1.Основні стадії очищення дифузійного соку у цукровому виробництві.

ШОКОЛАДНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Родина шоколадного дерева (Theobroma cacao) – тропическая Южная Америка и острова Мексиканского залива. Шоколадное дерево представляет собой красивое вечнозеленое растение высотой 10 -15м с блестящими крупными листьями. Цветки мелкие, розовые, выходят пучками из ствола. Это явление каулифлории (от лат.caulis – стебель и flos – цветок) встречается и у других растениях тропического леса и является биологической приспосабливаемостью к опылению бабочками. Бабочки летают невысоко и неспособны подняться до верхушек деревьев. Поэтому не все цветки опыляются, и дерево приносит лишь 20 – 50 плодовГотовые семена овально-сплюснутой формы, длиной 2 – 2,5 см, покрыты темно-коричневой, тонкой, хрупкой деревянистой оболочкой. Под оболочкой находится остаток эндосперма в виде тонкой пленочки, проникающей между складками мясистых семядолей.

Масло какао имеет приятный запах, твердую консистенцию светло-желтого цвета. Состоит из трех- и двухкислотных триглицеридов; содержит лауриновую, пальмитиновую (до 25%), стеариновую (до 34%), арахиновую (следы),олеиновую (до 43%), линолевую (2%) кислоты. Как мы можем видеть из приведенных данных, масло какао достаточно однородно по своему составу; каждая молекула триглицерида имеет один остаток олеиновой кислоты, связанный с центральным атомом углерода глицерина, а два других принадлежат либо стеариновой, либо ее ближайшему аналогу – пальмитиновой кислоте.

Основные фазы производства шоколада: обжарка какао-бобов, получение какао продуктов, приготовление шоколадной массы, фор­мирование шоколадных изделий, завертка и упаковка шоколадных изделий.

Получение какао продуктов

Сырьем для какао продуктов служат товарные какао-бобы. Бобы загружаются в приемную воронку 1, поднимаются норией 2 и подаются на автоматические весы 3

После взвешивания бобы поступают в сортировочно-очистительную машину. Отсор­тированные бобы скребковым транспортером загружаются в во­ронку нории 5, поднимаются ею вверх и с помощью скребкового транспортера 6 и распределительных устройств загружаются в два ряда железобетонных силосов 7 высотой 30 м. Из силосов какао-бобы через разгрузочные устройства подаются на два находящихся под ними транспортера 8. Транспортерами какао-бобы могут быть также направлены в воронку нории 5, и та­ким путем при необходимости может быть осуществлено переме­щение какао-бобов из одного силоса в другой.

Очистку и сортировку какао-бобов выполняют на очистительно-сортировочных машинах с отборочными транспортерами или на сепарационных очистительно-сортировочных машинах.

Термическая обработка (нагрев до 130—150° С) — одна из ос­новных операций, определяющая качество шоколадных изделий. Ее осуществляют на обжарочных или сушильных аппаратах 9. При термической обработке физико-химические свойства какао-бобов существенно изменяются: содержание влаги уменьшается с 6—8 до 2—3%. Вследствие уменьшения влажности оболочка какао-бо­бов делается хрупкой и хорошо отделяется от ядра, а само ядро дробится и измельчается.

Под действием высокой температуры бобы дезинфицируются, погибает зародыш, улучшается вкус и развивается характерный аромат какао-бобов. Удаляются присутствующие в какао-бобах летучие органические кислоты, и снижается содержание раство­ренных дубильных веществ (таннинов), в результате чего уменьшается кислый и терпкий вкус, свойственный сырым кaкao-бoбaм.

Разгрузка обжаренных и охлажденных какао-бобов осущест­вляется шлюзовым затвором 10. Под шлюзовым затвором расположен шнек 11, который удаляет какао-бобы из сушилки. Охлажденные до температуры 25—35°С какао-бобы поступают на дробильно-сортировочную машину 12. При охлаждении бобов содержащееся в них какао-масло сохраняется в твердом состоянии, что позволяет избежать замасливания и забивания сит.

Дробление какао-бобов в крупку-кусочки размером от 0,75 до 8 мм позволяет отделить отвеиванием малоценную оболочку от ядра. B оболочке содержится 3—5% жира, 15—18% клетчатки, 6,5—9% золы, белковые и дубильные вещества. Небольшое повы­шение содержания в оболочке жира обусловливается частичным переходом в нее какао-масла при обжарке.

При дроблении очень важно получить возможно больший вы­ход крупной крупки, так как отвеивание протекает наиболее эф­фективно в том случае, если плотность разделяемых частиц раз­лична. При содержании какаовеллы (оболочки) в крупке ухудшается вкус из­делий. Выход какао-крупки от массы сырых какао-бобов не должен превышать 81—83%. Влажность какао-крупки должна быть не более 3%. Содержание какаовеллы в получаемой круп­ке не превышает 1—1,5%. Однако наиболее очищенной является крупная крупка, прошедшая через сито с ячейками 5—8 мм (вы­ход приблизительно 70%) и используемая на приготовление плиточного шоколада и какао-порошка. Из более мелкой крупки при­готовляют конфетные массы и начинки. Во многих случаях какао-крупку не разделяют и перерабатывают ее целиком.

При получении какао-крупки образуется очень мелкая фракция (какаомель), представляющая собой мелкую крупку, засоренную какаовеллой, и фракцию какаовеллы с мелкими частицами крупки (содержание жира 10—30%).

Количество этой фракции не должно превышать 1,5%. Какаомель может смешиваться с какао-крупкой. В какао-бобах имеется также зародыш (или росток) длиной около 4 мм и толщиной 1 мм. В обжаренных бобах содержание ростка в среднем не превышает 0,8—0,9%. Он является мало­ценной и засоряющей ее частью. Зародыш удаляют на ситах.

Какао тертое

Первую часть какао тертого получают измельчением какао-крупки, при котором разрушаются клеточные стенки и заключен­ные внутри их какао-масло, белки и другие вещества освобожда­ются.

При измельчении существенно изменяется содержание дубиль­ных веществ в какао тертом; важное значение при этом имеет способ измельчения крупки. Этот процесс осуществляют обычно на восьмивалковых и комбинированных мельницах или на дезинтеграторных агрегатах 20 (см. рис.5). На дезинтеграторных агрегатах получают тонко измельченное го­рячее какао тертое и одновременно интенсивно продувают его воз­духом. При этом с воздухом уносятся пары воды и летучих кислот, масса хорошо гомогенизируется, вкус ее улучша­ется.

Дезинтегратор соединен с загрузочной воронкой, ниже которой расположен вибрационный дозатор 19. Измельченная дезинтегра­тором масса под действием центробежной силы и потока воздуха, поступающего от вентилятора через воздуховод и заслонку, направляется в охлаждающее устройство 21. Какао тертое охлажда­ется до 85—90° С и сливается в приемник 22.

Приемник соединен с шестеренчатым насосом 23, имеющим паро­вой обогрев. Во время работы агрегата он непрерывно перекачи­вает какао тертое в темперирующие сборники 24.

Воздух, выбрасываемый с массой какао тертого в охлаждаю­щее устройство, по трубопроводу направляется в циклон 18, где от него отделяются капельки какао тертого, увле­ченные воздухом из охлаждающего устройства. Последние, соби­раясь в конусной части циклона, по трубопроводу самотеком по­ступают обратно в сборник 22 какао тертого, а воздух поступает в верхнюю часть конденсатора 16. В нем конденсируются летучие кислоты, которые накапливаются в сборнике 17.

Из вентилятора 15 воздух поступает во второй циклон 14, где отделяются увлеченные воздушным потоком, капельки воды, соби­рающиеся в расположенном под циклоном приемнике 13. За час работы в нем накапливается до 1 л конденсата. Далее воздух по воздуховоду через регулирующую заслонку направляется в дезин­тегратор.

Дезинтеграторные агрегаты измельчают крупку влажностью до 4%. В получаемом какао тертом влажность уменьшается на 1 - 0,9%. Какао тертое хранят и обрабатывают в темперирующих сборни­ках - резервуарах цилиндрической формы вместимостью от 500 до 3000 л, снабженных мешалками и рубашками для обогрева. Ка­као тертое в разогретом состоянии (при температуре свыше 40° С) представляет собой суспензию — взвесь тонко измельченных твер­дых частиц в жидкости (какао-масло). Оставаясь в спокойном со­стоянии, оно быстро расслаивается и застывает при тем­пературе около 23° С. Переработка и транспортировка какао тер­того на производстве осуществляется только в нагретом состоянии. Для выработки шоколадных изделий требуется большое коли­чество какао-масла, которое получают, прессуя какао тертое на гидравлических. прессах. Твердый остаток, образующийся после прессования и называемый какао-жмыхом, перерабатывают в то­варный или производственный какао-порошок.

Для этого вторую часть крупки направляют на препарирование раствором поташа. Раствор разбавляется водой в смесителе 35. Из емкости 34 конвейером 33 и норией 32 крупка подается на весы 31. Отвешенная порция загружается в один из смесителей 30. В нем она обрабатывается в течение 80 мин при температуре 75—80° С.

Обработанная влажная крупка предварительно подсушивается в су­шилке 29, затем окончательно высушивается в шахтной сушилке 28 и через промежуточные сборники 27 поступает на комбиниро­ванные мельницы 26. Полученное какао тертое перекачивается в темперирующие сборники 25.

На рис.6 показана установка для отжатая какао-масла и раз­мола жмыха в какао-порошок. Какао тертое насосом 1 из темпе­рирующего сборника 25 (см. рис.5) перекачивается в дозатор 2 (см. рис.6), а оттуда в чаши пресса 3. Масло собирается в сбор­ник 4, а жмых охлаждается на конвейере 5. Затем дробилкой 6 он измельчается до кусков размером 20—30 мм. Куски охлаждаются в камере 7, а затем норией 14 подаются на мельницу 8. Полученный порошок охлаждается при транспор­тировке его воздухом в охладителе 13. С помощью классификато­ра 9 выделяют, порошок нужной дисперсности. Он осаждается в циклоне 10 и через шлюзовой затвор 11 поступает в сборник 12. Выход масла составляет 44—47% от массы какао тертого. При этом в жмыхе остается от 14 до 17% жира.

Шоколадная масса — это тонко измельченный полуфабрикат, полученный смешением сахарной пудры с какао тертым, какао-маслом и добавками. Из шоколадной массы без добавок готовится натуральный шо­колад. Наиболее распространенными добавками являются сухое молоко, сухие сливки, ядра орехов, кофе и др. Разновидностью шоколадной массы является шоколадная глазурь, или кувертюр. Ее большую текучесть получают путем увеличения жирности.

Шоколадная масса в зависимости от температуры может быть твердой и жидкой. По структуре жидкая шоколадная, масса - су­спензия, в которой дисперсионной средой является какао-масло, а дисперсной фазой — сахарная пудра и твердые частицы тертого какао. Качество шоколадных масс определяется дисперсностью. Под дисперсностью понимается доля частиц с размером до 20 мкм в общем количестве твердых частиц. Так например, обык­новенная шоколадная масса без добавок и с добавками содержит 92% частиц размером до 30 мкм. Ее дисперсность 92%.

Десертная шоколадная масса без добавок имеет дисперсность не менее 97%, а с добавками — 96%. Шоколадные массы готовятся на механизированных поточных линиях как с объемной дозировкой, так и с дозировкой компонентов по массе.

На рис. 7 показана механизированная поточная линия производства обыкновенной шоколадной массы.

Ленточным дозатором 1 в микромельницу 2 подается сахар песок. Мельница измельчает песок в пудру, которая поступает по трубе 3 в обогреваемый смеситель 4. Туда же плунжерные дозаторы подают какао тертое и часть какао-масла. В смесителе компоненты тщательно перемешиваются, образуя однородную тестообразную массу с температурой не выше 40°С и жирностью до 28%. Она непрерывно выходит на стальную ленту 6 и с помощью шиберов 5 распределяется на быстроходные пятивалковые мельницы 7. Мельницы измельчают частицы дисперсной фазы, увеличивая общую поверхность частиц. На этой увеличенной поверхности адсорбируется свободное какао-масло, от чего масса становится как бы «сухой». «Сухая», легко комкующаяся при сжатии ее пальцами масса с верхнего валка мельниц ссыпается на стальную ленту 8 и транспортируется в коншмашины 9. Коншмашина обра­батывает (конширует) порцию шоколадной массы длительное время, т. е. она является маши­ной периодического действия. В процессе конширования в шо­коладную массу вводится вто­рая часть какао-масла, полагаю­щаяся по рецептуре. Иногда вхо­дят в коншмашину очень неболь­шое количество поверхностно-активного вещества, например лецитина и ароматизатор.

После конширования шоко­ладная масса перекачивается в темперирующие сборники 10. В них она хранится, постепенно охлаждается с температуры 75 - 55° С до температуры хранения 50 - 40° С и при этой температу­ре хранится при энергичном пе­ремешивании. Энергичное пере­мешивание предотвращает рас­слаивание суспензии. В шоколадной массе, состоящей только из двух компонентов: какао тертого и сахара, все какао продукты находятся в массе.

В шоколадной массе, содержащей чистое масло, нет жмыха, который получается при отжатии вводимого масла. Поэтому трехкомпонентная шоколадная масса не содержит все какао продукты. Чем больше в массу добавлено масла, тем больше получается жмыха, не используемого в составе шоколадной массы. Доля получаемого жмыха зависит от доли какао-масла, вводимого в шоколадную массу.

Получение шоколада и шоколадных конфет

Шоколадная масса есть полуфабрикат, полученный смешение сахарной пудры с какао тертым, какао-маслом и добавками. Шоколадная масса в зависимости от температуры может быть твердой и жидкой. При температуре выше 32° С шоколадная масса жидкая. По структуре жидкая шоколадная масса — суспензия, дисперсионной средой которой является какао-масло, а дисперсной фазой — сахарная пудра и твердые частицы какао тертого.

Из жидкой шоколадной массы изделия получаю отливкой в формы, преимущественно металлические. Для хорошего заполнения формы желательно иметь массу с небольшой вязкостью. Вязкость жидкой шоколадной массы зависит от доли какао-масла и температуры. Долю какао-масла в шоколадной масс стремятся иметь минимально возможной. Согласно унифицированным рецептурам доля какао-масла 0,35. Какао-масло обладает полиморфизмом. Полиморфизм проявляется в способно­сти какао-масла к образованию различных кристаллических форм при сохранении химического состава неизменным. При этом для каждой кристаллической формы характерны свои физические свой­ства: температура плавления, пластичность, плотность и др. В готовых изделиях, способных к хранению, какао-масло должно находиться только в стабильной β-форме. Поэтому формованию предшествует процесс темперирования шоколадной массы.

Темперирование шоколадной массы. Молекулы какао-масла при кристаллизации из расплава могут упаковываться шестью различными способами, т.е. имеется шесть кристаллических модификаций. Причем каждая кристаллическая модификация имеет свою четкую температуру плавления. Из этих шести модификаций только так называемая β-модификация термодинамически устойчива, все остальные не устойчивы и со временем переходят в β-модификацию. Это явления называется жировым поседением - самопроизвольный переход нестабильных твердых форм какао-масла в стабильную кристаллическую форму с образованием на поверхности изделия кристаллов какао-масла. Серый налет на поверхности производит впечатление плесени, хотя такая масса совершенно доброкачественная и без­вредная. Таким образом, целью темперирования является устранение жирового поседения шоколада. Жировое поседение не возникает, если в объеме массы равномерно созданы кристаллы устойчивой β-формы какао-масла. Темперирование - это создание центров кристаллизации какао-масла во всем объеме. Достигается это охлаждением массы до температуры начала затвер­девания, т. е. 34° С, с определенной скоростью при энергичном пере­мешивании. Несоблюдение этого условия вызывает жировое поседение шоколада. Для этого шоколадную массу довольно быстро охлаждают до 33° С, а затем медленно снижают темпера­туру до 30° С при интенсивном перемешивании. При температуре 30° С массу выдерживают, не прекращая перемешивание. Темперирование шоколадной массы производится в автоматизированных темперирующих машинах, которые пра­вильно называть кристаллизаторами непрерывного действия. Предпочтительнее темперирование шоколадной массы производить на автоматизированных многозонных темперирующих машинах. В них темперирование масс протекает непрерывно в очень тонком слое при весьма интенсивном перемешивании. Схема трехзонной темпе­рирующей машины показана на рис.8.

В воронку 5 или корытообразный сосуд с мешалкой 6 и рубаш­кой 4 загружают шоколадную массу с температурой не более 50° С. Мешалка выравнивает температуру шоколадной массы и устраня­ет расслаивание массы по плотности. Из во­ронки шоколадная масса захватывается шнеком 7 и перемещается по составному горизонтальному цилиндру 8. Температура массы регистрируется в конце первой и второй зон датчиками 9 с указы­вающими приборами 3, имеющими задающую стрелку 1 и указы­вающую 2. Третий прибор указывает температуру воды, циркули­рующую как в рубашке третьей зоны, так и в рубашке отводной трубы 12. Датчики 9 управляют автоматическими клапанами, по­дающими холодную воду в рубашку соответствующей зоны при достижении заданной температуры шоколадной массы.

Кранами 10 и 11 или трехходовым краном можно по желанию оттемперированную шоколадную массу направить по трубе 2 в отливочный ав­томат или вернуть в воронку машины.

В последнее время применяют циклотермическое темперирование шоколадной массы, предназначенной для глазиро­вания изделий. При циклотермическом темперировании темпера­тура плавления какао-масла повышена по сравнению с его тем­пературой плавления при обычном способе темперирования на 1°С или немного больше. В связи с этим в обрабатываемой новым способом шоколадной массе образуются кристаллы какао-масла преимущественно в стабильной β-форме.

Отливка плиточного шоколада. Отливка плиточного шоколада производится на плиточных автоматах в формы. Они изготовляются из нержавеющей стали или мягкой малоуглеродистой стали, покрытой с одной стороны тонким слоем никеля (платиноль). Формы шарнирно укрепленные на цепях транспортера, вначале подо­греваются до температуры шоко­ладной массы, т.е. 30—31° С, лам­пами инфракрасного обогрева ли­бо теплым воздухом. Подогретые формы подаются к отливочным ма­шинам. В ее обогреваемую ворон­ку поступает оттемперированная шоколадная масса с температурой 30°С. Температура массы не должна изменяться до заполнения форм. Шоколадная масса имеет значительное предельное напряжение сдвига, большую плотность и поэтому не может растекаться по мелкой, но широкой форме. Равномерность заполнения формы достигается тем, что у отливочной машины насадки не цилиндрические, а овальные. Из них выдав­ливается лента шоколадной массы шириною, примерно равной ширине формы. При поступлении массы форма имеет горизонталь­ное перемещение относительно насадок. Этим достигается равно­мерность заполнения формы по ее длине. Когда лента массы ло­жится в форму, то воздух из углублений на дне формы выйти не может. Воздушные пузырьки не обладают достаточной подъемной силой, чтобы пробиться через слой массы. Для удаления пузырьков воздуха заполненные шоколадной массой фор­мы подвергаются вибрации с частотой 33 Гц на транспортере с вибраторами. Для устранения подбрасывания форм при колебаниях они перемещаются по поверхности постоянных магнитов. Вибротранспортер заключен в деревянный кожух с шумоизоляцией. Вибрация приводит к разрушению внутренней структуры массы и, как следствие, к понижению предельного напряжения и вязкости. В случае вибрации высота, при которой масса растека­ется. После удаления воздуха со дна формы масса заполнит рисунок на дне формы. Затем формы попадают в холодильную камеру. В ней происходят кристаллизация какао-масла и охлаждение затвердевшей плитки. Кристаллизация какао-масла сопровождается выделением скрытой теплоты крис­таллизации, равной 126 кДж/кг. Чем ниже температура воздуха в холодильной камере, тем мельче получаются кристаллы устойчивой β-формы какао-масла, а их распределение в массе равномернee. При низкой температуре воздуха изделие имеет блестящую зеркальную поверхность. Оно становится хрупким, имеющим нежный тающий вкус и однородным в изломе. По окончании кристаллизации охлаждение целесообразно проводить воздухом на 1 — 1°С выше точки росы в помещении цеха. Это позволяет избежать сахарного поседения шоколада. Сахарное поседение — это образование на поверхности изделия налета из мелких- разветвленных кристаллов сахара. Если вышедшая из холодильной камеры плиткa имеет температуру ниже точки росы для воздуха в цехе, тона еe поверхности конденсируется из воздуха влага. В конденсате растворяется сахар, содержащийся в поверхностном слое. После нагрева изделия влага с поверхности испаряется, а растворенный в ней сахар выкристаллизовывается, отчего поверхность приобретает неприятный серый цвет.

В верхней части холодильной камеры температура охлаждаю­щего воздуха 6—8° С, а в нижней — около 12° С. Общая длительность пребывания изделий в шкафу 15—25 мин. Здесь, многократно меняя направление движения, формы с изде­лиями постепенно поднимаются вверх, а затем по вертикальной ветви опускаются вниз. При движении на нижней горизонтальной ветви формы в перевернутом положении подвергаются вибрации. Она способствует выпадению изделий из формы на пластины, шарнирно соединенные с цепью транспортера. При правильно проведенном темперировании шоколад­ной массы перед отливкой плитки даже без вибрации выпадают из форм, так как при затвердевании имеют наибольшую усадку. Она зависит от доли какао-масла. Шоколадная масса, содержа­щая 35% какао-масла, имеет усадку около 2,4%. Плохо оттемперированная масса пристает к стенкам формы и лопается при из­влечении. Извлеченные из форм изделия обдуваются воздухом, температура которого несколько выше точки росы для воздуха в цехе. Транспортер подает плитки к ленточным питателям заверточных автоматов.