, то есть не обработанному щелочами, какао-порошку относятся, например, «Золотой ярлык», «Прима», «Наша марка».

Препарированный, или обработанный щелочными соединениями какао-порошок называется иногда растворимым. Обрабатывают обычно растертую массу какао; можно обрабатывать и крупку, после чего ее следует вновь обжарить, затем перерабатывать на какао-массу, как обычно. Для обработки берут двууглекислую соду (какао «Экстра»), углекислый аммоний (какао «Серебрянный якорь»). Щелочные соединения берутся в количестве около 1 % от обрабатываемой массы.2

Обработка щелочами почти не увеличивает количества истинно растворимых органических веществ в какао, при этом лишь несколько возрастает количество минеральных растворимых веществ. В результате обработки щелочами уменьшается количество дубильных веществ (растворимых), нейтрализуются органические кислоты какао-бобов, свободные жирные кислоты омыляются.

Щелочность в препарированном какао нежелательна с медицинской точки зрения (чтобы не снижать кислотности желудочного сока), но при указанных условиях обработки получается продукт, имеющий нейтральную или даже слабокислую реакцию, что нормируется стандартом (рН - не более 7,1); щелочные соединения частично связываются с нежировой частью какао-порошка, частично абсорбируются ею.

Кроме обычного какао-порошка выпускают какао-порошок с сахаром - смесь какао-порошка (35 %) с сахарной пудрой (65 %).

Транспортируют какао-порошок теми же транспортными средствами, что и шоколад, такие же предъявляются требования и к их чистоте.

Условия складирования и хранения какао-порошка подобны условиям для шоколада, при этом ящики с какао-порошком должны быть уложены на стеллажи штабелями высотой не более 2 м.

Гарантийные сроки хранения какао-порошка со дня изготовления составляют: 1 год для фасованного в металлические банки; 6 месяцев для фасованного в другие виды тары.

Шоколад на заменителях не содержит или почти не содержит какао-продуктов. Вместо масла какао используется какой-либо его заменитель, например, гидрожир или кондитерский жир. Нежировая (гелевая) часть какао-массы заменяется какой-либо композицией, богатой белком: применяется соя, арахис, сухое молоко; в небольших количествах (около 5 %) добавляют какао-порошок. Эти добавления и влияют главным образом на вкусовые свойства продукта, для улучшения которых добавляют ванилин или ароматизатор. К таким изделиям относятся: шоколад соевый с арахисом (на гидрожире), шоколад молочный (также на гидрожире), соевые батончики и др.

Вместо шоколадной глазури выпускается ее заменитель - жировая глазурь, содержащая около 34 % гидрожира, какао-порошок - около 10 %, сою молотую обжаренную или какавеллу.

Для замены жировой части шоколада можно использовать какой-либо заменитель какао-масла. Хорошие вкусовые качества у таких изделий создаются на основе применения взамен нежировой части какао-массы ореховой массы (например, из миндаля, арахиса и др.) или других продуктов, богатых белками, например обезжиренного сухого молока.