Смешивание компонентов шоколадных масс

Приготовление шоколадных масс начинается со смешивания подготовленных массы какао с сахарной пудрой, маслом какао, ореховой массой, сухим молоком и другими компонентами. Весовые соотношения между количеством какао тертого и маслом какао определяются утвержденным для данного сорта содержанием масла какао в готовом шоколаде и содержанием масла в тертой массе какао.
Эти соотношения рассчитываются примерно следующим образом. Допустим, что необходимо приготовить смесь компонентов для шоколада, содержащего 60% сахара и 35% масла какао. Содержание тертого и масла какао в готовом шоколаде в этом случае равно 40%. Примем, что по данным лабораторного анализа содержание масла какао в какао тертом равно 55%. Тогда, обозначая количество килограммов тертого какао, подлежащего введению в смесь для получения 100 кг шоколадной массы через КТ, определим количество вводимого масла какао равным (40-КТ). На основании принятых выше норм составим уравнение:

0,55КТ+(40-КТ)=35,

решая которое находим: КТ=11,11 кг и количество масла какао 28,89 кг.

После точного взвешивания всех предусмотренных для образования шоколадной массы составных частей последние тщательно смешивают. Процесс смешивания протекает более быстро, когда тертое какао и какао масло поступают в расплавленном, жидком состоянии.
Используются автоматизированные.станции с периодическим и непрерывным смешиванием рецептурных компонентов. На рис. 2 представлена аппаратурная схема рецептурно-смесительнои станции, входящей в состав поточной линии приготовления шоколадных масс типа РТС фирмы «Карле и Монтанери».
На станции осуществляется весовое дозирование компонентов шоколадной массы. Сахар песок из бункера 1 шнеком 2 подается в молотковую дробилку 12 и измельчается в сахарную пудру, которая поступает в приемник 13. Из емкости 5, снабженной мешалкой 4, шнеком 3 подается в приемник 11 сухое молоко. Из температурных сборников 6 и 7 насосами 8 в приемники 9 и 10 подаются какао тертое и масло какао. Приемники установлены на весовой платформе 14. Шнеки 2,3 и насосы 8 снабжены системой автоматического управления, получающей импульс от взвешивающего устройства 15.

Рис. 2. Аппаратурная схема рецептурно-смесительной станции

Взвешенные порции компонентов выгружаются последовательно (сначала сыпучие, затем жидкие) в смеситель 16 вместимостью 500 л, где смешиваются в течение 10-20 мин двумя валами 17, снабженными фигурными лопастями. Емкость смесителя снабжена водяной рубашкой. Температура массы при смешивании 40-45 °С. Время смешивания задается реле времени.
Масса разгружается в сборник-накопитель 18 через нижнее отверстие 19. Вместимость сборника-накопителя 1000 л. Это обеспечивает непрерывную подачу шоколадной массы на вальцевание.
Сборник-накопитель представляет собой полуцилиндрическую емкость, снабженную водяной рубашкой и двумя мешалками 20 ленточного типа.
Шоколадная масса выгружается из сборника-накопителя 18 системой шнеков 21 и передается на стальной ленточный конвейер 23. С помощью разгрузочных устройств 22 масса направляется в бункеры пятивалковых мельниц 24.

Основная задача при смешивании - добиться равномерного распределения разнородных по природе и свойствам компонентов, образовать однородную суспензию, в которой дисперсной фазой являются твердые частицы сахарной пудры и какао тертого, а дисперсионной средой - какао масло. Причем, на стадии образования шоколадной массы содержание
масла какао не должно превышать 28%, а температура не выше 40 °С.
При таких технологических параметрах, кратковременном замесе (10-20 мин) получить однородную суспензию затруднительно. Это также связано с физико-химическими процессами, обусловленными разной полярностью веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды, высоким содержанием и дисперсностью частиц твердой фазы. Такие системы термодинамически неустойчивы, в них самопроизвольно происходит агрегирование твердых частиц, образование более крупных агрегантов, что уменьшает поверхность соприкосновения частиц с дисперсионной средой.
Какао масло обладает липофильными, а частицы сахара - гидрофильными свойствами. Чем больше полярна одна из фаз и меньше полярна другая, тем выше поверхностное натяжение на границе между ними, тем сильнее тенденция твердых частиц к агрегированию. Поэтому, несмотря на перемешивание высоковязкой массы, в которой содержится более 70% твердых частиц дисперсной фазы, неизбежно образуются коагуляционные структуры с разной прочностью контактных связей через тонкие прослойки масла какао.
Какао масло, удерживаемое коагуляционными структурами, обладает другими физическими свойствами и уже не выполняет роль объемной жидкости, что еще в большей степени повышает вязкость массы, приводит к ее комкованию, образованию значительного количества «вторичных» твердых частиц.
Поэтому при смешивании компонентов шоколадной массы одновременно протекают два процесса:
- механическое распределение твердых частиц (сахарной пудры и других сыпучих компонентов) в жидкой дисперсионной среде - масле какао;
- образование коагуляционных структур разных по прочности, часть которых разрушается при перемешивании массы и быстро тиксотропно восстанавливается.
При изготовлении шоколадных масс с добавлением к основным компонентам сухого молока добиться высокой степени смешивания еще более сложно. При контакте частичек молока с жидкой фазой мгновенно образуются новые коагуляционные структуры. Они способствуют комкованию частичек молока. Образовавшиеся новые пространственные структуры в высоковязкой шоколадной массе разрушить, практически, невозможно.
Качество смешивания будет ухудшаться. Тиксотропные свойства масс с молоком будут выражены в большей степени, чем шоколадных масс без добавлений; это объясняется влиянием на процесс структурообразования белковых веществ молока. В данном процессе они выполняют роль поверхностно активных веществ.

Процесс структурообразования в шоколадных массах на стадии смешивания можно изучить, измеряя механические характеристики структуры - ее прочность на сдвиг (предельное напряжение сдвига), модуль упругости, упругого последствия и релаксации. А тиксотропные свойства структуры характеризовать кинетикой нарастания предельного напряжения сдвига при первоначальном ее формировании - первичные, конденсационные структуры, при восстановлении после механического разрушения - вторичные, диспергационные структуры.
На современных поточных автоматизированных линиях производства шоколада используются рецептурно-смесительные станции с электронной весовой системой, управляемой компьютером.
На рис. 3 приведена аппаратурная схема станции типа РТС/МУ фирмы «Карле и Монтанери».

Рис 3. Аппаратурная схема дозировочно-смесительной станции с участком вальцевания шоколадных масс

Вместо сахарной пудры при смешивании компонентов шоколадных масс используется сахар песок. После просеивания и отделения ферропримесей сахар и сухое молоко подаются системой пневмотранспорта в сборники 1 и 2, установленные на тензодатчиках. Из сборников воздух удаляется через фильтр вентилятором, а сахар и сухое молоко дозируются шнеками 3 через весы 4 в смеситель периодического действия 5. Туда же из температурных сборников 6,7 и 8 насосами-дозаторами 9 подаются подогретые до температуры 65-70 °С какао тертое, масло какао и тертая ореховая масса.
После смешивания положенных по рецептуре компонентов шоколадная масса выгружается из смесителя в накопитель, где продолжается ее перемешивание. Емкость смесителя и накопителя снабжены водяными рубашками для поддержания температуры массы в пределах 40-45 °С.
Из накопителя системой шнеков 11 шоколадная масса передается в бункер двух- или трехвалковой мельницы 12 для предварительного измельчения до размеров твердых частиц 150-200 нм. Системой шнеков 13 измельченная масса передается на стальную ленту транспортера 14, а направляющими устройствами 15 в пятивалковые мельницы 16. Затем окончательно измельченная шоколадная масса транспортером 17 передается на дальнейшую переработку.
Управление работой всех аппаратов и приборов станции осуществляется в автоматическом режиме с пульта 18 с помощью компьютеров 19.