Производство шоколада - Термическая обработка какао-бобов

8e04261ba2Термическая обработка какао-бобов

Термическая обработка какао-бобов является важнейшей операцией, от правильного проведения которой в значительной степени зависит качество получаемого шоколада и какао-порошка. При термической обработке происходит ряд физических и химических изменений, в результате которых существенно изменяются состав и свойства какао-бобов. Ее проводят по-разному в зависимости от свойств каждой партии какао-бобов: их сорта, качества ферментации, влажности, размеров, а также от того, для какой цели они предназначены. Например, высококачественные бобы, обладающие тонким характерным ароматом, обрабатывают в более мягком режиме, чтобы не потерять ценных ароматических веществ, а бобы, недостаточно ферментированные, подвергают термической обработке при более жестком режиме (при более высокой температуре). Бобы, предназначенные для выработки какао-порошка, обрабатывают при более высокой температуре, чем для шоколада.

Массовая доля сухих веществ при термической обработке повышается от 92-94 до 97-98,5%. Вследствие этого оболочка (какаовелла) становится твердой, пористой и хрупкой (температура ее достигает 35° С), легко отделяется от ядра, так как ослабляется ее связь с ним. Само ядро после потери большей части воды также становится более хрупким и легче дробится. Улучшается вкус какао-бобов и развивается характерный аромат. Это является следствием химических изменений, происходящих практически во всех составных частях какао-бобов при обжарке. Качество образующихся вкуса, цвета и аромата зависит как от сортовых и видовых особенностей какао-бобов, так и от условий термической обработки, проведения ее в оптимальных условиях. Улучшение ароматических свойств при обжарке является следствием химических превращений, в первую очередь дубильных веществ. В результате обжарки, конденсации и других химических изменений снижается содержание растворимых дубильных веществ, вследствие чего снижается вяжущий вкус, свойственный необжаренным какао-бобам, и появляется горьковатый приятный привкус, присущий шоколадным изделиям. Улучшение вкусовых качеств какао-бобов при обжарке является также следствием удаления части летучих кислот, главным образом уксусной кислоты. Общее содержание кислот снижается, кислый вкус сырых какао-бобов в значительной степени уменьшается, что объективно подтверждается снижением титруемой кислотности примерно на 1,5°.

При обжарке образуется ряд веществ, сообщающих какао-бобам приятный аромат. Появление таких веществ, очевидно, обусловлено реакцией аминокислот с сахарами. В результате сахароаминной реакции при обжарке какао-бобов параллельно снижается содержание свобод­ных аминокислот и редуцирующих сахаров, особенно глюкозы и фрук­тозы. В результате этого образуются различные летучие органические соединения, в их числе альдегиды, способствующие созданию аромата, и нелетучие компоненты (меланоидины), влияющие на образование вкуса и аромата. При обжарке идет процесс изменения сахаров. Продук­ты деградации сахара, очевидно, влияют на появление различных аро­матов и привкусов.

При обжарке также происходит переход некоторой части содер­жащегося в бобах крахмала после частичной клейстеризации из нерас­творимой в растворимую форму, т. е. крахмал гидролизуется (декстринизируется). Затем при более высокой температуре происходит обезво­живание набухших зерен крахмала.

Наблюдается также при обжарке переход некоторого количества какао-масла в какаовеллу. Причем при мягких режимах обжарки в ка- каовеллу переходит около 0,1% какао-масла, а при жестких (высокой температуре), большей продолжительности и медленном охлаждении эта величина может быть даже более 1%. Чтобы избежать таких потерь какао-масла, на некоторых предприятиях производят обжарку не какао- бобов, а какао-крупки, отделенной предварительно от оболочки.

Термическая обработка какао-крупки вместо обработки целых какао- бобов позволяет повысить ее качество, так как при обжарке какао-бобы, которые имеют сравнительно большие размеры, прогреваются неравно­мерно по толщине. Наружные слои прогреваются значительно интенсив­нее, чем внутренние. Таким образом, наружные слои пережариваются, а внутренние обрабатываются недостаточно. Если же обжаривать какао- крупку, то качество термической обработки значительно повышается.

Качество обжарки какао-бобов зависит от однородности их разме­ров и тщательности проведения предыдущей операции (сортировки). Для какао-бобов разного размера требуются различные режимы при термической обработке.

После термической обработки какао-бобы как можно быстрее ох­лаждают до температуры около 30° С. После охлаждения процессы хи­мических изменений в какао-бобах замедляются или прекращаются. После охлаждения прекращается переход какао-масла в какаовеллу.

Для термической обработки используют аппараты различной конст­рукции, которые можно подразделить на два типа: периодического и не­прерывного действия. Наиболее распространенным видом оборудования периодического действия является шаровой обжарочный аппарат. В этом аппарате обрабатываемые какао-бобы находятся под воздействием - не­прерывно соприкасаются с теплоносителем — смесью горячих топочных газов (продукты горения топлива) с воздухом. Это предъявляет повышен­ные требования к используемому топливу. По этой причине в качестве топ­лива чаще всего используют кокс или газ. Если хотят избежать соприкос­новения какао-бобов с продуктами сгорания, то через аппарат пропускают горячий воздух, предварительно нагретый в калориферах. Такой способ обжарки в санитарном отношении предпочтительнее, так как даже такие сравнительно «чистые» виды топлива, как кокс и природный газ, в продук­тах сгорания могут содержать примеси, соприкосновение которых с какао- бобами нежелательно. Это особенно важно учитывать при обжарке какао- крупки, поверхность которой не защищена оболочкой (какаовеллой).

Обжарка происходит в полой стальной сферической емкости, ко­торая вращается на горизонтальном валу, внутри неподвижного метал­лического шарообразного кожуха, препятствующего потерям тепла. Для перемешивания какао-бобов внутри емкости имеются специальные ло­пасти, которые укреплены на внутренней поверхности сферы. При по­средстве этих лопастей какао-бобы перемешиваются (поднимаются вверх), а затем падают в нижнюю часть отдельными зернами так, что их поверхность полностью омывается горячим газом. Топливо (газ, кокс) сжигается в выносной топке. Продукты сгорания прогоняются через аппарат при помощи вентилятора. Отходящий из аппарата теплоноси­тель может увлекать мелкие частички оболочки какао-бобов. Для их отделения служит специальный циклон, в котором твердые частички оседают, а продукты сгорания, выделившиеся из какао-бобов, влага в виде пара и другие газообразные вещества удаляются из циклона в ды­моход. Для предотвращения случайного загорания накапливающихся частиц какаовеллы в циклоне подведена вода.

Какао-бобы, подлежащие обжарке, поступают в аппарат отдель­ными порциями. Для регулирования количества газовоздушной смеси, поступающей в аппарат, и соответствующего регулирования темпера­туры обжарки установлены специальные заслонки. Создание опти­мальной температуры в процессе обжарки зависит от количества заса­сываемого воздуха. Для контроля температуры отходящих из аппарата газов (160-170° С) установлен термометр.

Для выгрузки обжаренных какао-бобов в стенках сферы имеются отверстия, которые во время обжарки закрыты заслонками. Через эти отверстия при открытых заслонках и вращении аппарата обжаренные какао-бобы периодически высыпаются отдельными порциями на сетча­тый под охлаждающего устройства.

Охлаждение производят воздухом, который прогоняется через какао-бобы вентилятором. Охлаждаемые какао-бобы перемешиваются ме­шалкой с лопастями. Охлаждение производят до температуры 35-40° С. При выгрузке аппарата топочные газы пропускают по газоходу, минуя рабочую сферу аппарата. Температура какао-бобов при выходе из аппа­рата не должна превышать 125° С. Продолжительность обжарки около 25 мин. Подобные аппараты новейшей конструкции снабжаются спе­циальными приборами программного управления. Эти приборы позво­ляют вести процесс по заранее заданному режиму. Окончание процесса регулируется специальным весовым устройством, которое фиксирует массу обжариваемого продукта. По мере удаления влаги масса продукта
уменьшается. Когда масса достигнет заданного уровня, автоматическое устройство даст сигнал об окончании процесса.

Высокая температура и кратковременность ее воздействия на какао- бобы приводит к неравномерности обжарки. Наружные слои какао-бобов оказываются пережаренными, в то время как внутренняя часть боба об­рабатывается недостаточно. В связи с этим и рядом других недостатков периодически действующих аппаратов для термической обработки ка­као-бобов стали все более широко применять сушилки непрерывного действия. В таких агрегатах теплоносителем служит горячий воздух, нагретый в калориферах с электрическим, паровым или комбинирован­ным (паровым и электрическим) обогревом. В этих аппаратах процесс термической обработки происходит непрерывно, продолжительность обжарки увеличена, а температура несколько снижена.

На рисунке представлена схема сушилки STT непрерывного дейст­вия шахтного типа. Выпускается фирмой «Бюлер» (Швейцария) и пред­назначена для предварительной сушки и обжаривания целых какао- бобов и какао-крупки, ядер лесного ореха, миндаля, арахиса и т. п.

3

Сушилка представляет собой вертикальную рамную конструкцию 17, на которой крепятся необходимые узлы. Сушилка имеет три зоны, причем в зонах / и II происходит сушка или обжаривание продукта, а в зоне III продукт охлаждается. Соответственно зоны снабжены фильтрами 1, 2, 10, паровыми или масляными калориферами 3 и 9, шнеками 4, 12, 15 для отвода пыли и отводными пат­рубками 5, 11 и 14. Зоны II и III разделены заслонкой 13.

Продукт поступает в бункер 8, снабженный заслонкой 7 с пневма­тическим приводом. Пройдя в щель заслонки, продукт попадает в узкий вертикальный канал 6, стороны которого образованы решетками, обтянутыми проволочной сеткой. Решетки свободно выдвигаются по направляющим планкам, что облег­чает их очистку. Ширину канала и тем самым толщину слоя можно менять. Продукт опускается по ка­налу постепенно и равномерно, ос­таваясь рыхлым благодаря свобод­ному перемещению частиц продук­та. Поскольку нет соударений и вибрации, удается избежать повы­шенного сдавливания и образова­ния крошки.

В / и II зонах воздух всасывается через фильтры 10 и 2, очищается от пыли, нагревается в калориферах 9 и 3, отдает теплоту обрабатывае­мому продукту и выбрасывается из сушилки через патрубки 5 и 11. Прошедший через продукт воздух уносит пыль, которая после прохож­дения через канал оседает и шнеками 4 и 12 выводится наружу. Таким же образом происходит движение воздуха в зоне III, только в ней отсутствует подогрев воздуха. Если прекратить подачу в нее воздуха, то в этой зоне можно выполнять дополнительное обжаривание.

Обжаренный и охлажденный продукт выводится из сушилки через разгрузочное устройство 16 (роторный шлюзовой затвор). Время обжа­ривания можно регулировать изменением производительности разгрузочного устройства.

Установленные на входе в сушилку и между зонами обжаривания и охлаждения секторные заслонки 7 и 13 облегчают запуск и работу сушилки на холостом ходу (в это время заслонки находятся в закрытом состоянии).

Подача воздуха в сушилку, его дополнительная очистка после сушилки осуществляются тремя отдельно стоящими циклонами-осадителями и тремя вентиляторами. Воздушно-очистительная система работает  под разрежением. Таким образом, отсутствие в конструкции сушилки вентиляторов значительно снижает опасность возгорания.

Производительность выпускаемых фирмой «Бюлер» сушилок (по какао-бобам) составляет 200-2000 кг/ч.

В некоторых типах сушилок какао-бобы движутся самотеком в вертикальной шахте с неподвижными наклонными полками. Какао- бобы, пересыпаясь с полки на полку, проходят через три горячие зоны, а затем поступают в зону охлаждения. Нагретый паровыми калориферами воздух с помощью вентиляторов поступает в зазоры между полками шахты, осуществляя таким образом поперечное продувание какао-бобов.

Перспективным способом обжарки какао-бобов является радиа­ционный способ нагрева (инфракрасное излучение). При такой обработке какао-бобов происходит проникновение тепловых лучей внутрь про­екта, что способствует более равномерному распределению температуры по всему объему какао-боба. Это позволяет интенсифицировать процесс обжарки и улучшить технологические свойства и качество какао-бобов. В качестве генератора излучения можно использовать квар­цевые излучатели и лампы инфракрасного излучения зеркального типа мощностью 250 и 500 Вт (светлые излучатели). Можно применять и излучатели другого типа (темные излучатели), например керамические или металлические пластины, плиты или трубы, нагретые до температуры 800-1000° С. Нагрев таких излучателей может быть электрическим или осуществляться путем сжигания топлива, чаще всего газа. Применение нагревателей первого типа предпочтительнее, так как они дают излучение с большей проникающей способностью внутрь обрабатываемого материала (какао-бобов), что способствует повышению качества их обжарки по сравнению с другими способами термообработки как по физи ко-химическим, так и органолептическим показателям. При этом про должительность обжарки можно значительно сократить.

Имеется опыт промышленного использования электроиндукционного нагрева для обжарки какао-бобов. Аппарат, используемый для этой цели, представляет собой два последовательно соединенных нагреватель­ных барабана, состоящих из стальных труб, расположенных горизонталь­но одна над другой. Эти трубы обмотаны изолированным проводом и покрыты теплоизоляцией. При включении обмотки в сеть электрического тока промышленной частоты 50 Гц возникают вихревые токи, нагреваю­щие стальную трубу и находящиеся в ней и перемещаемые шнеком какао-бобы. Последние последовательно проходят через обе трубы. Обжа­ренные какао-бобы поступают в цилиндрический сосуд, где охлаждаются воздухом, непрерывно просасываемым при помощи вентилятора.

Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы