Физико-химические основы переработки какао бобов

Раздел: Производство

Между реологическими показателями и выходом какао масла имеется обратная зависимость, поэтому перед прессованием какао тертогоэти показатели, и прежде всего вязкость, необходимо снизить имеющимися в распоряжении технолога средствами. Вязкость можно снизить путем введения в готовое какао тертое добавок, усиливающих проницаемость клеточных мембранных структур и выделение масла, и интенсивной механической обработкой при градиентах скорости, вызывающих разрушение структуры. Последнее наиболее просто осуществить, обрабатывая какао тертое в тонком слое.

Работа в этом направлении была проведена в производственных условиях. При прессовании какао тертого, обработанного после введения фосфатидного концентрата в течение 62 мин, выход масла превышал таковой из контрольного образца на 0,57%. Такой же выход масла из контрольного образца был достигнут только после длительного перемешивания - в течение 7 ч 23 мин.

Увеличение выхода какао масла было достигнуто также при сокращении продолжительности прессования по сравнению с контрольным образцом. Так, при длительности прессования 17 мин выход какао масла из опытного образца составил 45,95% против 44,43% в контрольном образце.

Начиная с 1971'г. и до настоящего времени на различных предприятиях было проведено более 100 прессований, показавших увеличение выхода масла из какао тертого, предварительно обработанного ФК. Однако количественный эффект не во всех          случаях был одинаков. При температуре ниже 80°С выход какао масла возрастал, но в меньшей степени, что хорошо согласовывалось с результатами лабораторных исследований.

Поскольку на основании лабораторных исследований была установлена закономерность снижения вязкости какаб тертого при механической обработке и введении ПАВ, мы попытались объединить действие этих факторов, создав оптимальные. условия для их проявления. Совместное воздействие интенсивной (в тонком слое) механической обработки, обработки ПАВ в оптимальном количестве при оптимальной температуре какао тертого предусмотрено в разработан

ном нами совместно с Московской кондитерской фабрикой им. Бабаева способе. Обработка какао тертого, приближающаяся к разработанному способу, осуществлена в производственных условиях шоколадного цеха фабрики.

В одну из линий прессования и подготовки какао тертого дополнительно включена температурная машина ТМ-250, в, которой перемешивающие массу органы обрабатывают ее в сравнительно тонком слое. Какао тертое подается в температурную машину периодически из темперирующего сборника и после введения ПАВ обрабатывается при оптимальных условиях. Затем оно поступает в приемную емкость гидравлического пресса, откуда направляется на прессование. На указанной линии были проведены многократные производственные испытания, которые показали возможность достижения стабильного эффекта.

Установленное в лабораторных условиях более полное выделение масла из клеток в результате обработки с ПАВ при определенной температуре и продолжительности позволило предположить, что в производственных условиях это приведет к дебалансу какао масла: увеличению суммарного количества какао масла, выделенного при прессовании, и остаточного в жмыхе масла по сравнению с его исходным содержанием.

Проведенные на основании результатов производственных испытаний расчеты показали правильность сделанных предположений.

Увеличение расчетного количества масла, полученного после от— прессовывания части его из какао тертого, по сравнению с исходным содержанием масла установлено и в контрольном образце (без ФК). Это свидетельствует о дополнительном выделении какао масла из клеток при воздействии на них давления прессования. В наших испытаниях конечное давление прессования контрольных образцов какао тертого составило 36 МПа (360 кгс/см**). Разность меиоду расчетным и аналитическим содержанием масла в какао тертом составила 0,7-0,8%. Прессование опытных образцов какао тертого (с ПАВ) проходило преимущественно при меньшем давлении (33 - 35 МПа), поскольку вязкость какао тертого ниже. Когда температура какао тертого после механической обработки с ФК была 80°С, был получен не только максимальный выход масла, но и самое высокое расчетное содержание масла в какао тертом по сравнению с полученным аналитическим путем - выше на 0,88-1,21%. В связи с дополнительным высвобождением масла из клеток увеличение его выхода из какао тертого не сопровождалось сколько-нибудь значительным снижением количества жира в жмыхе. Более глубокий отжим масла и снижение остаточного содержания жира в жмыхе могут быть достигнуты увеличением давления или продолжительно — сти прессования.

Таким образом, проведенные испытания не только позволила подтвердить теоретические предпосылки о возможности в производственных условиях использовать положительное воздействие ПАВ с целью повышения выхода какао масла, но и объяснить положительное г влияние на свойства какао тертого процесса темперирования и интенсивной механической обработки перед прессованием.

Отмеченное явление показывает несовершенность контроля производства и отчетности, в основу которых положен показатель качества какао тертого по содержанию масла. Определение количества масла в какао тертом проводится рефрактометрическим методом с подготовкой образца в фарфоровой ступке, который не обеспечивает полного выделения масла из клеток. Последующее увеличение содержания жира как при обработке какао тертого, так и при его прессовании никакой отчетностью не регистрируется. Мы считаем целесообразным усовершенствование метода контроля качества какао тертого, особенно по показателю, характеризующему полное содержание масла. Необходимо усовершенствовать также рефрактометрический метод определения содержания масла в какао тертом.

Мы предприняли попытку облегчить выделение масла из невскрытых клеток ткани семядолей какао бобов путем подготовки навески какао тертого с оптимальным количеством ФК. Кроме того, в качестве опытных образцов были использованы сырые товарные какао бобы, определение содержания жира в которых связано с наибольшими трудностями вскрытия клеток и выделения из них какао масла. В  36 представлены результаты определения жира в какао тертом и бобах с помощью рефрактометрического метода. Измельчение навески производилось в фарфоровой ступке.

При введении в какао тертое при 80°С оптимального количества ФК и применении термостатирования взвешенной навески при 80°С в течение 30 мин содержание жира, определяемое рефрактометри - ческим методом, возросло на 0,8%.

Подготовка навески какао бобов (сырых) в виде тонкоизмельчен- ного в зерновой мельнице и фарфоровой ступке порошка или какао тертого с оптимальным количеством ФК при оптимальных для действия ФК условиях приводит к получению более высоких результа - тов определения содержания масла. В бобах это увеличение соста - вило 0,7-2,0% в зависимости от товарного наименования. Исключение составили бобы Байя, для которых содержание жира независимо от подготовки навески осталось почти без изменения. В какао тертом разница в результатах составила 0,8%, т.е. меньшую величину," как и следовало ожидать, так как в какао тертом невскрытой остается меньшая часть клеток нежели в измельченной в лаборатории навеске какао бобов. Разница в показаниях, полученных для навесок какао бобов после различной подготовки, свидетельствует о неодинаковом состоянии семядолей какао бобов и их изменении при измельчении. Однако в большинстве случаеь различия значительны, что дает возможность более точного определения содержания жира в бобах и какао тертом, если навеску измельчать с оптимальным количеством ФК и в оптимальных условиях. Кроме того, это показывает необходимость применения в шоколадном производстве таких способов обработки какаопродуктов, которые обеспечили бы более полное выделение масла в дисперсионную среду какаопродуктов, и целесообразность проведения контроля эффективности производства на основе составления таблицы баланса какао масла.

Мы попробовали связать способность какао бобов к выделению масла при различных условиях подготовки навески какао бобов со степенью ферментации, оцениваемой по содержанию редуцирующих Сахаров в общем количестве Сахаров (37).

В большинстве исследованных образцов обращает на себя внимание связь между степенью ферментации, оцениваемой количеством редуцирующих Сахаров, и разницей в содержании жира, определяемом при различных способах подготовки навески. Это позволяет представить следующую схему изменения структуры семядолей какао бобов при ферментации и изменения химического состава.

В свежих какао бобах масло находится в виде вакуолей, окруженных мембраной. Они находятся в дифференцированном виде в водяной среде - плазме, в которой растворены молекулярные компоненты клеток, в том числе сахара, аминокислоты, полифенолы. При ферментации жир, находящийся в вакуолях, не препятствует протеканию ферментативных реакций на первой анаэробной стадии. При соответствующих условиях ферментации проходит достаточно полно гидролиз сахарозы и белков. Полнота этих реакций зависит от контакта отдельных компонентов, т.е. субстратов и ферментов. Однако по мере проникновения спирта, уксусной кислоты в семядоли и повышения температуры неизбежны разрушения мембран части клеток и слияние части жировых вакуолей. Преждевременно протекающий процесс может прекратить ферментативные процессы из-за разъедине - ния в жировой фазе отдельных компонентов реакции. Чем больше жира находится в непрерывной фазе, тем легче можно его выделить из семядолей, но труднее осуществить ферментативные реакции. В ферментированных какао бобах, как нам удалось наблюдать, жир находится частично в виде дифференцированных вакуолей и его выделение облегчается при подготовке навески с\ПАВ. Можно предполагать, что чем больший эффект дает эта обработка, тем выше степень ферментации бобов на первой стадии.

Однако из данных видно, что для некоторых образцов эта закономерность не подтвердилась (бобы Айвори, Камерун). При высоком относительном содержании редуцирующих Сахаров получен меньший прирост в содержании какао масла для бобов Айвори по сравнению с таковым для бобов Камерун, Нигерия, с низким относительным содержанием редуцирующих Сахаров. Следовательно, состояние жира в какао бобах, как: можно полагать, зависит от условий ферментации, не однозначно влияющих на гидролитические процессы и состояние мембранных структур клеток. И здесь решающую роль может играть диффузия продуктов брожения Сахаров пульпы - уксусной кислоты и спирта в плотную часть семядолей. Концентрация этих веществ зависит от способа ферментации, интенсивности отвода бродящей жидкости. Отсутствие конкретных данных о способах ферментации исследованных партий какао бобов не позволяет сделать более глубокие выводы.

Таким образом, исследование влияния реологических свойств какао тертого на выход какао масла в производственных условиях показало возможность увеличения выхода масла и сокращения продолжительности обработки какао тертого в темперирующих сборни - ках в результате интенсивной механической обработки и введения перед прессованием оптимальных количеств ПАВ.

Наибольший эффект снижения вязкости какао тертого и увеличения выхода масла достигнут при обработке какао тертого с опти - мальным количеством фосфатидного концентрата в течение 30-60 мин при температуре 80-9 0°С в условиях интенсивной механической обработки (в тонком слое или приближающемся к нему). Увеличение выхода какао масла при одинаковых условиях прессования (давление, продолжительность) лежит в пределах 0,5-1,5% при одновременном сокращении в 6-7 раз продолжительности темперирования какао тертого в темперирующих сборниках.

Предложенный способ обработки какао тертого позволяет более полно использовать какао масло и тем самым более рационально использовать какао бобы.