Переработка какао-бобов.

     Очистка сырых какао-бобов.   В страны, где перерабатываются сырые какао-бобы, они поступают в относи­тельно чистом виде, с небольшим остатком песка на поверхности, волокон от мешков и мелких камней. Заражение какао-бобов вредителями удалось существенно уменьшить благодаря ужесточению контроля в местах сбора и на складах.

На многих фабриках по производству шоколада все поступающие партии ка­као-бобов подвергаются фумигации независимо от предыдущей обработки, что мо­жет привести к излишнему присутствию пестицидов. Тем не менее первый техноло­гический процесс, предшествующий производству шоколада или какао- продуктов, — это очистка.

Аппарат для очистки производит множество операций — просеивание, очистку щетками, воздушную очистку и сепарирование с использованием магнитного сепа­ратора, что позволяет удалить волокна джутовых мешков, камни и песок, гальку, проростки и незрелые какао-бобы (см. рис. 2.1).

Мелкие кремниевые частицы, не удаленные в процессе очистки, при их обнару­жении в конечном продукте могут стать большой проблемой; кроме того, они на 0,3% повышают содержание нерастворимой золы, а также вызывают износ оборудо­вания.

Недопустимо попадание в стадии обжарки и последующего производства не­зрелых какао-бобов и проростков, однако их можно использовать в смеси с другими отходами для шнекового прессования при производстве какао-масла.

Пыль, образующаяся во время очистки, сильно микробиологически загрязнена, и хотя большая ее часть удаляется в циклоне, оборудование для очистки рекоменду­ется размещать в отдельном помещении.

Обжарка

Обжарку используют при обработке многих пищевых продуктов для придания им соответствующего аромата. Это особого рода тепловая обработка типа варки, но с меньшим количеством воды, хотя в некоторых современных системах обжарки применяют и варку.

Какао-бобы обжаривают для развития истинного шоколадного аромата, уже присутствующего в форме прекурсоров, возникших в результате правильной фер-

Рис. 2.1. Последовательность операций в процессе очистки:

1 – сепаратор с сетчатыми фильтрами и аспирационным каналом. На ситах удаляются крупные примеси (напри­мер проростки) и песок. В аспираторе удаляются волокна, жилки и другой легкий материал; 2- в магнитном се­параторе удаляются металлические частицы; 3 – камнеудалитель, работающий по принципу псевдоожиженного слоя с пневматической аспирацией. В нем удаляются камни и другие металлические и тяжелые частицы. Рабо­чий воздух подвергается сепарации в циклоне

ментации и сушки собранных какао-бобов. Значение ферментации мы уже рассмот­рели в главе 1.

В ходе обжарки ферментированных и высушенных какао-бобов происходят следующие изменения:

• какао-бобы теряют влагу;
• оболочка какао-бобов отделяется;
• ядра какао-бобов или какао-крупка, освобождающаяся при дроблении ядра какао-боба, становятся более рыхлыми и обычно темнеют;
• происходит разложение аминокислот (как показано в [26]) и денатурация белков. В [1] было установлено, что натуральные редуцирующие сахара при распаде аминокислот практически полностью разрушаются (эти реакции не­ферментативного потемнения в ходе обжарки рассмотрены в [11]);
• потеря летучих кислот и других веществ понижает кислотность и горечь ка­као-бобов. В летучих веществах были обнаружены многие соединения — аль­дегиды, кетоны, фураны, пиразины, спирты, сложные эфиры. Меньше всего подвержены изменениям жиры, полифенолы и алкалоиды.

Степень изменений зависит от продолжительности и температуры обжарки, а также от скорости потери влаги. Условия обжарки сильно различаются в зависи­мости от применяемого оборудования и типа получаемого продукта. Тепловая об­работка как альтернатива обжарке может проходить в два этапа [10]. Сначала про­водят сушку, подвергая какао-бобы низкотемпературному нагреву, в ходе которого высушивается и отделяется оболочка какао-бобов, но сушка не оказывает практиче­ски никакого эффекта на ядро какао-боба, так как температура не превышает 100 °С. После начальной тепловой обработки проводится более сильный нагрев — до 125-130 °С. Такая температура нужна для дальнейшего производства как шоко­лада или какао-порошка, так и какао-масла. В некоторых ростерах порционного действия температура может быть до 150 °С и выше.

Существуют виды шоколада (в частности молочный), а также разновидности какао-порошка (рыжеватых оттенков), изготовление которых также требует низко­температурной обжарки. Для производства какао-масла с мягким ароматом лучше применять по возможности низкие температуры, а при использовании шнекового пресса допускается использование непрогретых какао-бобов.

На некоторых предприятиях вместо обжарки целых какао-бобов используют обжарку их ядер. Она включает сушку или низкотемпературную обжарку какао- бобов, при которой их оболочка высыхает и ослабевает, после чего проводится воз­душное сепарирование. Потом ядра какао-бобов обжаривают отдельно, и так как ядра меньше какао-бобов по размеру, они быстрее и легче прогреваются. Подобный принцип лежит в основе А^47?5-процесса, который будет описан ниже.

Совершенствование процессов обжарки и оборудования для нее довольно инте­ресно. Простейшее оборудование представляло собой металлические подносы, под­вешенные на цепях над огнем. Позднее использовались подогреваемые извне вра­щающиеся цилиндры с возможностью выпуска нежелательных летучих соедине­ний. По мнению некоторых производителей, такая методика с точки зрения вкусо-ароматических свойств является наилучшей.

На практике скоро выяснилось, что непрямой нагрев имеет определенные пре­имущества, так как дает более ровную обжарку и исключает подгорание оболочки какао-бобов, однако подобные системы были довольно экстравагантны в том, что касалось горючего. Одно из таких устройств, уже давно вышедшее из употребления, состояло из стальных трубок с водой, проходивших через вращающийся цилиндр. Концы трубок выступали в печь, и какао-бобы обжаривались за счет тепла, посту­павшего от этих трубок во вращающийся цилиндр.

Рис. 2.2. Ростер периодического действия типа Sirocco

Позднее был изобретен ростер типа Sirocco, состоявший из котла или вращаю­щихся цилиндров (бараба­нов), через которые проду­вают нагретый воздух, вы­зывающий турбулентность и, как следствие, — непре­рывный нагрев какао-бо­бов. После обжарки какао- бобы выгружают на метал­лический перфорирован­ный лист, обдуваемый хо­лодным воздухом. Этот способ обжарки до сих пор используют на многих предприятиях не только для обработки какао-бо­бов, но и для орехов и кофе (рис. 2.2.).

Ростер работает по принципу пропускания че­рез какао-бобы горячего воздуха, уменьшая таким образом риск подгорания внешней оболочки. Воздух нагревается с помощью га­зовых или масляных горе­лок. Для удаления пыли из отводимого воздуха ис­пользуются циклоны.

В настоящее время су­ществует много моделей ростеров непрерывного дей­ствия. Они потребляют меньше топлива, повреж­дают меньше какао-бобов и передают меньше какао- масла из ядра какао-боба в его оболочку. Различные системы обжарки были ис­
следованы в [13], и автор пришел к выводу, что у порционной, барабанной обжарки нет особых преимуществ перед непрерывной. У большинства аппаратов непрерыв­ного действия имеется встроенная система охлаждения, которая начинает действо­вать по окончании цикла обжарки. Принцип действия некоторых современных рос­теров показан на рис. 2.3, 2.4 и 2.5.

Определение оптимальной конечной точки обжарки для наилучшего выполне­ния последующих технологических операций до сих пор является субъективным.

Какао-бобы из разных мест произрастания (Гана, Кот Д’Ивуар, Малайзия, Бра­зилия), но одного сорта (Г’ога^его) различны по размеру, содержанию влаги и соста­ву оболочки какао-бобов, в связи с чем практически невозможно обеспечить иде­альные условия обжарки даже одним и тем же типом ростера.

Рис. 2.3. Принцип действия ростера с псевдоожиженным сло­ем. Какао-бобы нагревают с помощью конвекции в потоке го­рячего воздуха:

1 — приемник сырых какао-бобов; 2 — вибраторы; 3 — зона псевдо- ожиженногослоя; 4 — калорифер; 5, 10 — воздуходувка; 6 — форсунка для горячего воздуха; 7 — выпускное отверстие для отработанного воз­духа; 8, 13 — пылеотделитель; 9 — воздухоохладитель; 11 — форсунка холодного воздуха; 12 — возврат воздуха

По [13]

Рис. 2.4. Ростер Probat в разрезе. Какао-бобы предварительно нагревают, затем обжаривают и полностью охлаждают посредством конвекции

1 — приемный бункер; 2 — стадия предварительного нагрева; 3 — стадия обжарки; 4 — стадия охлаждения; 5 — выпускное отверстие; 6 — калорифер; 7 — впускное отверстие охлаждающего (холодного) воздуха

По [13]

Насколько процесс обжарки завершен, на каждом предприятии решают по запаху измельченного образца ядра какао-боба, сверяясь с показаниями приборов о дости­жении необходимой продолжительности и температуры. Это, несомненно, требует от

Рис. 2.5. Ростер Buhler STR 2 в разрезе. Какао- бобы предварительно нагревают, жарят и полно­стью охлаждают конвекцией:

1 — приемный бункер; 2 — стадия предварительного на­грева; 3 — стадия обжарки; 4 — стадия охлаждения;

5 — заборный механизм

По [13]

оператора определенного профессионализ­ма. После равномерного перемешивания партии сырых какао-бобов объемом, к при­меру, 50 т и достижения одинакового их ка­чества проводится первичная обжарка, а за­тем для данного количества определяют временной и температурный режим.

Методы контроля обжарки изучались М. Г. Ридом [25], который пришел к выво­ду, что важное значение имеет контроль со­отношения содержания влаги и равновес­ной относительной влажности (РОВ). Для определения РОВ берут гидрометриче­скую пробу. Ядро какао-боба периодически извлекают из ростера, механически быстро измельчают и помещают в закрытую ем­кость, после чего проба готова к анализу. Шкала РОВ, предложенная Ридом, пред­ставлена в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Соотношение «содержание влаги/РОВ»

Показания РОВ сняты при температуре 25 °С.

РОВ в 40% и выше указывает на очень легкую степень обжарки, 28-30% — сред­нюю степень, которая принята в большинстве операций, а 20% означает довольно сильную обжарку.

Эту таблицу можно использовать лишь в качестве средства контроля при дан­ной технологической операции. Вкус и аромат какао-бобов при разном оборудова­нии и технологиях может отличаться.

NARS-процесс

NARS-метол, включающий дробление (Nibs), алкализацию (Alkalizing), обжарку (Roasting) и стерилизацию (Sterilizing) — это относительно недавно (в 1980-х гг.) раз­работанный способ тепловой обработки какао-бобов [19].

Процесс состоит из двух основных операций. Сначала целые какао-бобы под­вергают нагреву инфракрасными лучами и излучением, используя аппарат под на­званием «Микронайзер» (Micronizer). Тем самым оболочка какао-бобов высушива­ется и освобождается без повреждения ядра какао-боба, и затем проводят воздуш­ное сепарирование. Вторая операция заключается в том, что отделенные ядра какао-бобов подвергаются сначала низкотемпературной обработке, а затем обжари­ваются при высокой температуре. В заключение проводят опрыскивание горячих ядер какао-бобов водой. Влажный воздух уничтожает все вредные микроорганиз­мы, включая термостойкие споры.

МИКРОНАЙЗЕР

Фото и схема микронайзера приведены на рис. 2.6 и 2.7. В ходе обработки на сы­рые какао-бобы воздействует лучистое тепло (периодически в течение 60-120 с), источником которого служит электроэнергия или газ. Какао-бобы лежат тонким слоем под нагревателями на стальном вибролотке, обеспечивающем переворачива­ние какао-бобов, благодаря чему к поверхности какао-бобов тепло поступает равно­мерно.

При этом методе оболочка какао-бобов быстро нагревается, высушивается, и, расширяясь, отделяется от ядра какао-боба. Ядра какао-бобов нагреваются и высу­шиваются в меньшей степени, однако небольшое расширение способствует освобо­ждению их от оболочки. Оставаясь крепкой, оболочка какао-бобов меньше ломает­ся, и при этом образуется меньше пыли по сравнению с традиционными методами обжарки с более интенсивным нагревом и сушкой какао-бобов. Это свойство помо-

Рис. 2.6. Микронайзер Micronizing Co. (U.K.) Ltd., г. Саффолк, Англия

Рис. 2.7. Схема микронайзера Micronizing Co. (U.K.) Ltd., г. Саффолк, Англия

гает в процессе воздушного сепарирования, так как известно, что чем меньше коли­чество мелких частиц и пыли в очищенных какао-бобах, тем выше будет выход чис­тых ядер какао-бобов.

Процесс воздушного сепарирования мы рассмотрим ниже.

Метод микронизации способствует также удалению микробиологических за­грязнений, включая шерсть грызунов и части насекомых.

Еще одно преимущество микронизации состоит в снижении переноса какао- масла из ядра какао-боба в его оболочку, который при некоторых технологических процессах обжарки ведет к значительной потере ценного какао-масла.

Обжарка ядер какао-бобов

Ключевой операцией при JV/liW-процессе является предварительная сушка ядер какао-бобов с высоким содержанием влаги. Такое кондиционирование ядер достигается за счет микронизации, благодаря которой в ядре какао-боба остается 5-6% влаги.

В [22] было установлено, что для достижения лучшего аромата какао-бобы пе­ред обжаркой должны быть высушены при относительно низкой температуре. В хо­де предварительной сушки естественная влага, равномерно распределенная по яд­рам какао-бобов, обеспечивает идеальные условия для удаления летучих соедине­ний, которые негативно отражаются на аромате шоколада.

При использовании ростера Tornado (рис. 2.8) в №4#5-процессе тепло направ­ляется снаружи на вращающийся цилиндр, и ядра какао-бобов нагреваются и высу­шиваются посредством теплопроводности и конвекции. Сушка осуществляется равномерно, вследствие чего влага и летучие соединения распространяются по всем частям ядра какао-бобов. С помощью используемой во многих агрегатах воздушной обжарки поверхность ядер какао-бобов быстро высыхает, становится прочной и препятствует обезвоживанию их внутренней структуры.

В ростере Tornado предварительный нагрев проводится в течение 10 мин при температуре чуть ниже 100 °С, и за это время содержание влаги снижается до 2-3%.

Рис. 2.8. Ростер Tornado-2600R5 G. W. Barth, г. Людвигсбург, ФРГ

На следующем этапе обжарки температуру повышают в соответствии с требования­ми к развитию аромата вплоть до 130 °С (15-20 мин).

После создания условий для развития требуемого аромата задаются определен­ные температурные и временные параметры, которые рассчитывают исходя из тем­пературы продукта, температуры горячего воздуха снаружи цилиндра и температу­ры отводимого воздуха. При этом качество обжарки не зависит от размера ядер ка­као-бобов, что имеет место при применении обычного оборудования.

Стерилизация

Несмотря на то что большинство микроорганизмов погибает на ранних стадиях обжарки, окончательная стерилизация обеспечивает полное уничтожение тепло­стойких бактерий и спор.

Операция стерилизации заключается во впрыскивании в конце обжарки воды внутрь обжарочного барабана через каждые 20 с. Тем самым достигаются следую­щие уровни микробиологической чистоты зерен:

Прожаренные ядра какао-бобов охлаждают путем ввода стерильного воздуха, пропущенного через фильтр, задерживающий микроорганизмы.

Алкализация

Алкализацию проводят в основном для изменения цвета ядра какао-боба и по­лучения какао тертого[1] и какао-порошка. В этих целях обычно используют раство­ры карбоната калия.

Процесс алкализации мы подробно рассмотрим ниже. Напомним, что при А^А^5-технологии применяют предварительно нагретый щелочной раствор, кото­рый впрыскивают в цилиндр после наполнения его ядрами какао-бобов. Ядра какао-бобов, прошедшие алкализацию, медленно сушат при температуре несколько ниже 100 °С. При этом происходит изменение цвета ядер, после чего их обжаривают при более высоких температурах. Здесь важна медленная сушка на предваритель­ном этапе.

Тепловая обработка какао тертого

На некоторых предприятиях в качестве процесса, полностью или частично за­меняющего обжарку, применяют тепловую обработку какао тертого, которая также помогает сократить или исключить конширование (см. ниже).

Дробление и провеивание

Наиболее ценной частью какао-боба является ядро — его оболочка уходит в от­ходы производства и не представляет особой ценности. Задача каждого производи­теля — как можно лучше отделить оболочку какао-бобов с помощью оборудования для дробления и воздушного сепарирования.

При ручном сепарировании типичный состав сырого какао-боба с содержанием влаги 6,5% является следующим: ядро какао-боба — 87,1%, оболочка какао-боба — 12,0 %, росток — 0,9%. Содержание влаги в сырой оболочке какао-боба может дости­гать 8-10%, а в сыром ядре какао-боба — 4-5%.

После обжарки содержание влаги в ядре какао-боба снижается до 1,5-3% (в зави­симости от степени обжарки), а в его оболочке — примерно до 4%. Общие потери влаги сырого какао-боба могут быть около 5%, и если предположить, что оболочка какао-боба в процессе веяния отделяется полностью, общая потеря массы составит 17%. Таким об­разом, выход обжаренных ядер какао-бобов составит 83%. Поскольку технологии про­веивания далеки от совершенства, возможная примесь оболочки в какао-крупке со­ставляет 1-1,5%, что означает чистый выход ядра какао-боба менее 82%.

Зародыши присутствуют обычно в мелких частицах ядра какао-боба, образую­щихся в процессе веяния. В крупных фрагментах примесь оболочки какао-бобов со­ставляет не более 0,5%. По некоторым данным, при надлежащем контроле обжарки и провеивания выход ядра какао-боба с содержанием влаги в 1,5% может составлять от 82,5 до 83,5%.

Так как какао-масло очень дорогое, был проведен ряд исследований по увеличе­нию выхода ядра какао-боба. Совершенствовалось сепарационное оборудование, изучались методы предварительного нагрева и обжарки какао-бобов с тем, чтобы на стадии дробления уменьшить количество мельчайших фракций, а также снизить перенос какао-масла из ядра какао-боба в его оболочку.

О некоторых усовершенствованиях мы уже упоминали при описании микро- найзера, который в большинстве случаев способен на 1-1,5% увеличить выход гото­вых ядер какао-бобов, а при обработке некоторых сортов какао-бобов с прочно си­дящей оболочкой дает гораздо больший эффект.

Сепарирование

Основной принцип, по которому осуществляется сепарирование, зависит от разницы в плотности ядра какао-боба и оболочки. В сепарационном оборудовании используют две операции: просеивание и воздушное сепарирование. С помощью обжарки или частичного высушивания какао-бобов их оболочка отделяется, после чего какао-бобы слегка измельчают, избегая при этом образования мелких фракций и пыли. В первых сепараторах для размалывания какао-бобов использовали зубча­тые вальцы, тогда как в современных машинах применяются ударные вальцы, со­стоящие из двух шестигранных вальцов, которые вращаются в одном направлении и ударяют какао-бобы о металлические пластины. Изменения коснулись также кон­струкции сит и методов воздушного сепарирования.

В более старом оборудовании применялись вращающиеся барабаны или пло­ские вибросита с калиброванными ячеями — образовывался поток сломанных ка­као-бобов разных размеров, на который действовали встречные воздушные потоки, скорость которых могла регулироваться в зависимости от размера падающих час­тиц. При правильной настройке такой метод дает максимально эффективное сепа­рирование.

В современном оборудовании используют рамные сита с ячейками разных раз­меров на нескольких уровнях, причем сито с самой крупной ячеей находится свер­ху. Фрагменты оболочки какао-бобов удаляются пневмоотсосом с каждого сита, а оставшиеся фрагменты ядра какао-бобов направляются на лотки, установленные по бокам. Сита не засоряются благодаря вибрации и специальной системе очистки. Мелкие пылевые частицы собираются в системе циклонов, располагаемой после се­паратора. Целью сепарирования является разделение двух основных фракций: ядер какао-бобов (какао-крупки) с минимальным содержанием какаовеллы и зароды­шей, и частиц собственно оболочки какао-боба, которые также сортируют и очища­ют от примесей ядер.

Как уже отмечалось, произведенная промышленным способом какао-крупка может содержать 1,5% частиц какаовеллы и некоторое небольшое количество заро­дышей. При производстве какао-продуктов сверхтонкого помола именно частицы оболочки и зародышей дают осадок в напитке.

Некоторые сепараторы оснащены росткоотбивочными устройствами, но обычно они малоэффективны. Чтобы получить какао-крупку с минимальным содержанием какаовеллы и зародышей, на выходе сепаратора рекомендуется избегать смешивания потоков ядер и оболочки какао-бобов. Наиболее крупные ядра какао-бобов содержат минимум какаовеллы и ростков. Ростки, как правило, очень твердые, но с помощью современных систем рафинирования их можно с успехом измельчить так, что на ре­цептуре большинства шоколадных изделий они не скажутся.

Путем настройки сепаратора или с помощью устройства отражающих экранов для отклонения шероховатых ядер какао-бобов от первых приемных лотков можно получить какао-крупку, содержащую менее 0,5% какаовеллы и совсем небольшое количество ростков. Для производства какао-порошка сверхтонкого помола это очень важно. У машин старого образца для дальнейшей очистки материала после выхода из сепаратора зачастую применяли повторное сепарирование с другими на­стройками.

Принципиальная схема сепаратора Ваиегте1з1ег приведна на рис. 2.9.

Из предыдущего описания видно, что процесс сепарирования требует регуляр­ного и тщательного контроля. Наличие какаовеллы в какао-крупке и какао-крупки в какаовелле следует проверять несколько раз в день. Также необходимо регулярно

Рис. 2.9. Принцип действия сепаратора:

1 — вибросито для отделения сломанных какао-бобов; 2 — дробилка с ударными вальцами; 3 — вибросито и

подача воздуха

Использовано с разрешения Bauermeister Maschinen Fabrik, г. Гамбург, ФРГ

проверять содержание какао-масла в какао-крупке в разных точках на выходе, так как эти данные позволяют судить о соотношении частиц какаовеллы и какао-круп­ки (исходя из того, что содержание какао-масла в какао-крупке — 54%, а в какаовелле — 2,5%).

Если технологический контроль осуществляется недостачно, доля готовой какао-крупки может снизиться до 80% (вместо 83-84%). Установлено, что каждый процент потерь какао-крупки дает удорожание продукции на 1,25%. Кроме того, со­держание фрагментов какаовеллы в какао-крупке более 1,5% может серьезно отра­зиться на качестве изделий.

Избыток мелких фрагментов какао-крупки или какаовеллы приводит к непол­ному выходу. При размере частиц 2 мм и менее машина не может определить разни­цу между какао-крупкой и какаовеллой, в связи с чем большое значение имеют тех­нологии обжарки и дробления какао-бобов. При хороших технологиях обжарки и сепарирования доля частиц какао-крупки размером более 3 мм должна составлять 85-90%.

Ниже мы приводим данные репрезентативных исследований фрагментов на разных выходах сепаратора. Как уже отмечалось выше, об эффективности сепари­рования и предшествующих технологических операций помогает судить регуляр­ный контроль проб.

Крупная какао-крупка:

Содержание влаги   2,0-3,5% (в зависимости от степени обжарки)

Содержание какао-масла  52,5-55,5%

Содержание какаовеллы   0,2-1,5%

Содержание ростков

Ниже представлен состав тщательно очищенного какао-боба, применяемого для производства какао и шоколада высшего качества.

Мелкая какао-крупка:

Содержание влаги   3,5-6,0%;

Содержание какао-масла  35,0-48,0%.

Мелкую какао-крупку, смешанную с некоторым количеством ростков и пыли, иногда подвергают дальнейшему сепарированию. «Остатки» чистой крупки могут быть использованы в производстве второсортного шоколада или какао-продуктов, а также включаются в состав смесей для шнекового прессования и экстракции.

Пыль какао-крупки:

Содержание влаги   3,8-7,5%;

Содержание какао-масла  30,0-36,0%.

Она не пригодна для производства шоколада и какао-продуктов, содержит час­тицы оболочек и ростков, может содержать до 1,5% крупицы какао-крупки. Приме­няется в составе смесей для шнекового прессования и экстракции.

Пыль какаовеллы, циклонная пыль:

Содержание влаги   7,0-9,0%;

Содержание какао-масла (включая жир 5,0-17,0%. какаовеллы оболочки)

Это очень неоднородный продукт, состоящий в основном из частиц какаовеллы и пыли какао-крупки, может содержать крупицу какао-крупки.

Не пригодна для питания людей, но в дальнейшем может быть разделена на пыль какаовеллы и пыль какао-крупки. Пригодна для использования в смеси для шнекового прессования и экстракции.

Какаовелла:

Содержание влаги 8,0-10,00%;

Содержание жира    2,0-3,0%.

Жиры какаовеллы отличаются по составу от какао-масла, и их свойства мы рас­смотрим ниже.

Какаовелла представляет небольшую коммерческую ценность, однако извест­ны попытки использовать этот побочный продукт. Если учесть, что мировой уро­жай какао-бобов составляет около 1 200 000 т в год, то доля какаовеллы составляет до 140 000 т.

В работе [15] было установлено присутствие в какаовелле витамина Б, что было впоследствии подтверждено в [16]. При добавлении какаовеллы в корма для коров было отмечено повышение содержания витамина Б в удоях. Использование какао­веллы в кормах для животных ограничено содержанием в них ядовитого для многих животных теобромина (особенно для птицы). Содержание теобромина не должно превышать 0,027 г на 1 кг массы тела [2].

На некоторых предприятиях какаовеллу используют в качестве дополнитель­ного топлива, а также как наполнитель для пластмасс. Какаовелла может служить компонентом удобрений благодаря содержанию в ней азота, калия и фосфора, а так­же органической природе, способствующей образованию гумуса.

Долгое время считалось, что какаовелла не представляет пищевой ценности для человека, будучи практически неперевариваемой из-за высокого содержания цел­люлозы, однако в последние годы пищевую клетчатку стали ценить как полезное для пищеварения средство.

В патенте [14] описан способ утилизации какаовеллы для производства пище­вой клетчатки. Содержание алкалоидов уменьшают в ходе мойки. Из-за высокого содержания целлюлозы выход клетчатки в три раза превышает содержание клет­чатки в ядре какао-бобов (из расчета на обезжиренный материал). Это важно для выявления какаовеллы в какао-порошке и в тех смесях, где она считается нежела­тельной [9]. Другой метод обнаружения какаовеллы («каменистая клетка») под­робно описан в [20].

Выжимки после шнекового пресса. Некоторые продукты сепарирования, опи­санные выше, подвергают воздействию шнекового (винтового) пресса, удаляя при этом часть какао-масла. В полученных выжимках содержание жира может быть снижено до 8%.

Остаточный жир, содержащий малую долю жира оболочки, можно экстрагиро­вать и использовать в производстве некоторых видов шоколада и кондитерских из­делий. Обезжиренные выжимки с остатками оболочек, как правило, уничтожают, но иногда их используют в удобрениях или для экстрагирования теобромина. Шне­ковые или экструзионные прессы мы рассмотрим ниже.

Измельчение какао-крупки. Какао тертое. Тепловая обработка

Существует много машин, перерабатывающих какао-крупку в какао тертое. Ядро какао-боба (какао-крупка) имеет клеточную структуру, содержащую какао- масло, при этом на долю какао-масла приходится около 55% состава. В процессе измельчения стенки клеток разрушаются, тепло от трения расплавляет какао-мас­ло, размер частиц остальных нежировых компонентов уменьшается и смесь посте­пенно становится более текучей. Вязкость какао тертого зависит от степени об­жарки какао-крупки перед измельчением, а также от содержания в какао-крупке влаги.

Белки какао-крупки в разной степени разрушаются во время обжарки, а в про­цессе измельчения может уменьшиться содержание влаги.

На протяжении многих лет оборудование представляло собой жерновые мель­ницы с тремя парами последовательно расположенных горизонтальных каменных жерновов. В каждой паре жерновов один (нижний) был фиксированным, а другой (верхний) — вращающимся. Степень помола и выход можно было регулировать пу­тем выбора расстояния между жерновами.

Какао-крупка и частично какао тертое подавались в центр жерновов и по мере их переноса к периферии проходило измельчение. Для улучшения измельчения в жерновах проделывались «дорожки», которые приходилось постоянно обновлять.

Ситуация улучшилась с внедрением алокситовых жерновов, подверженных мень­шему износу, а вскоре распространение получили специальные мельницы со сталь­ными дисками с пазами.

Первые модели представляли собой две дисковые мельницы, одна из которых предназначалась для приема и дробления какао-крупки, а вторая вырабатывала окончательный концентрат. В каждой мельнице имелся один фиксированный и один вращающийся стальной диск, а выход и степень измельчения можно было ме­нять, регулируя расстояние между ними.

В более поздней модели работали две вертикально смонтированные дисковые мельницы с двумя фиксированными и одним вращающимся диском, расстояние между которыми тоже менялось.

В первых мельницах какао тертое подвергалось воздействию очень высоких температур, в результате чего оно и извлеченное какао-масло приобретали сильно выраженные вкусо-ароматические свойства, что неприемлемо для изготовления шоколада с тонким ароматом, особенно молочного.

Современные мельницы для производства какао тертого оснащены горизон­тальными валками, расположенными в три ряда. Полностью или частично молотая какао-крупка поступает в центр верхнего валка и первая фракция размола какао тертого появляется на окружности валка. Она направляется в центр второго валка, с которого какао тертое переходит на третий валок мельницы для окончательного пе­ремалывания. Во избежание перегрева какао тертого предусмотрено охлаждение валков мельницы, а зазор между ними может точно регулироваться. Такие трехвал­ковые мельницы могут перерабатывать до 1000 кг какао-бобов/ч и производить при этом какао тертое очень тонкого помола (99%). Схема такой трехвалковой мельни­цы приведена на рис. 2.10.

Другой метод измельчения связан с использованием ударных или штифтовых мельниц, смонтированных над трехвалковой мельницой. Фото такого агрегата при­ведено на рис. 2.11.

Ударно-штифтовая мельница состоит из двух дисков со стальными штифтами (пальцами). Шнековый транспортер с регулируемой скоростью подает какао- крупку сверху на диски, вращающиеся в противоположных направлениях. Для уда­ления металлических частиц, которые могут оказаться в какао-крупке, устройство снабжено магнитом-металлоуловителем.

Скорость вращения дисков и расположение штифтов выбираются так, что вся какао-крупка превращается в какао тертое с размером твердых частиц от 90 до 120 мкм.

Затем какао тертое поступает в распределительную камеру с несколькими вы­пускными отверстиями, благодаря чему оно равномерно распределяется по длине питающего валка. Давление этого валка регулируется гидравлически, а охлаждаю­щая вода для всех валков термостатируется. Информация о работе всех элементов мельницы выводится на индикаторы, расположенные на боковой панели.

Технические аспекты измельчения какао-бобов в какао тертое подробно описа­ны в [5], где рассмотрены также преимущества комбинирования мельниц ударно­растирочного действия с последующим трехвалковым измельчителем. Утвержда­ется, что при этом достигается очень низкая вязкость какао тертого, которую невоз­можно обеспечить при одноэтапном измельчении.

Рис. 2.10. Трехвалковая мельница СМА для производства какао тертого:

1 — привод; 2 — серводвигатель; 3 — редуктор; 4 — нижняя пара валков; 5 — пневматический регулятор рас­стояния; 6,8 — выпускной желоб; 7 — центральная пара валков; 9 — нижний валок верхней пары; 10 — верх­ний валок верхней пары; 11 — питающий насос

Использовано с разрешения Lehmann Maschinen Fabrik Aalen Wurn, ФРГ

Рис. 2.11. Мельница для производства какао тертого МРН 411 Сапе и Montanan, г. Милан, Италия

Шариковые мельницы

К современным машинам, предназначенным для производства какао тертого из какао-крупки, относится шариковая мельница вертикальной конструкции. В ее ос­новании находится колонна, в которой расположены ротор и измельчающие шари­ки из специальной стали.

Сначала какао-крупку частично перемалывают в текучую массу с использова­нием одной из вышеописанных машин (обычно используют одну ударно-штиф­товую мельницу), и эта масса подается в основание цилиндра. Во время движения вверх по колонне она дополнительно растирается шариками, перемещаемыми вра­щающимся шпинделем и мешалками. По мере прохождения какао тертого через ко­лонну осуществляется последовательное измельчение его частиц, и наверху какао тертое отделяется от шариков с помощью специального экрана.

Мельница \Vieneroto. Эту шариковую мельницу широко применяют в местах вы­ращивания какао-бобов и их переработки в какао тертое, какао-масло или какао- порошок. Измельчающий эффект в мельнице достигается за счет движения шари­ков, их размера и скорости движения лопастей мешалки. На частицы какао-крупки между шариками действуют силы соударений и трения.

Мешалка вращается с относительно небольшой скоростью, так как в противном случае происходит износ шариков, лопастей мешалки и емкости. Шарики изготав­ливают из сверхпрочной стали, и при соблюдении заданной скорости и конструк­ции загрязнение какао тертого металлическими частицами будет пренебрежимо мало.

Конструкция мельницы \Vieneroto приведена на рис. 2.12; подробнее о ней см. [28]. Такие мельницы используют и в процессе производства шоколада (УПе- гсег-технология), что мы рассмотрим далее.

Рис. 2.12. Мельница Wieneroto И/45С Фирма Wiener and Со, Apparatenbouw b.v., г. Амстердам, Голландия.

[1] Какао тертое — это какао-крупка, измельченная с помощью механического процесса и не лишенная какой-либо части своего природного жира. — Примеч. ред.