Технология шоколадных масс

      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. 2 приведена аппаратурная схема станции типа РТС/МУ фирмы «Карле и Монтанери». 

Рис. 2. 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. 70

Из накопителя системой шнеков 11 шоколадная масса  передается в бункер двух- или трехвалковой мельницы 12 для предварительного измельчения до размеров твердых частиц 150-200 мкм. 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 станций осуществляется в автоматическом режиме с пульта 18с помощью компьютеров 19. 
 
 
 
 
 
 

Вальцевание шоколадных масс 

      Важным  показателем качества шоколадных масс является дисперсность, характеризующая степень измельчения твердых частиц. Размер твердых частиц в готовом шоколаде не должен превышать 16 мкм, однако в исходных компонентах шоколадных масс он во много раз превышает эту цифру. Так, в сахарной пудре содержание частиц размером менее 35 мкм не превышает 50 %, а в какао тертом - 90-96 %. Поэтому после смешивания основных компонентов дисперсность шоколадных масс будет около 60 % (по Реутову).

      Если  вместо сахарной пудры используется сахар песок, размер кристалликов которого может достигать 1,0-1,5 мм, то дисперсность снизится до 20 %.

Для дальнейшего измельчения твердых частиц (в основном кристалликов сахара) полученные после смешивания шоколадные массы обрабатывают на валковых мельницах. Если при смешивании используется сахар песок, то масса вначале измельчается на двухвалковой мельнице (рис. 3). 

Рис. 3 - Двухвалковая мельница: а - общий вид;   б - схема 

      Машина  имеет два пустотелых валка 6 диаметром 400 мм, изготовленных из высокопрочной стали. Внутрь валков подается охлаждающая жидкость. Специальное устройство контролирует температуру валков и автоматически поддерживает режим охлаждения.

Зазор между валками автоматически  регулируется гидравлическим устройством. Валки приводятся в движение от электродвигателя 1.

      Шоколадная  масса подается в бункер 4, дно  которого закрыто заслонкой 5. Заслонка перемещается при помощи гидравлического цилиндра 3, снабженного штоком 2. Уровень наполнения бункера автоматически контролируется.

      Проходя в зазоре между валками, масса  измельчается до размера частиц 150...200 мкм. С валков смесь снимается пневматически прижимаемыми скребками 8 и по кожуху 7 стекает в отводящий шнек 9.

Машина  полностью автоматизирована, ее электронное  оснащение основывается на программном  управлении с центрального пульта.

      Окончательное измельчение шоколадных масс достигается на пятивалковых мельницах. Современные мельницы работают в автоматическом режиме и оснащены программным управлением. Установочные данные по рецептурному составу и технологическим параметрам для шоколадных масс занесены в память рецептур шоколада.

      Основными рабочими органами мельницы (рис. 4) являются пять пустотелых валков диаметром 400 мм и длиной 1000... 2000 мм. Четыре валка расположены один над другим, а один смещен в сторону, опоры валков установлены в двух боковых стойках, на которых смонтирована регулирующая и контрольно-измерительная аппаратура. С электронного пульта регулируются: зазор между валками, температура охлаждающей воды в каждом валке, наполнение загрузочного бункера, раскрытие дозирующей заслонки бункера, а следовательно, наполнение шоколадной массой воронки 3. 
 
 

Рис. 4 - Пятивалковая мельница: а -общий вид;  б - схема 

      Скребком 2 масса равномерно распределяется по длине валка I и попадает в зазор между валками I и П. За счет нарастающей скорости вращения валков II, III, IV и V масса увлекается в зазор между ними.

      Валки приводятся в движение от электродвигателя, который устанавливается на плите 4. Валковую мельницу можно остановить, не отключая электродвигатель, поворотом рукоятки 5, которая связана с фрикционной муфтой.

      По  мере продвижения массы от I к V валку зазор между ними уменьшается, твердые частицы подвергаются сжатию и раздавливаются. Кроме того, при разных скоростях вращения валков частицы испытывают деформацию сдвига и растираются. Таким образом, под действием деформаций сжатия и сдвига происходит дальнейшее измельчение твердых частиц, их суммарная поверхность резко возрастает. Содержащееся в массе какао масло в количестве 26-28 % перераспределяется на все новые поверхности твердых частиц в виде тонких пленок, что изменяет его физические свойства.

      Б. В. Дерягиным доказано, что на поверхности  твердых частиц в результате молекулярного взаимодействия твердой и жидкой фаз возникают граничные фазы из ориентированных молекул. Граничные фазы значительно отличаются от остальной жидкости структурой и вязкостью, отделяясь от нее четкой границей раздела. Жидкость в тонких пленках находится под большим давлением.

      При измельчении твердых частиц сахара и какао образуются поверхности с гидрофильными и гидрофобными свойствами. На поверхности кристалликов сахара расположены полярные гидрофильные группы ОН, СН, СО, которые будут притягивать молекулы воды и покрываться гидратной оболочкой. Раздробленная ткань какао больше обладает липофильными свойствами и будет покрываться пленками какао масла.

      Степень сольватации частиц зависит от величины их заряда, дисперсности, состояния поверхности, а также рода и свойств адсорбированных ионов.

      Как известно, на смачиваемость твердого тела большое влияние оказывает шероховатость поверхности, которая зависит от природы и дисперсности частиц. Чем больше шероховатость поверхности, тем больше ее гидрофильная или липофильная способность. Частицы твердой фазы шоколадных масс полидисперсны, а толщина пленок жидкой фазы, их покрывающих, гетерогенна. В зависимости от степени измельчения, суммарной поверхности твердых частиц масло какао может не полностью их покрывать, образуется множество оголенных участков твердых частиц с избыточной поверхностной энергией, что способствует их коагуляции.

      Таким образом, утончение жидких пленок, покрывающих  твердые частицы, изменение их физических свойств, возникновение оголенных  участков, высокая дисперсность частиц на завершающем этапе измельчения способствуют усилению межмолекулярного притяжения однородных частиц и образованию коагуляционных структур. Консистенция шоколадной массы из полужидкой становится порошкообразной. «Сухость» провальцованной массы (при данном содержании в ней масла какао) будет в основном зависеть от дисперсности.

      С верхнего валка V масса снимается скребком 7, который прижимается к валку вращением штурвала 6, и отводится из машины по наклонному лотку 8. В лотке установлен блок постоянных магнитов, улавливающих ферропримеси.

      Температура провальцованной шоколадной массы 40-42°С, дисперсность 98 %. Отводящим конвейером порошкообразная масса передается на дальнейшую переработку в коншмашину. 

Конширование  шоколадных масс 

      Для восстановления полужидкой консистенции шоколадной массы, после вальцевания  ее загружают в месильную машину, добавляют небольшое количество масла какао (около 3-4 %) и тщательно перемешивают в течение 10-20 мин при температуре 40-42°С. Такая технологическая операция называется отминкой.

      Если  производство шоколадных масс ведется  на современных поточных линиях фирм «Бюлер» или «Карле и Монтанери», то порошкообразную массу после вальцевания передают ленточным конвейером в коншмашины, где продолжается ее обработка, включающая отминку и гомогенизацию.

      Конширование - это самая продолжительная по времени непрерывная механическая и тепловая обработка массы в течение 10-45 ч при температуре 45-50°С - для молочных и 65-70°С - для остальных сортов шоколада.

      Конширование  является завершающим процессом  обработки шоколадных масс, в результате которого достигаются оптимальные вязкость, дисперсность, равномерное распределение твердых частиц в дисперсионной среде, формируются специфический вкус, аромат и цвет шоколада.

      Изменение перечисленных показателей качества шоколадных масс достигается в результате дальнейшего измельчения твердых частиц, гомогенизации и аэрации массы, непрерывного и интенсивного перемешивания, тепловой обработки, что способствует протеканию многих физико-химических и биохимических процессов.

      Процессы  при механической обработке - перемешивание, измельчение зависят от конструктивных особенностей коншмашин. Наиболее часто применяются вертикальные ротационные коншмашины фирмы «Карле и Монтанери» и горизонтальные однокамерные коншмашины фирмы «Фриссе». В них производится так называемое «сухое» конширование - с минимальным содержанием жира в шоколадной массе.

      Ротационная коншмашина (рис. 5) состоит из цилиндрической емкости 12 с водяной рубашкой 11. Внутри емкости расположена гранитная конусная чаша 6, в которой вращаются три подвесных гранитных валка 5. Сила прижатия конусов к поверхности чаши регулируется. С помощью конусов производится дальнейшее измельчение твердых частиц шоколадной массы. В емкости расположены три фасонные мешалки 7, совершающие планетарное вращательное движение. Привод рабочих органов машины осуществляется от электродвигателя 13 через ременную передачу 14 и редуктор 15.

      После вальцевания шоколадную массу загружают  в коншмашину через патрубок 10. Процесс конширования осуществляется в две стадии. На первой стадии масса непрерывно и интенсивно перемешивается мешалками 7 в течение 18-24 ч. Внутренняя поверхность корпуса очищается ножом 8. Постепенно температура повышается от 40 до 70°С. Для активного аэрирования массы в машину нагнетается вентилятором теплый очищенный воздух.