Какао-масло — это натуральный жир какао-бобов, однако в некоторых странах под этим термином понимают лишь натуральный жир, полученный из хорошо сепарированной какао-крупки гидравлическим или шнековым прессованием. Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) определяет какао-масло как «пищевой жир, получаемый из цельных какао-бобов (рода Theobroma или близких к нему) до или после обжарки». В толковых словарях можно встретить очень неконкретные определения, а в одном даже утверждается, что какао-масло получают из кокосовой пальмы, что абсолютно неверно.
Международные дискуссии по поводу определения какао-масла активизировались после обсуждений на комиссиях Codex Alimentarius и ЕЭС ( Caobisco). На семинаре Codex в 1981 г. в США Вейк [29] проанализировал ключевые моменты в производстве шоколада и продуктов на основе какао-порошка. По его мнению, всем производителям и потребителям какао-продуктов следует придерживаться положений, разработанных комиссией Codex. Какао-бобы произрастают в разных странах мира, многие из которых являются производителями какао-масла и сопутствующих продуктов, и поэтому необходимо учитывать различные условия поставок и проводить больше исследований. Ниже мы вкратце опишем результаты последних наблюдений.
Довольно высокая стоимость какао-масла способствует развитию более сложных способов его производства. С момента первого издания этой книги появилось множество новой литературы на эту тему. Мы не будем касаться здесь правовых аспектов, а обратим внимание на различные способы экстрагирования этого уникального жира.
Вполне вероятно, что цели фирм, которые занимаются извлечением какао- масла для собственных нужд, отличаются от целей тех, кто производит его на продажу или закупает. Содержание данной главы призвано помочь при выборе соответствующей политики в этой области.
Какао-масло, полученное в ходе первичного прессования
Такое масло определяется как жир, получаемый из высококачественных какао-бобов путем промышленной их очистки от оболочки с помощью механического (гидравлического) прессования без какого-либо последующего рафинирования (кроме фильтрования).
Какао-масло, полученное шнековым прессованием
При шнековом, экструзионном или винтовом прессовании перед экстрагированием осуществляют некоторые дополнительные операции. Для облегчения сепарирования какао-крупку обрабатывают паром, но по химическому составу такое какао-масло идентично тому, что получают при механическом прессовании. Для получения какао-масла из цельных какао-бобов также применяют шнековые прессы.
При такой технологии аромат какао-масла несколько отличается от того, который получают механическим прессованием, — если используются сырые какао- бобы, он может быть очень мягким и даже «цветочным». Зачастую шнековое прессование применяют для получения какао-масла из нестандартных (например, незрелых) какао-бобов и некоторых продуктов прессования, после чего какао-масло обычно подвергают рафинированию.
Какао-масло, полученное с использованием растворителей (экстракции)
Такое какао-масло получают из какао-жмыха после шнекового прессования или из осадков какао-продуктов и шоколада; его всегда следует подвергать рафинированию.
Сам термин «какао-масло», обозначающий некий коммерческий продукт, является предметом острых дискуссий. Некоторые специалисты утверждают, что этот продукт должен производиться из какао-продуктов (какао-бобов, какао-крупки, какао тертого, какао-жмыха) только методом механического (гидравлического) прессования.
Что касается экстрагирования цельных какао-бобов, необходимо иметь в виду следующее. Если в какао-бобе на долю какао-крупки приходится 88%, а на долю оболочки — 12% и если содержание какао-масла и какао-жира в них после обжарки будет соответственно 55 и 3%, то рассчитанное содержание какао-масла во всем какао-бобе составит 48,76%. Эта цифра включает в себя какао-масло из какао- крупки (48,40%) и какао-жир из оболочки (0,36%), в связи с чем какао-жир из оболочки в общем экстрагированном какао-масле из какао-боба будет составлять 0,74%. Состав какао-жира оболочки мы рассмотрим далее.
Присутствие такого небольшого количества какао-жира в оболочке не оказывает существенного влияния на свойства какао-масла из какао-бобов, а свидетельств того, что какао-жир из оболочки не пригоден в пищу, до сих пор нет. По мнению некоторых специалистов, оболочка, являясь внешней частью какао-боба, подвержена загрязнению и не может использоваться по санитарно-гигиеническим причинам. Кроме того, на ней могут оставаться следы от распыления химикатов. Некоторые доказательства последнего имеются, и при обжарке эти следы химикатов переносятся на весь какао-боб.
Имеются и противники включения какао-жира из оболочки какао-боба в понятие «какао-масло». Вместе с этим в производстве низкосортных шоколада и какао-продуктов используют пыль какао-крупки (остаточное какао-сырье), которое, будучи промежуточным продуктом при сепарировании крупнодробленой какао- крупки, содержит от 40 до 45% какао-масла, примерно равное его содержанию в цельном какао-бобе.
В связи с большой популярностью молочного шоколада, производство которого требует повышенного расхода какао-масла по сравнению с темным шоколадом, многие производители, получая масло из какао-бобов, руководствуются чисто экономическими интересами.
На практике обычно используют шнековые прессы, а затем для экстрагирования оставшегося какао-масла какао-жмых подвергают обработке растворителем. При использовании цельных какао-бобов требуется легкая обжарка (хотя обходятся и без нее). При этом получается какао-масло с легким ароматом, как раз такое, какое требуется для производства молочного шоколада.
Методика экстрагирования растворителем, применяемая как для получения какао-масла, так и других пищевых жиров, была сначала сопряжена с некоторыми трудностями из-за использования плохих растворителей, которые оставляли в получаемом продукте свои следы. Со временем эти трудности были преодолены, и какао-масло, экстрагированное с использованием растворителя, в настоящее время в отдельных странах является общепризнанным промышленным продуктом. В процессе экстрагирования применяются высокоочищенные продукты перегонки нефти.
Экстрагирование с применением растворителя способствует удалению как какао-масла, так и некоторых смол и фосфатов, причем выделяемое какао-масло обычно подвергают дезодорированию и «дегумизации». Именно по этой причине полученное таким способом какао-масло имеет пресный вкус. Такое какао-масло считается более мягким и менее «едким» по сравнению с какао-маслом, полученным методом прессования.
Следует отметить, что какао-масло, экстрагированное растворителем, не может являться единственным, добавляемым в шоколад, — обычно его доля в общей смеси масел составляет 2-5%.
Технологические процессы получения и свойства таких масел мы рассмотрим далее.
Состав какао-масла
Какао-масло, получаемое в результате гидравлического прессования какао тертого, представляет собой растительный жир светло-желтого цвета, хрупкий при температуре ниже 20 °С; ярко выраженная точка плавления находится около 35 °С, а размягчение начинается при 30-32 °С. В жидком состоянии этот растительный жир имеет тенденцию к переохлаждению, что следует учитывать в процессах глазирования и формования шоколада.
Какао-масло состоит из глицеридов стеариновой, пальмитиновой и олеиновой жирных кислот и небольшой доли линолевой кислоты. В работах [11] и [20] было установлено, что эти глицериды какао-масла присутствуют в нем в следующем процентном отношении:
| Тринасыщенные жирные кислоты | 2,5-3,0 |
| Триненасыщенные жирные кислоты (триолеин) | 1,0 |
| Диненасыщенные жирные кислоты: | |
| стеарино-диолеиновая | 6-12 |
| пальмитино-диолеиновая | 7-8 |
| Мононенасыщенные жирные кислоты: | |
| дистеариновая | 18-22 |
| пальмитино-стеариновая | 52-57 |
| дипальмитиновая | 4-6 |
Строение этих диглицеридов исследовалось во многих работах (ср. [5,18,23,24, 27]) с использованием современных методов анализа. Какао-масло различного происхождения исследовано в работе [13], и эти результаты представлены ниже — см. табл. 3.1 и рис. 3.1.
Таблица 3.1. Состав триглицеридов какао-масла из основных районов произрастания какао-бобов. По [13]
| Доля, % | ||||
| Происхождение какао-боба | Тринасы щенные | Мононенасы щенные | Диненасы щенные | Полиненасы- щенные |
| Гана | 1,4 | 77,2 | 15,3 | 6,1 |
| Кот Д’Ивуар | 1,6 | 77,7 | 16,3 | 4,4 |
| Камерун | 1,3 | 75,7 | 18,1 | 4,9 |
| Бразилия | 1,0 | 64,2 | 26,8 | 8,0 |
Рис. 3.1. Графическое представление процентного отношения сухих веществ в зависимости от температуры какао-масла. По [13] Свойства какао-масла
Существует масса публикаций на тему исследований какао-масла, и наиболее типичные цифры приведены в табл. 3.2. Основные физико-химические свойства по разным данным практически одни и те же, но современные методы анализа выявили некоторые различия в структуре глицеридов, что повлекло дальнейшее изучение физических свойств, включая скорость кристаллизации, кривые охлаждения, твердость (пенетрацию) и сжатие. Эти свойства по разным данным существенно различаются.
Естественные вариации в составе какао-масла в зависимости от источника поставки
Потребители какао-масла из относительно новых регионов возделывания какао-бобов сообщают о существенных колебаниях физических свойств этого масла.
Многие потребители указывают на более мягкую консистенцию бразильского какао-масла по сравнению с его западно-африканским аналогом, однако выявлены заметные различия и в масле какао-бобов из одного региона возделывания, хотя в прошлом поставки из Ганы и Нигерии отличались однородным качеством.
Крупнейшим поставщиком какао-бобов и других какао-продуктов становится Малайзия. Согласно [26], в какао-масле из Малайзии не выявлено никаких отклонений от нормы по сравнению с ганским.
Переохлаждение, кривые охлаждения
Какао-масло обладает уникальными свойствами переохлаждения (ниже температуры затвердевания). Это означает, что какао-масло будет оставаться в жидком состоянии до определенной точки плавления. При строгом контроле процессов охлаждения и перемешивания их продолжительность и температуру в ходе технологического процесса можно изобразить графически, причем большинство фирм-производителей жиров и какао-масла этот анализ полностью автоматизировали. Форма кривой свидетельствует о чистоте и качестве какао-масла (более подробно об этом см. Приложе-
Таблица 3.2. Свойства какао-масла
| Данные | Значение | Источник | ||
| [9] | [12] | [22] | ||
| Удельная масса | 0,8957(40/15,5 °С) | 0,910-0,912(15/15 °С) в жидком сост. 0,976-0,978(15/15 °С) в твердом сост. | – | 0,950-0,975 (15,5/15,5 °С) |
| Коэффициент преломления | 1,4560-1,4580 (40 °С) | 1,4565-1,4578 (40 °С) | 1,4565-1,4575 (40 °С) | 1,456-1,458 (40 °С) |
| Йодное число | 35,4 (35-40) | 33,5-37,5 | 33-39 | 35-40 |
| Число омыления | 195 (188-198) | 192-197 | 191-198 | 188-195 |
| Доля неомыляемого вещества | 0,8% | 0,3-0,4% | 0,5-1,1% | Менее 1,5% |
| Йодное число неомыляемого вещества | 80-96 | — | — | — |
| Точка плавления: | ||||
| полное расплавление | 33,0 °С (32,0-34,0 °С) | 32,8-35,0 °С | 32,5-34,5 °С | 31-34 °С |
| начало расплавления | 32,0 °С (31,2-32,7 °С) | 31,8-33,5 °С (точка текучести) | 30,0-32,5 °С | — |
| Свободные жирные кислоты (например олеиновая) | 1,5% (максимально допустимое значение) | 0,8-3,0% (полное расплавление жирных кислот) | 0,4-1,05% | 0,5-1,4% |
| Точка титрования | 49,0 °С | 51,5-53,5 °С (точка текучести жирных кислот — 49,0-51,0 °С) | 49-50 °С | 48-51 °С |
| Показатель Райхерта-Майсла | 0,65 | 0,1-0,5 | — | 0,2-1,0 |
ние 1). Кривые охлаждения используют также в темперометрах — приборах для измерения степени темперирования шоколада в ходе глазирования и формования.
Кристаллизация, полиморфизм
Процесс кристаллизации какао-масла довольно сложен из-за присутствия в нем различных глицеридов. По структуре оно полиморфно, то есть может кристаллизоваться в разные формы в зависимости от степени затвердевания жидкого жира. Существуют три основные полиморфные формы кристаллизации (у, а, (3), обладающие следующими свойствами:
ɣ-форма, достигаемая быстрым охлаждением жидкого жира; точка плавления — около 17 °С; эта форма очень нестабильна даже при низких температурах;
α-форма с точкой плавления 21-24 °С;
β‘-форма (точка плавления — 27-29 °С), в которую сначала при нормальных температурах переходит а-форма, а также
β-форма, в которую затем преобразуется β‘-форма; она стабильна и имеет точку плавления 34-35 °С.
Их стабильность постепенно возрастает от у до р, и целыо всех производственных процессов при работе с шоколадом является приведение какао-масла и шоколада к наиболее стабильному состоянию. Неудачи в достижении этой цели ведут к изменению цвета, образованию белого налета (жировое поседение) и замедлению приобретения нужной формы (эти проблемы мы обсудим ниже). Известны также другие полиморфы, однако с практической точки зрения наиболее важны вышеупомянутые четыре [28].
Все большее значение приобрела скорость кристаллизации. На этапе разработки аналогичных жиров было замечено, что это свойство не зависит от структуры глицеридов. Некоторые данные можно получить из температурной кривой и кривой охлаждения, однако новые приборы позволяют измерять повышение вязкости или сопротивление перемешиванию в определенных условиях.
Подобный аппарат называется «термореограм» (TRG) и описан в [2]. Описание экспериментов с его использованием приведено в трех статьях — [14-16].
Принцип его действия сводится к следующему. Прибор состоит из месильного устройства, вращающегося с постоянной скоростью внутри термостата с регулируемыми условиями. Поддерживается определенная температура жидкого жира, причем он может кристаллизоваться при движении месильного устройства. Кристаллизация жира создает сопротивление работе месильного устройства, при этом силу противодействия измеряют и графически отображают относительно шкалы времени.
Наиболее важным фактором в работе с шоколадом и покрытиями на базе растительных жиров на этапах темперирования, отделки и формования является скорость кристаллизации. С помощью 77?С-метода можно выявить свойство, которое не показывают кривые вязкости и охлаждения. Аналогичные изменения кристаллизационной модели какао-масла и подобных ему жиров засвидетельствованы в интересной публикации [6].
Твердость, пенетрация
Известно, что твердость какао-масла разного происхождения и полученного различными способами может отличаться, что связано с моделью кристаллизации. Для ее измерения применяют пенетрометр, который представляет собой конус, погружаемый в плитку жира. На него можно воздействовать разными грузами и фиксировать время, за которое он проникнет в жир при разных температурах. Применение пенетрометра описано в [15] и в других разделах данной книги.
Сжатие
Какао-масло обладает ценным свойством сжатия по мере затвердевания, что позволяет осуществлять формование шоколада, придавая ему привлекательный для розничной торговли вид.
Соответствующее сжатие зависит от правильного темперирования шоколада. Затвердевание какао-масла или шоколада для его сжатия и образования нежной кристаллической твердой массы, которая хорошо сохраняется без порчи (без образования налета), зависит от формирования устойчивого полиморфного состояния какао-масла во время его охлаждения и формования. Процесс объемного сжатия какао-масла при разных условиях охлаждения представлен на рис. 3.4.
В работе [17] изменения при сжатии какао-масла изучались в разных условиях охлаждения. Для эксперимента авторы выделили три его полиморфные формы:
форма 1, которая была получена путем нагревания какао-масла до 50 °С и последующим поочередным погружением образца в ванны с ледяной и прогретой водой (до 24 °С) и выдерживанием образца при температуре 25 °С в течение 65ч;
форма 2, которая была получена путем нагрева аналогично форме 1 и последующего охлаждения в ледяной воде;
форма 3, которая была получена в результате последовательных шестикратных нагревов до 50 °С и охлаждения между ними с 20 до 6 °С.
На приведенных двух графиках показаны объемное (рис. 3.2) и линейное (рис. 3.3) сжатие кристаллизованного какао-масла при его затвердевании при различной температуре.
Мы провели дилатометрические эксперименты по объемному сжатию за периоды охлаждения до 18 и 10 °С с хорошо кристаллизованным какао-маслом при температуре 31 °С (рис. 3.4). Кривые показывают объемное сжатие в разных условиях охлаждения за определенное время, и из них со всей очевидностью следует, что при низких температурах сжатие проходит намного быстрее. После нескольких экспериментов был рассчитан процент сжатия (см. табл. 3.3).
Таблица 3.3. Процент сжатия
| Объемное сжатие, % | |||
| Продожительность охлаждения, мин | 18°С | 10°С | |
| 25 | 1,8 | 4,1 | |
| 50 | 4,1 | 7,4 | |
Рис. 3.2. Объемное сжатие кристаллизованного какао-масла при его отверждении при разных температурах Эти данные интересны с точки зрения использования в производстве отделочного шоколада (когда избыточное сжатие требуется) умеренных температур охлаждения
Использовано с разрешения USDA, г. Новый Орлеан, США.
Рис. 3.3. Линейное сжатие кристаллизованного какао-масла при разных температурах Линейное сжатие важно при формовании плиток шоколада, когда хорошее сжатие необходимо для извлечения шоколада из формы и получения стабильных плиток. Также требуются стабильные формы какао-масла
Использовано с разрешения USDA, Новый Орлеан, США.
Рис. 3.4. Объемное сжатие кристаллизованного какао-масла при охлаждении Общее линейное сжатие измерялось также в прямоугольных и круглых формах, в результате чего было получено среднее сжатие на 1,9%. Как объемные, так и линейные величины сжатия близки к тем, которые были получены в [17].
При использовании полученных данных в процессах глазирования и формования следует учитывать еще один фактор.
Дилатометрические измерения какао-масла показали, что при 18 °С значительная его часть все еще находится в жидкой фазе, диспергированной в твердокристаллической, и на количестве жидкой фазы отражается повышение или понижение температуры (см. табл. 3.4).
Таблица 3.4. Доля жидкой фазы какао-масла меняется с изменением температуры
Температура, °С | Хорошо темперированное какао-масло, по [17] | Жидкая фаза, % «Затвердевшее» какао- масло (среднее значение по разным данным) | Смесь какао-масла со сливочным маслом в пропорции 82/18 (как в английском молочном шоколаде). Поданным автора |
0 | 0,6 | — | — |
5 | 1,9 | — | — |
10 | 4,1 | 11 | 19 |
15 | 6,8 | 14 | 25 |
20 | 10,8 | 15 | 30 |
25 | 16,7 | 20 | 37 |
30 | 36,1 | 38 | 75 |
34,1 | 100 | — | — |
Наличие жидкой фазы сказывается на текстуре какао-масла и содержащего его шоколада, что в условиях высоких температур ведет к его пластичности (см. рис. 3.4).
Эти свойства имеют важное значение при застывании шоколада, так как в условиях более высокой температуры (18 °С) шоколадная глазурь на кондитерских из
делиях по мере охлаждения может «расплываться» или «размягчаться». При охлаждении и окончательной кристаллизации при температуре 10 °С и ниже шоколад менее подвержен размягчению и быстро становится ломким и рассыпчатым. Может также появиться трещина в его хрупком центре. В то же время низкие температуры охлаждения способствуют образованию более нестабильных форм какао-масла с риском его обесцвечивания или появления налета в течение срока хранения.
делиях по мере охлаждения может «расплываться» или «размягчаться». При охлаждении и окончательной кристаллизации при температуре 10 °С и ниже шоколад менее подвержен размягчению и быстро становится ломким и рассыпчатым. Может также появиться трещина в его хрупком центре. В то же время низкие температуры охлаждения способствуют образованию более нестабильных форм какао-масла с риском его обесцвечивания или появления налета в течение срока хранения.
Присутствие в молочном шоколаде сливочного масла (которое плавится при более высокой температуре) увеличивает долю жидкой фазы при данной температуре.
Описанные выше явления кристаллизации и сжатия следует учитывать в процессе охлаждения шоколада. Подробнее мы рассмотрим их в разделах «Глазирование», «Охлаждение шоколада» и «Образование налета» (глава 7).
Экстрагирование какао-масла растворителем
Экстрагирование какао-масла растворителями практикуют и совершенствуют уже много лег. Какао-масло, извлеченное по голландскому методу, имеет в шоколадной индустрии репутацию надежного коммерческого продукта благодаря пристальному вниманию, которое уделяется отбору и обработке сырья, качеству растворителей и рафинированию экстрагированного какао- масла.
Для этого метода экстрагирования существует множество типов оборудования порционного и непрерывного действия, приспособленного для обработки различного сырья: семян, орехов, боенских отходов или костей. Материал для экстрагирования какао-масла предпочтительнее обрабатывать слоями (типа выходящих из шнекового пресса) или кусочками, так как какао- порошок хуже пропитывается растворителем.
Схема установки для экстрагирования непрерывного действия, работающей на основе чистого гексана, представлена на рис. 3.5. Она состоит из
Рис. 3.5. Экстрактор какао-масла непрерывного действия на чистом гексанебольшого вертикального подъемника ковшового типа. У такого экстрактора обычно бывает тридцать ковшей (около 1,5 м в длину, 0,65 м в ширину и 0,65 м глубиной каждый), перфорированных отверстиями как дуршлаг. Когда ковши достигают верха, они автоматически наполняются какао-жмыхом и при движении вниз опрыскиваются растворителем и мисцеллой с растворенным в ней какао-маслом (мисцеллу мы обсудим ниже). Смесь просачивается сквозь какао-жмых и капает из ковша в ковш, растворяя все больше какао-масла по мере достижения низа экстрактора. Эта смесь растворителя с примерным содержанием какао-масла в 15% перекачивается в перегонные колонны, где какао-масло восстанавливается. При движении вверх ковши с частично экстрагированным какао-жмыхом промываются чистым растворителем, который также капает из ковша в ковш, попадая внизу в резервуар, из которого отбирается раствор для прокапывания какао-жмыха, движущегося вниз.
После прохождения точки подачи чистого растворителя «прокапанный» какао-жмых продолжает движение вверх. Наверху ковш переворачивается и опорожняется в специальный бункер, откуда обезжиренный какао-жмых поступает на сушку.
Порционный метод. При порционном методе экстрагирования растворителем оборудование состоит из последовательности резервуаров (обычно сгруппированных по 5 штук). В эти чаны загружают какао-жмых и наполняют растворителем. Для экстрагирования максимального количества какао-масла и в целях экономии каждую новую партию какао-жмыха промывают в течение 20 мин пятью растворами. В первом растворе концентрация какао-масла самая высокая (от четырех предыдущих промывок), следующий до этого используют трижды и так далее, пока последняя промывка не станет чистым растворителем, который, в свою очередь, прокачивают в другие чаны для повторения процесса. Затем раствор какао-масла в растворителе дистиллируют и восстанавливают какао-масло.
Как и в случае любого другого уникального для отрасли оборудования, усовершенствования производятся постоянно. В области экстрагирования и рафинирования какао-масла специалисты постоянно предлагают новые конструктивные решения, повышающие производительность установок с учетом экономических аспектов. Более подробную информацию по этому вопросу следует искать в литературе, посвященной технологиям производства жиров и масел.
Рафинирование какао-масла, экстрагированного растворителем
После экстрагирования и последующего выпаривания растворителя какао- масло подвергают щелочному рафинированию, обесцвечиванию (отбеливанию) и дезодорированию.
- Процесс щелочного рафинирования включает дегуммирование (рафинирование какао-масла гидратацией) горячей водой и центрифугированием, промывание щелочным раствором (нейтрализацию) и последующее сепарирование. На завершающих стадиях осуществляется промывка и вакуумная сушка. К числу непрерывных методов осуществления данных операций относится процесс Де Лаваля (de Laval).
- Обесцвечивание (отбеливание) происходит в условиях разрежения с применением в качестве отбеливающего агента сукновальной глины. После реакции глинистая смесь поступает в фильтр-пресс, а затем — в дезодоратор.
- Дезодорирование производится перегретым паром в условиях разрежения (см. ниже).
Дезодорирование какао-масла
Какао-масло, экстрагированное растворителем, обычно подвергают рафинированию и дезодорированию, получая при этом относительно нежный (мягкий) вкус какао-масла.
Многие производители шоколада дезодорируют какао-масло частично, чтобы сделать его более подходящим для производства молочного шоколада и определенных видов глазури. Дезодорированное какао-масло применяют также в фармацевтической промышленности, так как какао-масло является жиром, плавящимся при температуре чуть ниже температуры человеческого тела, и его обычно используют там, где не требуется сильного аромата какао. Когда какао-масло экстрагировано из алкализованного какао тертого, полученного интенсивной обжаркой какао-бобов, оно характеризуется выраженным ароматом и при сочетании с тонким ароматом молочного шоколада оно «перебивает» его «молочный» характер. Такое какао- масло с сильным ароматом можно
использовать в производстве темного шоколада, но из-за большого спроса на молочный шоколад такое масло дезодорируют.
Дезодорирование проводят перегретым паром в условиях разрежения; целью при этом является ослабление (но не полное устранение) аромата.
Принцип работы дезодорирующего оборудования изображен на рис. 3.6. Для него существенны:
- Сухой пар. На любой стадии технологического процесса в жидком какао-масле ни при каких условиях не должна происходить конденсация влаги.
-
Рис. 3.6. Установка дезодорирования какао-масла - А — пароперегреватель; В — распределитель пара; С — змеевик; О — вакуумная камера с широкой горловиной; Е — сток с барометрической пломбой
- Большая и широкая вакуумная камера с широкой горловиной, необходимой для того, чтобы в ней не скапливался конденсат, вызывая возврат ароматических соединений в жир.
- Разрежение в 300 мм ртутного столба или немного менее.
- Контроль пара перед его подачей в пароперегреватель.
- Остеклованная дезодорирующая камера, в которую входят змеевик из нержавеющей стали и пропариватель.
- Пар, выработанный из чистой питьевой воды (технический пар от заводских котельных не подходит).
- Регулярная очистка. Нежелательный аромат дезодорированного какао-масла возникает из-за полимеризованных летучих соединений, скапливающихся в горловине дезодоратора и способных проникать обратно в какао-масло.
- Охлаждение какао-масла после дезодорирования. Процесс начинается при температуре 104-110 °С, которая для подачи продукта в танки хранения неприемлема. На короткое время до использования какао-масло следует охладить до температуры около 70 °С, а если требуется более длительное хранение, то температура должна составлять 45-50 °С.
- Дезодорация при описанных выше температурных условиях и достаточная подача пара. Уровень температуры и подача пара в определенной степени зависят от требуемых характеристик какао-масла, и на каждом предприятии параметры оборудования устанавливают опытным путем.
Рис. 3.6. Установка дезодорирования какао-маслаЧистое экстрагированное какао-масло содержит натуральные антиоксиданты, которые в процессе дезодорирования уничтожаются или их содержание уменьшается. Поэтому на большинстве предприятий смешивают дезодорированное какао- масло с недезодорированным. Следует учитывать удерживающую способность дезодорированного какао-масла, и даже если оно хранится отвержденным в блоках, срок хранения при температуре 13-15 °С не должен превышать 3-4 мес. Подробнее процесс дезодорироания описан в [3].
Жиры-заменители какао-масла
О необходимости производства какао-масла в качестве самостоятельного продукта для шоколадной индустрии и связанных с этим ростом цен в периоды низких урожаев мы уже говорили выше. На протяжении многих лет ученые работают в поисках подходящих заменителей какао-масла, которые (по крайней мере частично) могли бы использоваться для изготовления высококачественного шоколада или полностью заменять какао-масло в составе глазури. Заменителям какао- масла посвящена глава 6; кроме того, информация по жирам представлена также в главе 9.
Эквивалентные жиры (СВЕ)
Эквивалентный жир — это жир, обладающий всеми физико-химическими свойствами какао-масла, но его глицериды получены не из какао-бобов. По сравнению с какао-маслом такой жир может иметь иные ароматические свойства.
Первой разработкой в этой области было изобретение Коберина ( Coberine) фирмой Unilever Со. совместно с одним из ведущих предприятий шоколадной индустрии. Данный продукт охранялся патентом 1961 г. на фракционирование пальмового масла из раствора ацетона. Данный жир имеет практически идентичный какао-маслу состав глицеридов, что позволяет смешивать его с ним в любой пропорции и применять на любой стадии производства шоколада: плавления, кондиционирования или охлаждения. Сходство этих жиров показано в табл. 3.5 и на кривых охлаждения (рис. 3.8). На рис. 3.7 кривые охлаждения демонстрируют эвтектический эффект при смешивании какао-масла с несовместимым стеарином, а кривые охлаждения (рис. 3.8) доказывают не только полное сходство Коберина и какао- масла, но и отсутствие на стадии перемешивания эвтектического эффекта.
Принятые в ряде стран нормативные акты запрещают использование этого жира в производстве истинного шоколада, однако в Великобритании небольшое добавление Коберина в шоколад практикуют уже несколько лет. Когда Великобритания вступила в ЕС, было выявлено наличие в английском шоколаде до 5% эквивалентных жиров (около 15% жировой фазы).
Великобритания направила ходатайство в ЕС о разрешении включения в соответствующее определение шоколада до 5% жиров, эквивалентных какао-маслу. В то же время Великобритания приняла свой нормативный акт (вступивший в действие в мае 1977 г.) относительно ограничения такого добавления в 5%. Аналогичная норма действует в Ирландии и Дании.
Таблица 3.5. Типичные физические и химические свойства Коберина (Coberine) и какао-масла
| Жир | Йодное число | Число омыления | Точка размягчения (по Барнико- ту, Barnicoat) | Дилатация | Пенетрация (в единицах Хатчинсона, Hutchinson) | |
| Коберин | 34 | 196-197 | 35,2 °С | D20 | 1,950 | 24 при 70 °F |
| D25 | 1,840 | 35 при 75 °F | ||||
| D30 | 1,380 | |||||
| D32.5 | 380 | |||||
| D35 | 0 | |||||
| Какао-масло | 37 | 193-194 | 35,4 °С | D20 | 2,010 | 25 при 70 °F |
| D25 | 1,850 | 36 при 75 °F | ||||
| D30 | 1,390 | |||||
| D32.5 | 320 | |||||
| D35 | 0 | |||||
Рис. 3.7. Кривые охлаждения для совместимых и несовместимых жиров
Рис. 3.8. Кривые охлаждения, демонстрирующие сходство какао-масла и Коберина Консультативным органом ЕС является Caobisco, и, если будет достигнуто окончательное решение относительно такого добавления, то скорее всего будет точно определен тип добавляемого растительного жира.
Для изучения этого вопроса и выработки рекомендаций относительно методов анализа жиров, которые могли бы быть использованы в качестве 5%-ной добавки, Caobisco создала рабочую группу. Великобритания, Ирландия и Дания выступили против некоторых ее инициатив, и исследования продолжились.
Этот вопрос подробно обсуждался на Генеральной ассамблее Международной ассоциации производителей сахарных кондитерских изделий (IS СМ А) и Международного Бюро по какао и шоколаду (ЮСС) в мае 1981 г. в г. Херши, штат Пенсильвания, США, и в Брюсселе в сентябре 1981 г.
Проблемы, связанные с определением количества жира-заменителя какао-масла в смеси, сложны, но решаемы [9, 21]. Этот вопрос подробно изложен в [7], где определение эквивалентных жиров, данное ЕЭС, трактуется следующим образом:
- Уровень триглицеридов типа SOS (S — насыщенные жирные кислоты, О – олеиновая кислота) составляет не менее 65%.
- Доля второй позиции глицерида, занятой ненасыщенными жирными кислотами, составляет не менее 85%.
- Общее содержание ненасыщенных жирных кислот составляет не более 45%.
- Ненасыщенные жирные кислоты с двумя и более двойными связями составляют не более 5%.
- Содержание лауриновых кислот не превышает 1%.
- Содержание жирных кислот типа «транс-» составляет не более 2%.
После появления Коберина на рынке появились и другие эквивалентные жиры. Их применение с учетом Codex Alimentarius рассмотрено в [30].
Жиры-заменители какао-масла (CBS)
Жиры, отличные от какао-масла, но которые могут быть с ним или шоколадом смешаны в небольшом количестве, называют жирами-заменителями какао-масла (CBS, Cocoa Butter Substitutes).
Прежде некоторые производители для разбавления какао-масла во вред своим изделиям и репутации использовали дешевые масла. У таких жиров было три главных недостатка:
они образовывали с какао-маслом эвтектические смеси с более низкой точкой плавления, что делало шоколад при обычной температуре мягким, а летом — слишком мягким;
они увеличивали полиморфный эффект и затрудняли надлежащее темперирование шоколада, в связи с чем он был очень подвержен обесцвечиванию и образованию налета;
в них могли развиваться процессы микробиологической и окислительной порчи, что приводило к прогорканию изделий и развитию посторонних ароматов.
Такие жиры получают из кокосового, пальмоядрового и других растительных и ореховых масел, и их состав значительно отличается от состава какао-масла. Эти жиры можно разделить на две группы: на основе лауриновой кислоты и на основе нелауриновых кислот.
Жиры — заменители какао-масла на основе лауриновой кислоты обладают различными физическими свойствами, но имеют структуру триглицеридов, делающую их несовместимыми с какао-маслом (короткоцепочечные глицериды жирных кислот). Для приготовления из этих жиров глазировочной смеси в качестве шоколадного ингредиента следует использовать какао-порошок с низким содержанием жира.
Эти жиры получают в основном из пальмоядрового масла. Характеристики физически сепарированных от него стеаринов сходны со свойствами стеаринов какао- масла и превосходят стеарины гидрогенизированного или отвержденного пальмоядрового масла, которое все еще используют как ингредиент в кондитерской промышленности.
Жиры-заменители какао-масла на основе лауриновой кислоты характеризуются стабильностью, хорошим сроком хранения, очень хорошей текстурой и ароматом. Они не требуют кондиционирования, как какао-масло, хорошо поддаются сжатию и формованию, и, что немаловажно, намного дешевле какао-масла.
Недостатками жиров-заменителей какао-масла являются следующие:
из-за несовместимости с какао-маслом все применявшееся для работы с шоколадом оборудование перед производством глазури на основе лауриновой кислоты нуждается в тщательной мойке и очистке;
при взаимодействии с ферментами, расщепляющими жиры (липазой), особенно при контакте с влагой или кондитерскими изделиями с повышенным содержанием влаги, высвобождаемые свободные жирные кислоты (лаури- новая кислота) дают сильный мыльный привкус (подробнее об этом см. главу 9);
они плохо совместимы с молочным жиром.
Жиры-заменители какао-масла на основе нелауриновых кислот состоят из фракций гидрогенизированных растительных жиров (как правило, соевого, хлопкового, арахисового и кукурузного масел). Эти растительные масла выборочно гидрогенизируют с образованием кислот типа «транс-», что увеличивает твердую фазу жира.
Длина цепочек и молекулярная масса этих соединений сходны с какао-маслом, и поэтому 20-25% жиров-заменителей какао-масла на основе нелауриновых кислот в смеси толерантны с какао-маслом.
Многие подобные жиры-заменители какао-масла на основе нелауриновых кислот и приготовленные из них глазировочные смеси характеризуются меньшей ломкостью, чем какао-масло, шоколад или жиры-заменители какао-масла на основе лауриновой кислоты. У них воскоподобная текстура, они плохо поддаются формованию и зачастую используются для глазирования пирожных, тортов и других выпечных изделий, где подобная текстура является преимуществом. Ломкие же покрытия будут разрушаться от центра.
Прочие жиры, связанные с какао-маслом
Какао-жир из оболочки какао-бобов. Как мы уже отмечали, при обычном экстрагировании какао-масла из цельных какао-бобов количество какао-жира оболочки составляет 0,74% от общего количества какао-масла.
При экстрагировании растворителем получаемый какао-жир не имеет ничего общего с какао-маслом. Он очень мягок, зачастую содержит много жирных кислот и беден ароматом. Его не рекомендуется использовать в качестве ингредиента в количествах, превышающих его содержание в какао-масле из цельных какао-бобов.
Обнаружение какао-жира из оболочки в какао-масле. В [8] описан тест В1ие-Уа1ие, основанный на выявлении триптамида бегеновой кислоты, который присутствует только в оболочке. Анализируемое какао-масло после экстрагирования щелочным раствором растворяют в чистом циклогексане и измеряют ультрафиолетовый спектр полученного раствора. Очень высокое содержание неомыляемого какао- жира из какао-оболочки должно быть заметно (анализ этого какао-жира приведен в табл. 3.6).
Таблица 3.6. Свойства какао-жира оболочки
Показатель | Значение | По [8] | Диапазон по другим источникам |
Кислотность (олеиновая кислота) | 3-7 | 3-64 | 13,7-47,1 |
Йодное число | 52 | 39,9-41,4 | 39-61,4 |
Число омыления | 183 | 189-202 | 168-181 |
Неомыляемое вещество | 1,9% | – | 7,1-14,5% |
Коэффициент преломления | Индекс Zeiss butyro Индекс Zeiss butyro (40 °С) 47,3-57,2 (40 °С) 54-61 | ||
Точка плавления(полного) | 28,5 °С | 38-50 °С | – |
Точка плавления (жирных кислот) | — | 50,6-51,5 °С | – |
Жиры, родственные какао-маслу
Если предположить, что добавление 5% эквивалентного жира допустимо, будет ли сырья достаточно для обеспечения производственных нужд?
Жиры, описанные ниже, содержат, как и пальмовое масло, симметричные триглицериды, свойственные жирам, эквивалентным какао-маслу. Некоторые из них уже используют в смеси с основным ингредиентом — стеарином пальмового масла.
Масло иллипе. Это натуральный жир, по свойствам очень похожий на какао- масло. Этот твердый жир добывается из семян растений вида 5/югея на острове Борнео (иллипе — это его коммерческое название). Точка его плавления немного выше, чем у какао-масла (полное расплавление достигается при 37-38 °С). Масло иллипе несколько изменяет свойства содержащего его шоколада и требует других условий темперирования при выработке шоколадной глазури. При добавлении в шоколад 5-10% масла иллипе органолептически обнаружить его присутствие невозможно.
В силу сходства глицеридного состава масла иллипе с какао-маслом их можно смешивать в любых пропорциях без образования эвтектических смесей. Это особенно ценно, если необходимо повысить точку размягчения шоколада для стран с жарким климатом.
Свойства масла иллипе. Термин «масло иллипе» объединяет жиры, вырабатываемые из разных масличных культур, в частности [25]:
- из индийских орехов иллипе (их еще называют «истинными иллипе») растения Bassia longifolia]
- из индийских орехов Mourak дерева Bassia longifolia семейства Sapotaceae; жиры имеют разные точки плавления, однако их часто смешивают и продают как «масло иллипе»;
- из индонезийских орехов Siak (остров Суматра) деревьев Palaquium oleosum and P. oblongifolium, которые также принадлежат к семейству Sapotaceae;
- из орехов иллипе с индонезийских островов Суматра и Борнео; их дают определенные виды Shorea семейства Dipterocarpaceae. Это большие лесные деревья, которые служат источником промышленной древесины, известной под названием meranti (seraya). В северной части острова Борнео эти орехи называют tengkawang, а в Сараваке — engkabang. Высушенную сердцевину экспортируют, обозначая в названии продукта его происхождение, размер и цвет, — например «большой черный pontianak».
Орехи обычно не срывают, а собирают после их опадания с деревьев в бамбуковые корзины и на несколько недель погружают в воду, пока не раскроется внешняя оболочка. Затем их высушивают на солнце до достижения содержания влаги не более 6% и в таком состоянии экспортируют для экстрагирования. Жир из орехов иллипе характеризуется бледно-зеленым цветом, но на рынке он встречается и в рафинированном, обесцвеченном виде.
Сравнительные характеристики по составу жирных кислот и глицеридных компонентов согласно [11] представлены в табл. 3.7, а в табл. 3.8 сведены физико-химические показатели (по разным данным).
Наиболее существенное различие между маслом иллипе и какао-маслом — это порог переохлаждения, то есть температура, при которой в медленно охлаждаемом в регулируемом режиме жидком жире начинают образовываться кристаллы. При использовании в шоколаде жира иллипе темперирование следует вести при более высоких температурах и при более длительном перемешивании, иначе возникает эффект формирования нестабильных «зерен» и в течение срока хранения повышается риск образования жирового налета. Пик использования масла иллипе пришелся на конец 1920-х-начало 1930-х гг., и из-за недостатка знаний о его специфических особенностях это имело довольно неутешительные последствия.
Масло иллипе, как и какао-масло, очень стойкое к процессам окисления.
Масло ши (shea) добывают из семян африканского дерева Butyrospennumparkii, произрастающего в саваннах от Кот Д’Ивуара до Нигерии. В основном это дикорас-
Таблица 3.7. Состав жирных кислот и глицеридных компонентов
| Жирная кислот | Масло иллипе с острова Борнео, % | Какао-масло, % | |
| Пальмитиновая | 19,5 | 24,3 | |
| Стеариновая | 42,4 | 35,4 | |
| Олеиновая | 36,9 | 38,2 | |
| Линолевая | 0,2 | 2,1 | |
| Арахиновая | 1,0 | — | |
| Глицериды | |||
| Тринасыщенные | 1,0 | 3,0 | |
| Дипальмитостеарин | 2,0 | — | |
| Пальмитодистеарин | 1,0 | — | |
| Олеодипальмитин | 8,0 | 4,0 | |
| Олеопальмитостеарин | 32,0 | 57,0 | |
| Олеодистеарин | 40,0 | 22,0 | |
| Пальмитодиолеин | 3,0 | 7,0 | |
| Стеародиолеин | 13,0 | 6,0 | |
| Триолеин | — | 1,0 | |
| Таблица 3.8. Физико-химические характеристики масла иллипе с острова Борнео и какао-масла | |||
| Масло иллипе с острова Борнео | Какао-масло | ||
| Точка начала плавления | 34-36 °С | 31,8-33,5 °С | |
| Точка полного расплавления | 37,5-39 °С | 32,8-35,0 °С | |
| Точка затвердевания | 28-32 °С | 27-29,5 °С | |
| Коэффициент преломления при 40°С | 1,456-1,457 | 1,456-1,458 | |
| Индекс Zeiss butyro | 45-47° | 46-47,5° | |
| Число омыления | 188-197 | 191-198 | |
| Йодное число | 29-38 | 33-39 | |
| Содержание неомыляемыхвеществ | 0,7-2,0% | 0,5-1,1% | |
| Удельная теплоемкость | 0,51 | 0,49 | |
| (температурный диапазон 4-24 °С) | |||
| Скрытая теплота плавления (от комнатной температуры) | 32 кал/г | 31-33 кал/г | |
тущее дерево, и так как для созревания и плодоношения требуется 15-20 лет, его до сих пор не культивируют.
Сбор плодов проходит нерегулярно и зависит от цен на урожаи других культур. Тем не менее этот жир является хорошим дополнением к жирам, эквивалентным какао-маслу.
Манговое масло и масло Sal. Деревья, которые являются источниками данных жиров (Mangifera indica и Shorea robusta), произрастают в Индии, и при условии надлежащего культивирования можно получить значительное количество этих масел.
Жиры, предохраняющие от образования жирового налета. Жировой налет — это обесцвечивание продукта (особенно на глазированных темным шоколадом изделиях с большим содержанием жира в центре, где жир плавится при более низких температурах и находится в относительно свободном состоянии). Типичный пример — кокосовая начинка. Иногда жировой налет образуется и на молочном шоколаде.
При повышенных температурах хранения (21-24 °С) полиморфы шоколадной глазури расплавляются, распространяются по поверхности и рекристаллизуются с формированием беловатого налета. Жидкий жир из центра изделия диффундирует в глазурь и вызывает аналогичный эффект. Как мы уже отмечали при описании полиморфов какао-масла, причины и пути предотвращения появления налета мы рассмотрим ниже.
Добавление определенных жиров в шоколад может существенно замедлить образование налета. Наиболее известный из таких жиров — это топленое масло, которое используют как ингредиент в странах, где применение жиров-заменителей какао-масла запрещено. Добавление около 4% такого масла в шоколад обеспечивает максимальную защиту, а минимально необходимое его количество — 2%.
Топленое масло представляет собой дегидрированное сливочное масло без сгустков, и независимо от способов производства для прекращения липолитической активности его желательно в течение 15 мин подвергнуть нагреванию до 95 °С. К заметному размягчению шоколада приводит добавление 4% такого масла, но многие производители предпочитают добавлять 2%, сохраняя рассыпчатую текстуру своих изделий.
Обширное исследование относительной ценности различных защищающих от образования налета добавок представлено в [14]. Из двадцати протестированных добавок только лишь три оказались действительно эффективными: топленое масло (дегидрированное сливочное масло), бисквитин (biscuitine, арахисовое масло плюс отвержденный жир) и отвержденное арахисовое масло (Special 36)[1].
Литература
- Alfa Laval Co. Ltd. Brentford, Middlesex, England.
- Baenitz, W. Fette, Seifen Anstrich-mittel. — 1978. — № 79, S. 476.
- Bauermeister, H. // House Mag. — 1966.— № 39. (Hamburg, W. Cermany).
- British Patents 1961. № 827, 172 и 925, 805. (Unilever Co., England).
- Chapman, D., Crossley, A., Davies, A. C. //J. Chem. Soc. — 1957. — P. 1502.
- Davidson, R., Crespo, S. Cocoa butter crystallization behaviour. — Manf. Conf. — May 1979.
- ErrboeJ. Bull. ISCMA/IOCC, Sept., 1981; Official report. — May. 1981.
- Fincke, A.f and Sacher, H. Sisswaren — 1963. — 428.31.
- Fincke, A. Handbuch der Kakaoerreugnisse. — 2nd ed. — Berlin: Springer-Verlag, 1965.
- Fincke, A. Deutsche Lebens. — 1980. — Rund76. — S. 162.
- Hilditch, T. P., Stainsby, IV. J.J. Soc. Chem. Ind. – 1936. – № 55. – P. 95T.
- Jensen, H. R. Chemistry Flavoring and Manufacture of Chocolate, Confectionery and Cocoa. — Philadelphia: Blakistons, 1931.
- Kattenberg, H. R. The quality of cocoa butter. — Manf. Conf. — Jan. 1981.
- Kleinert J. Studies on the formation of fat bloom // Int. Choc. Rev. — May 1961.
- Kleinert J. // Review Chocolate, Confectionery and Bakery. — June 1982.
- Kleinert, J. // Review Chocolate, Confectionery and Bakery. June-Dee. 1982
- Lovegren, N. V., Feuge, R. 0. //J. Am. Oil Chem. Soc. — 1965. — № 42. — P. 308.
- Lutton, E. S. //J. Am. Oil Chem. Soc. 1957. — № 34.— P. 521.
- Lutton, E. S., Wille, R. L. //]. Am. Oil Chem. Soc. — 1966. — № 43. — P. 491.
- Meara, M. L. //]. Chem. Soc. – 1949. – P. 2154.
- Padley, F. B., Timms, R. E. // Chem. Ind., London, 1978. — P. 918.
- Pearson, D. Chemical Analysis of Foods. — London: Churchill, 1970 (new edition 1981).
- Savary, P., Flansy,J. // Desnuelle Biochem. Biophys. Acta. — 1957. — № 24. — P. 414.
- Schofield, C. A., Dutton, H.J. //}. Am. Oil Chem. Soc. – 1959. – N2 36. – P. 325.
- Smythies, B. E. The Illipe Nut. — Kuching: Sarawak Coverminent Printing Office, 1957.
- Som, N. H., Kheiri, M. S. A. Manf. Conf. — March 1982.
- Steiner, E. H., Bonar, A. R.J. Sei. Fd. Agr. — 1961. — №12. — P. 247.
- Vaeck, S. V. Manf. Conf. – 1960, 40(6). – P. 35.
- Weik, R. W. Manf. Conf. – Jan. 1982.
- Wolfe, J. C.B.E’s and codex. — Manf Conf. — 1977.
[1] Бисквитин производится фирмой SAIS Company, Швейцария (группа компаний Unilever).Существует несколько разновидностей этого продукта, и их свойства нуждаются в проверке. — Примеч. авт.
Останні коментарі