|
Выход какао масла зависит прежде
всего от способа получения. На выход какао масла из какао тертого при
прессовании влияют многие факторы. Одни из них влияют на качество какао
тертого до прессования, главным образом на его вязкость (понижают), другие -
создают условия при прессовании, благоприятные для более полного выделения
какао масла.
Как указывалось выше, основным показателем качества какао тертого,
от которого зависит при прочих равных условиях выход j какао масла, является
количество вскрытых клеток. Этот показатель в промышленности не определяется.
Дисперсность, характеризуюшая содержание частиц размером менее 35 мкм (по
методу С Реутова), по существу, не показывает количество вскрытых клеток, так
как клетки, как показали результаты исследований автора, имеют размеры 10-20
мкм, а частицы в пределах 20-35 мкм представляют собой агрегаты клеток и пи
ттаиунп чяптиттт оболочки вскрытых клеток. При диспергировании какао крупки
возможно об) разование трещин в клеточной оболочке, но из таких клеток масло
может не извлечься.
Поскольку жир остается частично внутри клеток, количество
дисперсионной среды снижается, что является причиной увеличения вязкости и
затрудняет прессование какао тертого. С другой стороны, полное освобождение
клеток от содержимого, не только от какао масла, но и от твердых частиц,
приводит к увеличению частичной концентрации, суммарной поверхности частиц,
ускоряет струк- турообразование и повышает вязкость. Этому способствует
неболь- f шой размер крахмальных, алейроновых зерен и других структурных
единиц клеток (1-8 мкм). На 18 приведены дифференциальные кривые для какао
тертого.
Сравнение полученных данных показало отличие образцов
какао тертого, полученного на различном по принципу действия оборудовании, по
содержанию крупных и мелких фракций. Так, в какао тертом, полученном на
восьмивалковой мельнице, частиц размером более 50 мкм оказалось 11%, в то
время как в какао тертом, полученном на дезинтеграторной установке, этой
фракции было 7%. Количество фракций менее 15 мкм соответственно составило 73
и 79%. Полученное различие свидетельствует о наличии в какао тертом с
восьмивалковой мельницы большого числа неразрушенных агрегатов клеток. В
связи с этим в меньшем количестве в данном образце находится и
мелкодисперсная фракция, представляющая собой крахмальные и алейроновые
зерна, которые могут перейти в дисперсионную среду только из достаточно полно
вскрытых клеток. Однако в наибольшем количестве в образцах присутствует
фракция частиц размером 3-5 мкм, что указывает на то, что эти вещества
обладают наибольшей плотностью и наибольшей массой в сравнении с веществами
клеточной оболочки - какаовеллы. Изменения поверхности крахмальных зерен,
которые зависят, как показали электронно-микроскопические исследования, от
способа получения какао тертого, также могут оказать влияние на результаты
седиментационного анализа, но специальное изучение этого фактора не
проводилось.
Как показали исследования дисперсности какао тертого, полученного
из одной и той же крупки (бобы Нигерия) на разном оборудовании, образцы не
были идентичны и подвергались наихудшему диспергированию на восьмивалковой
мельнице. Но это можно объяснить не лучшим техническим состоянием машины. По
данным А. Л. Рапопорта, на восьмивалковых мельницах может хбыть получено
какао тертое высокой дисперсности: содержание фракции частиц размером менее
10 мкм может быть более 85%.
Нас интересовал вопрос, какое влияние может оказать
различие в дисперсности какао тертого, полученного из одной и той же крупки, на
выход масла. В связи с этим было проведено исследование влияния дисперсности
какао тертого на степень выделения масла в дисперсионную среду.
Степень выделения какао масла из клеток в дисперсионную
среду какао тертого
Степень выделения какао масла в дисперсионную среду из
клеток семядолей при измельчении крупки прежде всего характеризу - ется
содержанием в какао тертом жира, определяемого рефракто - метрическим
методом. Доказательством этого являются приведен ные в 31 данные, полученные
сравнением содержания жира в какао крупке и какао тертом при использовании
различных методов выделения и определения жира (рефрактометрический и
экстракци - онный) и подготовки образца (навеска, необработанная и
обработанная перед экстрагированием жира соляной кислотой).
Несмотря на дополнительное измельчение какао тертого перед
рефрактометрическим определением содержания жира, результаты были ниже по
сравнению с таковыми, получаемыми экстракционным методом без обработки
навески соляной кислотой - на 1,17 абс.%, или 2,1 отн.%. Содержание жира в
крупке несмотря на тщательное измельчение навески в агатовой ступке ниже, что
связано с неполным выделением жира из клеток в дисперсионную среду.
После обработки навески какао тертого соляной кислотой
результат экстракционного определения жира возрастает на 2,0 абс.% или 3,6
отн.%.
Даже при экстракционном определении содержания жира в
какао тертом имеет значение состояние жира: находится он в клетках неразрушенной
ткани или в дисперсионной среде.
Сравнительное содержание жира (в % на СВ) в крупке и какао
тертом из бобов Гана, полученное экстракционным методом без обработки навески
соляной кислотой (14-часовая экстракция гексаном)
Приведенные данные подтверждают существенное влияние на
результаты определения жира нахождение его в дисперсионной среде. Различие в
содержании жира в какао крупке и какао тертом, полученном из нее, составило
4,45 абс.%, или 7,9 отн.%.
Подготовка образцов к определению жира, тщательное
измельчение навески не могут компенсировать различия в какаопродуктах. В
связи с этим в какао тертом, полученном из одной и той же крупки, но на
различном оборудовании, количество жира различно, что свидетельствует о
неодинаковом содержании жира в дисперсионной среде. Так, в образцах какао
тертого, которые были исследованы на электронном микроскопе и подвергнуты
седиментационному анализу, при использовании рефрактометрического метода было
обнаружено следующее количество жира (в %): какао тертое с восьми- валковой
мельницы - 52,36, какао тертое с дезинтеграторной установки - 55,60.
Жир, не выделившийся из клеток в дисперсионную среду в
процессе измельчения крупки, может переходить в дисперсионную среду на
последующих технологических операциях, связанных с диспергированием
(вальцевание шоколадных масс) или перемешиванием (темперирование какао
тертого, конширование шоколадных масс).
Из невскрытых клеток жир может не вьщелится и не
участвовать в создании дисперсной структуры. В этом случае несмотря на
высокое содержание жира в исходном сырье (бобах или крупке) часть жира в
какао тертом, находящаяся в невскрытых клетках, представляет собой скрытые потери,
поскольку для получения из такого какао тертого шоколадных полуфабрикатов с
оптимальными реологическими свойствами требуется ввести большее количество
какао масла.
При различии в дисперсности какао тертого, полученного из
одной и той же крупки на восьмивалковой мельнице и дезинтегра торной
установке, в 2,7 абс.%, или 2,8 отн.%, по Реутову различие в содержании жира
достигает 3,24 абс.%*, или 5,82 отн.%.
Степень измельчения какао тертого, оцениваемая по методу
Реутова, неадекватна переходу жира в дисперсионную среду.
Оборудование, используемое для получения какао тертого из
крупки, позволяет вырабатывать продукт, содержащий около 8285% частиц
размером менее 20 мкм. 12-15% составляют частицы, состоящие из невскрытых
клеток, клеточных оболочек и др. В них около 4,7% масла к массе какао
тертого. Это так называемые скрытые потери какао масла вследствие
недостаточного измельчения семядолей бобов. Скрытые потери можно снизить
путем обработки какао тертого или какаопродуктов веществами, способствующими
выделению какао масла из невскрытых клеток и клеток с микротрещинами в
клеточной оболочке.
Влияние растворов сахарозы. Наиболее полное выделение
какао масла было установлено после обработки какао тертого водным раствором
сахарозы концентрацией 0,5 М в дозировке 0,5% к массе какао тертого. По
сравнению с модельным контрольным образцом той же влажности количество
экстрагированного жира возросло на 2,25%, или на 1,66% в сравнении с исходным
контрольным образцом с рецептурной влажностью.
Снижение выделения какао масла после обработки какао
тертого двойным количеством сахарозы по сравнению с оптимальным 1% сахарозы в
виде 1 М раствора и приближение к результатам экстракции контрольного образца
указывает на обратимость процесса. Замена сахарозы моносахаридом глюкозой не
привела к заметному увеличению выделения липидов в дисперсионную среду. Если
в контрольном- образце содержание липидов составило 56,87%, то после введения
0,5% глюкозы оно возросло лишь на 0,19%. Таким образом, сахароза проявляет
специфическое действие и не может быть заменена глюкозой.
Мы считаем, что увеличение выхода масла из клеток,
наблюдаемое после обработки какао тертого растворами сахарозы, происходит в
результате нарушения структуры мембран в процессе плазмолиза, вызванного
определенной концентрацией сахарозы. В свою очередь полученные результаты
свидетельствуют о наличии в какао тертом таких структур, которые удерживают
масло и препятствуют его экстракции.
Известно, что плазмолиз в живых тканях может быть вызван
растворами солей (электролитами). Они оказывают двойное плаз- молизирующее
действие: токсичное, специфичное для конкретных ионов и общее - осмотическое.
Влияние растворов электролитов. Представляло интерес
сравнить действие, оказываемое неэлектролитом сахарозой на экстракцию жира из
клеток какао тертого, с действием различных электролитов.
В опытах были использованы следующие соли: хлорид калия,
хлорид кальция и карбонат калия.
Соли вводили в виде водных растворов следующей
концентрации: хлорид калия - 2,23 М, хлорид кальция - 1,50 М, карбонат калия - 1,20 М.
Концентрация солей по отношению к массе какао тертого была
равна 0,5%. Коэффициенты активности, соответствующие концентрации растворов
электролитов (при 25°С): хлорид калия - 0,57, хлорид кальция - 0,71.
Полученные данные и результаты математической обработки
свидетельствуют о различной степени влияния электролитов при одинаковой
дозировке по отношению к массе какао тертого, о специфичности действия
отдельных ионов.
какао тертого растворами электролитов (в % к массе какао
тертого) на полноту экстракции масла
Это объясняется как различной ионной силой и ионов в связи
с различной молярной концентрацией использованных растворов, так и
специфическим действием ионов.
Наиболее полное выделение масла вызывала обработка какао
тертого раствором хлорида калия. По эффективности действия его можно
сравнивать с сахарозой, использованной в оптимальных количествах в виде 0,5 М раствора. Растворы хлорида кальция также способствовали выделению какао масла, но в меньшей
степени. Карбонат калия в количестве 0,5% не дал положительных результатов, а
при увеличении дозы до 2% был получен отрицательный эффект.
Выделение какао масла практически не увеличилось и при
использовании смеси растворов карбоната калия и сахарозы.
Влияние окислителей. С целью улучшения вкусовых качеств
партий какао бобов, значительное количество которых окрашено в фиолетовый
цвет, что является признаком недостаточной ферментации, была применена
обработка бобов окислителями.
Результаты исследований приведены в главе 6.
Здесь только рассмотрено влияние окислителей на полноту
выделения какао масла из клеток. Были использованы окислители брома т калия,
йодат калия, перекись водорода, пероксид кальция. Некоторые из них успешно
используются в хлебопечении.
Окислители вносили в какао тертое в количестве 0,5% к
массе в виде водных растворов или водной суспензии. Контролем служил образец
какао тертого, в который вводили только равное количество воды (32).
Содержание жира определяли рефрактометрическим методом.
Опыты показали, что введение в какао тертое йодата калия и
бромата калия в количестве 0,5% не привело к улучшению экстракции липидов, и
даже наоборот, в случае применения K.tJo выделение жира ухудшилось.
Значительный эффект получен при внесении перекиси водорода и особенно
пероксида кальция.
По эффекту воздействия оптимального количества пероксид
кальция близок к воздействию оптимального количества сахарозы. Важно отметить
также, что оптимальные дозировки близки - 0,5%, несмотря на значительные
различия молекулярных масс.
Влияние ПАВ. В данной работе были использованы
неионогенные и ионогенные ПАВ - соевые ФК, сапонины и др.
Оптимальная дозировка ФК, при которой происходило
наибольшее разжижение шоколадных полуфабрикатов, составила 0,3%.
Поскольку какао тертое перед использованием подвергают
обработке в темперирующих сборниках преимущественно при 80-90°С, образцы
какао тертого после введения ФК термостатировали при температуре 80°С в
течение 5-60 мин и периодически перемеши - вали.
Результаты опытов показали, что ФК способствует более
полному высвобождению из клеток ткани бобов липидов и экстракции
растворителями. Однако определяемое количество липидов зависит от
продолжительности термостатирования. Оптимум наступает через 25-30 мин, после
чего эффект действия ФК снижается.
Достоверность полученных результатов для контрольного и
оптимального опытного образцов подтверждена математической обработкой.
Обращает на себя внимание различие в содержании в какао
тертом жира при определении его рефрактометрическим и экстракдион- ным
методами. Для контрольного образца разница средних значений составила 0,69
абс.%.
Эксперименты показали, что термостатирование какао тертого
с 0,3% соевого ФК в течение 30 мин при 80°С приводит к дополнительному
выделению из клеток 0,7-1,0% какао масла. Рефракто - метрический метод определения
жира по сравнению с экстракцион - ным дает более высокий результат. Разница в
показаниях составила 0,4%. Это позволяет сделать заключение, что ФК,
введенный в какао тертое, не только способствует выделению в дисперсионную
среду масла из невскрытых или частично вскрытых клеток, но и высвобождению
некоторого количества связанных липидов.
Наряду е оптимальной продолжительностью воздействия ФК на
полноту выделения какао масла из какао тертого определена оптимальная
температура.
Степень влияния фосфатидных концентратов на полноту
выделения жира зависит от температурных условий подготовки образца.
Температурный оптимум лежит в интервале 80-90°С. Дальнейшее повышение
температуры приводит к снижению эффекта (33).
Это свидетельствует о том, что процесс является обратимым
и желаемый эффект может быть получен только при соблюдении оптимальных
условий. Термическая и механическая обработка какао тертого в
производственных условиях в темперирующих сборниках не приводит к полному
выделению масла в дисперсионную среду. В качестве примера ниже приводим
данные определения жира в какао тертом из бобов Берег Слоновой Кости при
обработке в темпери - рующей машине СА-12 (круглая) при 72-90°С при
заполнении 3200 кг.
Приведенные данные показывают, что даже длительная
обработка какао тертого в темперирующих сборниках без добавления ФК не
способствует сколько-нибудь заметному облегчению выделения из клеток жира.
Кроме соевых ФК в качестве детергентов были использованы
сапонины в виде отвара мыльного корня и медицинского препарата диоспонина ().
Употребление отвара мыльного корня из-за гемолитического
действия сапонинов разрешается при выработке только халвы. Как известно из
литературных данных, гемолитическое действие сапонинов ослабляется в
присутствии жиров, липоидов и стеринов.
При выборе дозы отвара мыльного корня и диоспонина мы
исходили из возможности ее варьирования в пределах от 0,03 до 0,3%, учитывая,
что в какао тертом содержание жира еще более высокое,' чем в халве.
При определении содержания липидов рефрактометрическим
методом получен наибольший результат при дозе сапонинов к массе какао тертого
0,3% и введении их с отваром мыльного корня. Однако и при дозе 0,07% также
получено увеличение на 0,49% содержания экстрагируемого
djJ-монобромнафталином жира'.
Во избежание испарения спирта образцы после введения
этанола термостатировапи при 60°С в течение 30 мин. Внесение 0,5% этанола
способствовало увеличению выделения масла на 2,93%.
С увеличением продолжительности одновременной тепловой и
механической обработки несколько увеличивается перехрд масла в' дисперсионную
среду. Дополнительное количество жира выделяется также непосредственно при
прессовании (35) вследствие развития давления и деформации клеток. Если
клетки были вскрыты, в результате деформации из клеток выделяется жидкая фаза
- масло. Полученные на практике экспериментальные данные показали, что какао
тертое по своим свойствам, содержанию жира, различных форм связанности не
обеспечивает максимально возможного его выделения. Дополнительные количества
масла могут быть высвобождены различными способами, описанными выше.
|