Получение какао тёртого, его химический состав и свойства

Ядро какао-бобов состоит из отдельных клеток, в которых содержатся жир, крахмальные, алейроновые (белковые) зерна и другие вещества. Клетки бывают размером от 20 до 40 нм, а толщина стенок клеток – около 12 нм.

Какао тертое получают в результате тонкого измельчения какао-крупки. При измельчении необходимо наиболее полно разрушить клеточную ткань и обеспечить свободный выход содержимого клеток и, в первую очередь, масла какао. Следовательно, для обеспечения высокого качества размола крупки необходимо, чтобы размалывающие поверхности по мере измельчения крупки постепенно сближались, и на последней стадии размола расстояние между ними не превышало несколько десятков намометров.
При размоле крупки образующаяся масса какао нагревается выше температуры плавления какао-масла, поэтому приобретает полужидкую консистенцию. Таким образом, какао тертое представляет собой суспензию, в которой дисперсной фазой являются измельченные частички стенок клеток, крахмальные и алейроновые зерна, а дисперсионной средой – какао-масло. Содержание масла в какао тертом достигает 54-56 %.
Эффективность размола крупки можно характеризовать величинами дисперсности и вязкости полученного какао тертого. Под дисперсностью шоколадных продуктов принято понимать процентное содержание твердых частиц, размер которых не превышает 30 нм. Дисперсность какао тертого зависит от способов измельчения и конструкции применяемых машин. А вязкость – от влажности, температуры, дисперсности и содержания жира в какао тертом.
Чем выше дисперсность твердых частиц, тем полнее разрушены клетки какао-крупки, тем обильнее выделение какао-масла, тем меньше при данной температуре и влажности вязкость какао тертого.
На степень измельчения влияет влажность какао-крупки. При влажности более 2,5 % измельчение до необходимой дисперсности затруднено, вязкость повышается.
Для размола какао-крупки используется различное оборудование: восьмивалковые мельницы, ударные, дисковые, дифференциальные, роторные, шариковые мельницы и размольные агрегаты.
Одноразовый размол какао-крупки не обеспечивает требуемой дисперсности какао тертого (97-98 %). Чаще применяют двух- и трехстадийный размол. Для этого используются комбинированные размольные агрегаты, состоящие из ударной, дисковой и шариковой мельниц, в которых последовательно измельчается какао-крупка. Крупка непрерывно поступает в бункер ударной мельницы, из которого вибродозатором подается на наклонную пластину, освобождается от ферропримесей с помощью магнитов и шнеком подается внутри мельницы.

ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВУДСТВУ КАКАО ТЁРТОГО И КАКАО-МАСЛА

В корпусе мельницы вращается ротор с шарнирно закрепленными на нем четырьмя молотками, которые разгоняют частицы крупки и ударяют их о рифленую поверхность. В результате какао-крупка измельчается,
происходит разрыв стенок клеток и истечение из них какао-масла. Частицы, имеющие размер меньше, чем отверстия в сетке, проходят сквозь него вместе со свободным какао-маслом. Полученная в результате измельчения жидкая суспензия насосом перекачивается в приемную воронку дисковой мельницы. Шнек подает суспензию в зазор между вращающимися в одном направлении, но с разной скоростью корундовыми дисками. Степень измельчения в машине регулируется путем изменения зазора между дисками. Диски укреплены на металлических основаниях.
Прошедшее вторую ступень измельчения какао тертое вытекает из мельницы и через вибрирующее сито, по наклонной поверхности поступает в промежуточную емкость, оттуда насосом непрерывно подается в шариковую мельницу.

Шариковая мельница представляет собой вертикальный цилиндр с водяной рубашкой, внутри которого вращается вал с горизонтальными дисками. Внутренний объем цилиндра плотно заполнен стальными шариками диаметром 4-6 мм. Шарики приводятся в движение пальцами ротора.
Под воздействием непрерывно соударяющихся и трущихся друг о друга шариков твердые частицы какао тертого, поступающего в камеру измельчения, раздавливаются и истираются.
Какао тертое подается в машину под давлением 0,25 МПа и перемещается в зазорах между шариками снизу вверх. Давление контролируется манометром. Окончательно измельченное какао тертое проходит через дисковый фильтр, препятствующий выходу шариков, стекает в накопительный сборник и насосом перекачивается на дальнейшую переработку.

Шоколадка и схематическое изображение какой-то молекулы

Дисперсность какао тертого при трехступенчатом размоле какао-крупки достигает 98 %, температура на выходе из шариковой мельницы 75-80°С.

Средний химический состав какао тертого (в %):

• Жир – 54,0-56,0
• Вода – 1,8-2,5
• Белковые вещества – 10,0-12,0
• Крахмал – 6,0-8,0
• Сахара – 0,8-1,0
• Теобромин – 0,1-0,3
• Кофеин – 0,1-0,3
• Пентозаны – 1,3-1,5
• Клетчатка – 2,8-5,5
• Дубильные вещества – 2,2-4,0
• Органические кислоты – 0,5-2,2
• Зола – 2,2-3,0
• Безазотистые вещества – 6,4-15,2

Как мы видим, основной и самой ценной составной частью какао тертого является жир.
В какао тертом содержится 6-8 % крахмала. При размоле крупки большинство зерен крахмала разрушается. Такой крахмал обладает повышенной набухаемостью и клейстеризуется при более низких температурах. С повышением влажности какао тертого более 2 % увеличивается набухание крахмала и пентозанов, а при температуре более 50°С происходит клейстеризация крахмала, что вызывает повышение вязкости какао тертого.
Вязкость является одним из важных показателей его технологических свойств. От этого зависят многие процессы при дальнейшем использовании какао тертого, особенно прессование масла какао, смешивание компонентов шоколадных масс, механическая их обработка, формование шоколада.
Вязкость какао тертого обусловлена не только межмолекулярным взаимодействием, но и образованием коагуляционных структур, разных по прочности.
Какао тертое является высокодисперсной системой. Количество твердых частиц размером менее 15нм в нем колеблется от 73 до 79 %, а содержание фракций частиц менее 30 нм достигает 96 %. Содержание твердой фазы составляет 45-47 %.
По законам термодинамики в таких системах самопроизвольно протекают процессы, направленные на уменьшение свободной поверхностной энергии за счет агрегирования твердых частиц. При наличии в системе даже небольшой доли частиц размером менее 10 нм, они образуют в совокупности с более крупными пространственный трехмерный каркас, состоящий из цепочек или агрегатов частиц.
В какао тертом одновременно могут присутствовать коагуляционные структуры с разной прочностью контактов между частицами, что влияет на вязкость. Установлено, что какао тертое сохраняет структуры не только при 30-40°С, но и при более высоких температурах (85-90°С).
Потеря агрегативной устойчивости, сопровождаемая коагуляцией твердых частиц какао тертого с образованием более крупных агрегатов, вызывает седиментационную неустойчивость и выпадение твердой фазы в осадок. Поэтому в производственных условиях при хранении, темперировании и др. какао тертое, как правило, постоянно перемешивается, что нарушает ламинарный режим осаждения твердых частиц.
Вязкость какао тертого при температуре 32°С не должна превышать 6 Па-с.