Производство какао-порошка

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

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

Какао-порошок производят путем тонкого измельчения какао-жмыха, который получают при частичном отжатии от какао тертого какао-масла.

Товарный какао-порошок предназначен для приготовления напит­ка какао. Этот напиток имеет приятный характерный аромат и вкус и значительную питательность. Однако в отличие от других напитков, например, чая или кофе, какао-порошок практически не растворяется в воде и содержит очень мало экстрактивных веществ.

При смешивании с водой какао-порошок образует суспензию (взвесь твердых частиц в воде или в молоке). Качество суспензии оце­нивается в значительной степени по ее стабильности. Стабильность суспензии зависит от размера частиц какао-порошка, находящихся во взвешенном состоянии. Стойкость суспензии какао-порошка возрастает, если какао-порошок получают из какао-крупки или какао тертого, кото­рые предварительно были подвергнуты специальной щелочной обра­ботке. Образующиеся при такой обработке различные вещества, и в первую очередь соли жирных кислот, увеличивают стойкость суспен­зии, замедляя оседание частиц какао. При этом какао-порошок получает­ся ярко-коричневого цвета, приятного вкуса и аромата.

Под воздействием щелочных солей в какао-крупке и какао тертом происходят сложные физико-химические изменения: нейтрализуются кислоты, изменяются дубильные, белковые, красящие и ароматические вещества. Кроме того, происходит гидролиз клетчатки, что облегчает выделение какао-масла при прессовании. Обработку ведут раствором карбоната калия, или раствором гидрокарбоната натрия, или просто во­дой без введения солей. Реже используют карбонат аммония, оксид магния, гидрокарбонат калия, карбонат натрия и т. д. Наиболее эффек­тивной является обработка карбонатом калия (поташем).

Независимо от используемого реагента pH обработанного продукта не должен превышать 7,2.

Обработка какао тертого. Эту обработку производят следующим образом. Раствор реагента или воду нагревают до 80° С и подают в вакуумконш, который предварительно загружают разогретым до 80-85° С какао тертым. Количество раствора или воды должно составлять 10-15% к массе какао тертого. Массу непрерывно перемешивают в те­чение 1 ч без вакуума, а затем подключают вакуум и продолжают пере­мешивать 5-8 ч. Под влиянием введенного раствора щелочной соли или воды вязкость массы значительно повышается. Однако в процессе пе­ремешивания влага испаряется и влажность обрабатываемого какао тер­того постепенно снижается и доходит до 1,0-1,2%. После удаления вла­ги вязкость какао тертого уменьшается. В процессе обработки при вы­мешивании при повышенной температуре вместе с водой улетучивают­ся летучие кислоты. Это ведет к улучшению вкуса и аромата. По этой причине, а главным образом в результате введения щелочных солей, значение pH какао тертого повышается и достигает 7,0-7,1. Под воздей­ствием такой обработки структура клеток какао тертого разрушается.

Это облегчает в дальнейшем отпрессовывание какао-масла, сокра­щает продолжительность процесса прессования и в конечном счете уве­личивает выход какао-масла. Обработанное какао тертое направляют на прессование.

Обработка какао-крупки. Эту обработку производят на установ­ке, технологическая схема которой показана на рис. 5.14. Подлежащая обработке какао-крупка непосредственно из дробильно-сортировочной машины подается пневматически и накапливается в расходном бункере 8, который оборудован пневматическим вибратором. Для обработки ка­као-крупка дозируется отдельными порциями автовесами 7 и через во­ронку 9 поступает в один из реакторов 11, который оборудован мешал­кой. Концентрированный раствор поташа и вода насосом 4 из емкостей 5 и 3 подаются в смеситель 6.

Подготовленный раствор реагента температурой 80-85° С поступает в реактор 11 через автоматический вентиль 10. Количество реагента должно соответствовать массе порции какао-крупки. На 100 кг какао- крупки вводят 1,5-2,0 кг реагента, растворенного в 25-30 л воды.

Продолжительность обработки составляет около 60 мин. Процесс ве­дут при температуре 80-85° С. За это время какао-крупка набухает, впи­тывая практически всю жидкость. Влажность ее повышается до 20-25%. Три реактора обеспечивают непрерывность процесса. Они загружаются поочередно с интервалом в 20 мин. Препарированная какао-крупка посту­пает в приемник 2, оборудованный водяной рубашкой. Здесь какао-крупка выдерживается около 15 мин и шнеком 1 подается на подсушку в паровую сушилку ленточного типа непрерывного действия 12. В этой сушилке влажность какао-крупки снижается на 3-5%. Подсушенная какао-крупка пневматически подается в циклон 16, из которого при помощи шнека 15 поступает на окончательную сушку в вертикальные шахтные сушилки 14. Сушка производится горячим воздухом температурой около 120° С. Массовая доля влаги какао-крупки после сушки 1,5-2,0%. Высушенная какао- крупка шнеком 13 подается в загрузочную воронку и пневматически - в циклон 77 и далее шнеком 18 - в накопительные емкости 19, откуда по­ступает на переработку в какао тертое и на прессование.

Н

Рис. 5.14. Схема обработки какао-крупки

/

5 4 3

а некоторых предприятиях обрабатывают не какао тертое или какао-крупку, а какао-жмых. Наряду с щелочными солями или вместо них проводят обработку поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Прессование какао тертого. В процессе прессования какао тертое разделяют на два продукта: какао-масло и какао-жмых.

Рецептурами большинства шоколадных масс предусмотрено вве­дение большого количества какао-масла. Его доля настолько велика, что практически только 1/₃ какао тертого, получающегося из какао-бобов, идет непосредственно в шоколадную массу, а ²/₃ какао тертого прихо­дится использовать для получения какао-масла. В связи с этим эконо­мичность проведения процесса прессования имеет большое значение.

К какао тертому, направляемому на прессование, предъявляют не­сколько иные требования, нежели к какао тертому, используемому для приготовления шоколадных масс. Это объясняется тем, что полученный в дальнейшем из какао-жмыха какао-порошок должен иметь высокие вкусовые и ароматические свойства, тонкую дисперсность и давать стойкую суспензию при приготовлении напитка. Кроме того, на совре­менных гидравлических прессах процесс прессования наиболее эффек­тивно осуществляют при минимальной массовой доле влаги в какао тертом (около 1%). Получение какао тертого с такой влажностью непо­средственно при обжарке создает значительные трудности, так как при­водит к увеличению продолжительности и повышению температуры обжарки, сопровождаемому образованием нежелательных привкуса и запаха. Наряду с этим какао тертое, направляемое на прессование, должно иметь высокую дисперсность, так как в хорошо диспергирован­ном какао тертом лучше вскрыта клеточная ткань, и процесс прессова­ния протекает более эффективно. Кроме того, чем выше дисперсность какао тертого, тем выше дисперсность получаемого из него какао- порошка. По этой причине степень измельчения какао тертого (массо­вая доля частиц мельче 35 нм) должна быть не менее 90%. Какао тертое, предназначенное для прессования, необходимо предварительно дли­тельное время вымешивать при температуре 80-85° С, а перед подачей на пресс разогревать до температуры 90-95° С.

Процесс прессования на крупных кондитерских предприятиях осу­ществляют на автоматических высокопроизводительных гидропрессо­вых установках. Рабочее давление в конце прессования на таких прессах достигает 50 МПа. Использование такого большого давления требует особой подготовки как какао тертого, так и обслуживающего персонала.

Гидропрессовые установки состоят из гидравлического пресса (вертикального или горизонтального), дозатора какао тертого, гидрав­лического насоса высокого давления и пульта управления. Установки с горизонтальным прессом дополнительно снабжаются устройствами для приема и транспортирования какао-жмыха.

Гидравлический пресс обычно имеет 3, 6, 14 или 22 рабочие камеры (чаши), расположенные друг над другом (вертикальный пресс) или одна за другой (горизонтальный пресс). Рабочая камера представляет собой цилиндр, закрытый с торцов фильтрующими элементами, один из кото­рых может входить внутрь, создавая давление на какао тертое. Фильт­рующие элементы состоят из мелкой тканой металлической сетки, опи­рающейся на дренажную сетку с пробивными отверстиями, которая, в свою очередь, опирается на диск с отверстиями и концентрическими канавками. Наличие фильтров с обеих сторон чаши создает благоприят­ные условия для двустороннего отвода какао-масла из рабочей камеры.

При работе горизонтального пресса осуществляется три последо­вательных цикла (/, II, ПГ). Первый цикл (7) - заполнение чаш 5 пресса какао тертым (рис. 5.15).

.

К

/ - заполнение рабочих камер какао тертым; II - отжатие какао- масла; III — извлечение какао- жмыха из рабочих камер

акао-масло извлекается при температуре 90-100° С. Для под­держания этой температуры прес­совые столы обогревают паром под давлением 0,2-0,25 МПа.

Образовавшийся какао-жмых отводится по транспортеру и ис­пользуется для получения какао- порошка.

Какао-масло, полученное в результате прессования, иногда содер­жит мелкие частицы какао тертого. Если оно предназначено для исполь­зования вне фабрики (фармакопея и т. п.), то его очищают отстаиванием или фильтрованием. Какао-масло, используемое для производства шо­колада, обычно не очищают.

Выход какао-масла В (в %) можно рассчитать по формуле 5.4. Он зависит от массовой доли какао-масла в используемой партии какао тертого и от массовой доли его в получаемом жмыхе:

.

В = 100(М_Т-М_ж) / (100 - М_ж), (5.4)

где М_г - массовая доля какао-масла в какао тертом, %; М_ж- - массовая доля какао-масла в какао-жмыхе, %.

Фактически выход какао-масла получается несколько ниже, так как формула (5.4) не учитывает неизбежные безвозвратные потери, которые в соответствии с рецептурами не должны превышать 0,3%.

Иногда требуется вычислить расчетную массовую долю какао- масла, остающегося в жмыхе, М_ж в зависимости от заданного выхода какао-масла В и массовой доли жира в какао тертом М_т. Такой расчет ведут по формуле:

М_ж= 100(M_т-B)/(100-B). (5.5)

Обозначения те же, что и в формуле (5.4).

Для кондитерских фабрик, перерабатывающих какао-бобы, выход какао-масла в зависимости от остаточной массовой доли жира в какао- жмыхе регламентирован специальной инструкцией и составляет при массовой доли жира в какао-жмыхе 15% - 45,9%, а при 12% - 47,7%.

Для получения большего выхода какао-масла и, следовательно, меньшего содержания жира в жмыхе приходится значительно увеличи­вать продолжительность процесса прессования. Так, если в жмыхе оста­лось 16-18% жира, то прессование продолжают всего 12-13 мин, если 10-12%, то 20-22 мин, а для того чтобы довести остаточную долю жира в жмыхе до 8-10%, требуется уже около 30 мин. Производительность пресса при этом снижается более чем в два раза.

Применяют и другие способы прессования - используют шнековые прессы. При этом полу­чаемое масло засорено мелкими твердыми частицами, которые отделяют от масла центрифугированием. Жмых, полученный на шнековом прессе, измельчают и извлекают гексаном остаточное какао-масло на экстракци­онной установке. Полученное масло дезодорируют.

Измельчение какао-жмыха и получение какао-порошка. Какао- жмых выходит из прессов в виде дисков диаметром 40-45 см, толщиной 5-6 см и массой 8-12 кг. Эти диски состоят из прочно сцементирован­ных мельчайших частичек обезжиренного какао тертого.

Диски какао-жмыха охлаждают до температуры 35-40° С и грубо измельчают в жмыходробилке на отдельные гранулы размером 20-25 мм. Охлаждение при измельчении какао-жмыха необходимо в связи с тем, что содержащееся в нем какао-масло при высокой температуре находится в жидком состоянии и замасливает рабочие органы машины. При охлаж­дении механическая прочность жмыха возрастает. Она увеличивается и при снижении в какао-жмыхе доли жира. Размол такого жмыха происхо­дит труднее. Измельчение производят на дробилках, снабженных валками с крупными зубьями. Охлажденные гранулы жмыха подаются в измель­чающий агрегат. Для размола и сепарации какао-порошка используют агрегаты различной конструкции, имеющие систему сепарации какао- порошка по размерам частиц. Используются системы с механической сепарацией (просеиванием) и с воздушной сепарацией. Наиболее совер­шенными являются какаоразмольные агрегаты с воздушной сепарацией.

.

Рис. 5.16. Размольный агрегат для какао-порошка с теплообменником «труба в трубе»

Готовый какао-порошок расфасовывают для розничной торговли в банки или пачки по 50 и 100 г, а для общественного питания - в бумаж­ные пакеты или пакеты из полиэтиленовой пленки, а также в фанерные ящики или бочонки вместимостью не более 5 кг.

Фасование производят на специальных автоматах. Автоматы рас­фасовывают какао-порошок в упаковку, состоящую из внутреннего па­кета (подпергамент) и наружной красочной этикетки - высечки из кар­тона, складываемых автоматом в пачку прямоугольной формы.

Предназначенный для фасования какао-порошок поступает в меха­низм, заполняющий пачки. После контрольного взвешивания и уплот­нения содержимого пачки автоматически происходит отгибание клапа­нов, нанесение клея и закрывание клапанов. Некоторые автоматы обо­рудуют специальным устройством для контроля и регулирования массы расфасовываемого какао-порошка. Устройство, снабженное электрон­ным управлением, позволяет вести фасование с минимальными откло­нениями (±1 г). Расфасованный какао-порошок упаковывают в наруж­ную тару - ящики из гофрированного картона или деревянные.

В соответствии со стандартом к какао-порошку по качеству предъ­являют следующие требования. Внешний вид - порошок от светло- коричневого до темно-коричневого цвета. Вкус и аромат - свойственные какао-порошку, без посторонних привкусов и запахов. Массовая доля влаги не более 6%. Показатель pH не более 7,1. Кроме того, нормируется массовая доля жира и золы, а также степень измельчения и дисперсность.

Какао-порошок хранят в сухих чистых, хорошо проветриваемых складах, при температуре 18±3° С и относительной влажности воздуха не выше 75%. При этих условиях срок хранения при фасовании: в жес­тяные банки - 12 мес, в пачки или пакеты из полимерной пленки или в комбинированные банки - 6 мес, в бумажные пакеты - 3 мес.

В производстве шоколада и какао-порошка образуются отходы, значительную часть из которых используют в производстве. При работе сортировочной машины образуется около 1,75% ломаных и склеенных какао-бобов, которые полностью используют в производстве. Здесь же образуется около 0,3% неиспользуемых отходов в виде пыли, волокон, камешков и т. п. Наибольшее количество отходов образуется на стадии дробления обжаренных какао-бобов в виде какаовеллы. Среднее содер­жание ее составляет около 11,5%. Оболочку (какаовеллу) применяют в размолотом виде для изготовления жировой глазури. Ее можно исполь­зовать для производства теобромина. Отходы, получающиеся при фор­мовании шоколада, его транспортировании и завертывании, в большей своей части используют в производстве. Не используют санитарный брак, к которому относят кусочки шоколада, подбираемые с пола, смет с пола какао-порошка и сахарной пудры.