11 Шнековое прессование

Экструзионные, шнековые или винтовые прессы широко применяются при переработке масличных культур, где ключевую роль играет выход готового растительного масла или жира. Их также применяют для производства какао-масла из цельных какао-бобов и смесей из мелкой какао-крупки, размольной пыли от ядер какао-бобов и незрелых какао-бобов. Иногда прессованию подвергают полностью сепарированные цельные какао-бобы. В этом случае какао-жмых используют для производства шоколадных покрытий, в нем не должно содержаться какаовеллы, а содержание какао-масла должно быть минимальным.

Принцип работы шнекового пресса (рис. 13) основан на выталкивании им прессованного продукта в сужающуюся трубку. В этой трубке по всей длине расположены узкие отверстия, а заканчивается она регулируемым конусом. Проходящая через пресс масса подвергается воздействию сил сдвига и возрастающего давления, и какао-масло выталкивается через отверстия трубки. Какао-жмых выходит через зазор в конце пресса в форме толстых пластов или «хлопьев». В какао-масле содержится некоторое количество тонко размолотых частиц какао-порошка, в связи с чем его следует фильтровать или сепарировать на центрифуге.

Подаваемый в пресс материал для его размягчения и облегчения выделения какао-масла под воздействием сил сдвига обрабатывают паром. При таком процессе экструзии можно снизить содержание какао-масла в какао-жмыхе до 8-9%.

Какао-жмых можно измельчить и использовать в качестве ингредиента в производстве шоколадных покрытий и кондитерских изделий. В этом случае какао-порошок следует производить из хорошо сепарированной какао-крупки. Если же какао-жмых получают из цельных какао-бобов или продуктов сепарирования, в которых присутствуют частицы какаовеллы, для экстрагирования можно использовать растворители.

При воздействии сил сдвига в шнековом прессе образуется какао-порошок с различными физическими свойствами. Его структура такова, что он обладает лучшей впитывающей способностью, чем какао-порошок, получающийся при использовании гидравлических прессов, что следует учитывать в приготовлении напитков на основе какао.

Рисунок 13 – Шнековый пресс

12 Измельчение какао-жмыха

Выше мы рассмотрели некоторые методы производства какао-жмыха, и, получив различные его типы, пора обратиться к вопросу измельчения какао-жмыха до тонкомолотого какао-порошка.

В ходе гидравлического прессования частицы какао-массы и остаточное какао-масло плотно слипаются. Пористые прессованные брикеты цилиндрической формы (особенно с низким содержанием какао-масла) становятся очень твердыми, и сначала их нужно пропустить через дробилку, состоящую обычно из зубчатых вращающихся вальцов, дробящих какао-жмых на небольшие комки размером не больше горошины (так называемый «крупнодробленый какао-жмых»).

Затем эту комковатую массу пропускают через ударные мельницы или зубчатые дробилки с воздуходувками, барабанными отборниками и циклонами.

Измельчение какао-жмыха в тонкий какао-порошок сопряжено с некоторыми проблемами, не связанными с измельчением минеральных веществ или органических соединений типа сахара:

1. Истинный размер частиц какао-порошка достигается при измельчении какао тертого. С помощью мельницы тонкого измельчения можно лишь уменьшить размер комков какао-жмыха, образовавшихся при гидравлическом прессовании, и поэтому для производства качественного какао-порошка большое значение имеет тонкое измельчение какао тертого.

2. Из-за наличия в какао-порошке какао-масла во время измельчения необходимо использовать воздушное охлаждение. Если температура какао-порошка поднимется выше 34 °С, какао-масло растопится, что повлечет слипание частиц и сбои в работе оборудования.

При температуре ниже 34 °С некоторые глицериновые фракции какао-масла плавятся, и несмотря на то что какао-порошок пройдет через мельницы, в нем будут присутствовать нестабильные жиры (жирные кислоты), придающие какао-порошку сероватый цвет и приводящие к его комкованию.

Это наиболее характерно для какао-порошков с высоким содержанием какао-масла - при содержании жира менее 20% требования к охлаждению не так суровы. Цвет какао-порошка имеет значение прежде всего тогда, когда он предназначен для изготовления какао-напитка и требуется хороший внешний вид какао-порошка внутри упаковки. Меньшую роль он играет при оптовых поставках сырья для изготовления шоколадной глазури, кондитерских изделий и выпечки. В этом случае доминирующим фактором становится устойчивый цвет, достигаемый в ходе алкализации. Для получения хорошего цвета какао-порошка лучшими условиями работы для мельницы тонкого измельчения какао-жмыха считаются те, при которых какао-масло в процессе измельчения кристаллизуется и затвердевает. Это влечет за собой поддержание определенного диапазона температур и скорости подачи какао-жмыха в мельницу тонкого измельчения. Температура какао-жмыха должна быть выше точки плавления какао-масла, например 43-45 °С, а охлаждение и скорость подачи должны обеспечивать температуру какао-порошка на выходе мельницы 21-24 °С. В зависимости от типа мельницы возможны некоторые отклонения от приведенныхвыше температур на входе, но для обеспечения хорошего, стабильного цвета температура какао-порошка должна регулироваться очень точно.

3. Охлаждающий воздух должен быть сухим (относительная влажность в мельнице - 50-60%). В противном случае какао-порошок получится с высоким содержанием влаги и вследствие развития плесени на некоторых участках мельницы могут возникнуть проблемы микробиологического характера. С другой стороны, слишком сухой воздух может способствовать аккумуляции на частицах какао-порошка статического электричества, что затруднит работу упаковочных машин. Эта проблема чаще всего возникает в регионах с сухим климатом.

Очевидно, что воздух не должен содержать посторонних запахов, так как какао-порошок легко впитывает летучие ароматические соединения.

Подача какао-жмыха в современных установках производится дистанционно с помощью электромагнитного дозатора с регулируемой подачей, оснащенного магнитным устройством для извлечения инородных железосодержащих веществ.

В мельнице какао-жмых подвергается дроблению двумя дисками, один из которых вращается с очень высокой скоростью. Эти диски оснащены измельчающими стальными штифтами, расположенными так, что они способствуют попаданию частиц в зону перемалывания. В конструкции мельниц предусмотрены полые стенки, обеспечивающие работу системы охлаждения. По окончании измельчения какао-порошок захватывается воздушным потоком и направляется в охлаждающий трубопровод.

Охлаждающая жидкость циркулирует по трубам, расположенным в полых стенках мельницы. Их длина от мельницы до циклонного сепаратора зависит от системы охлаждения и партий какао-порошка, проходящего по трубкам, обусловливая степень темперирования какао-порошка и фиксацию его цвета. Конечный продукт отделяется от воздушной массы в циклоне, и воздух возвращается в систему рециркуляции.

К последним разработкам, позволяющим получать какао-порошок хорошего цвета и предотвращать его слипание, относится стабилизатор Сапе and Montanan ISC, представляющий собой цилиндр с подводом охлаждающего воздуха снизу. Этот воздух обдувает буквально каждую частицу, тем самым флюидизируя порошок.

Схема одной из новейших систем измельчения, охлаждения и стабилизации порошка в потоке представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 – Система охлаждения и стабилизирования порошка

1 - подача крупнодробленого какао-жмыха;

2 - детектор металлов;

3 - штифтовая мельница;

4 - воздушное охлаждение;

5 - охлаждение какао-порошка;

6 - циклон;

7 - самоочищающийся фильтр;

8 - вентилятор;

9 - пневмотранспортер с воздушным охлаждением;

10 - стабилизатор псевдоожиженного слоя;

11 - воздухоохладитель псевдоожиженного слоя;

12 - наполнение и взвешивание мешков

Степень измельчения какао-порошка

После достижения нужного аромата и цвета какао-порошка следующим по важности его свойством является степень измельчения, так как при его растворении в воде или молоке крупные частицы быстро оседают, образуя нежелательный осадок. Такие частицы также будут заметны в молочных напитках или в мороженом.

При производстве кондитерских и хлебобулочных изделий какао-порошок придает им приятный шоколадный оттенок, причем тонкоизмельченные частицы способствуют лучшему разрыхлению и пигментации.

Некоторые виды тонкомолотого какао-порошка при растворении в молоке и воде способны образовывать хлопья. Выше упоминалось выше, что таким свойством зачастую обладает какао-порошок, получаемый при прессовании шнековым прессом (из-за разрушения структуры клеток во время переработки), что может быть связано также с уровнем рН (обычно рН какао-порошка равен 5,5) или с содержанием кальция, особенно в случае применения чувствительных к кальцию стабилизаторов.