Studiu Privind Tehnologia de Obtinere a Ciocolatei Negre (amaruie)

Studiu privind tehnologia de obținere a ciocolatei negre (amăruie) cu un conținut de cacao de 80%.

Proiectarea unei secții cu o capacitate de 2t/zi

CUPRINS

Memoriu tehnic………………………………………………………

Tehnologia fabricației

Produsul finit

Importanță și domenii de utilizare

Caracterizare fizico-chimică și tehnologică

Condiții de calitate, depozitare și transport

Variante tehnologice de obținere a produsului finit

Elemente de inginerie tehnologică

Varianta tehnologică adoptată

Materii prime și materiale auxiliare

Caracterizare fizico-chimică și tehnologică

Condiții de calitate și transport

Procese tehnologice componente

Mecanismul procesului

Bilanțul de materiale

Bilanțul termic

Utilajele instalației pentru realizarea tehnologiei

Alegerea, descrierea și regimul de funcționare a utilajelor dimensionate

Dimensionarea tehnologică a utilajelor

Probleme de exploatare a instalației

[NUME_REDACTAT] instalației

Amplasarea și montajul utilajelor

Întreținere și reparații

Probleme de control, reglare și automatizare

Norme de securitatea muncii, igienă, prevenirea accidentelor, incendiilor, exploziilor, etc.

Deșeuri, subproduse, coproduse, emisii de noxe

Analiza tehnico-economică

[NUME_REDACTAT] desenate

Schema de operații

Linia tehnologică

Desenul de ansamblu al utilajului principal

Ciocolata este un produs consumat astăzi cu o mare plăcere de către majoritatea oamenilor, având o istorie milenară. Cu o istorie veche de mai bine de 2000 de ani, ciocolata este printre cele mai populare alimente de pe întreg globul. Arborele de cacao crește în pădurile tropicale din zona ecuatorială, iar primele utilizări ale boabelor sale datează încă din anii 1100, în [NUME_REDACTAT], Honduras. Se pare că mayașii au fost cei care au inventat băutura „xocoatl”, ce însemna „apă amară”, și care a fost preluată ulterior de indienii azteci care au adăugat vanilie, miere sau condimente. Aceștia obișnuiau să o bea în cinstea zeilor fertilității, dar și pentru a vindeca durerile din timpul sarcinii, tusea și febra. Fiind importată din teritoriile cucerite, cacaoa era deosebit de valoroasă pentru indieni, astfel încât boabele sale erau folosite nu doar în ceremoniile religioase, ci și ca monedă de schimb sau ca plată a tributului.

Primul explorator din [NUME_REDACTAT] care a luat contact cu boabele de cacao a fost [NUME_REDACTAT], în anul 1502. Aduse pentru prima dată în Europa acestea nu s-au bucurat de o prea mare atenție, deoarece nimeni nu știa la ce sunt folositoare. În 1519 conchistadorul [NUME_REDACTAT] descoperise un obicei de-al conducătorului aztecilor, Montezuma. Acesta obișnuia să bea o băutură preparată din semințe de cacao, numită „chocolatl”. Montezuma consuma cam 50 de căni pe zi din această băutură. El i-a servit lui [NUME_REDACTAT] această băutură regală, pe care acesta a găsit-o amară pentru gusturile sale. Spaniolii au observat că adăugându-i trestie de zahăr, arome de vanilie și scorțișoară și servită caldă, băutura este mai gustoasă.

Locul privilegiat pe care îl deține ciocolata în civilizația modernă se datorează atât aromei sale inimitabile, cât și aureolei magice transmise de-a lungul timpului. „Cacohuaquatl” în limba incașă înseamnă „cadoul grădinarului paradisului către primii oameni”, adică a zeului Quetzalcoatl.

Fructele de cacao serveau drept monedă de schimb, în timp ce pulpa de cacao (amanda) era folosită pentru prepararea băuturii zeilor – tchocolaltl- ciocolată cu efecte stimulatorii pentru înlăturarea oboselii, cu un gust foarte plăcut.

Arborele de cacao poate ajunge până la 8 metri în 12 ani, înflorind tot timpul anului, având aproximativ 100.000 de flori în buchete, din care doar 0,2% dau fructe.

Secolul XIX a venit cu două mari transformări în istoria ciocolatei. În 1828 olandezul [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] patentează presa de extragere și separare a untului și prafului de cacao. Revoluția industrială face astfel ciocolata accesibilă unui public din ce în ce mai larg, iar perioada următoare va extinde și mai mult utilizările ciocolatei, diversificând sortimentele. În anul 1847 o companie engleză a creat un proces tehnologic de solidifiere a ciocolatei, iar doi ani mai târziu, suedezul [NUME_REDACTAT] a adăugat un ingredient nou: laptele.

În scurt timp o nouă invenție va marca istoria ciocolatei: temperatura de topire mai scăzută decât cea a corpului uman. Astfel ciocolata se topește în gură, atât la propriu cât și la figurat. Ciocolata neagră se topește la 34-35°C, în timp ce pentru ciocolata cu lapte este nevoie de o temperatură mai scăzută cu câteva grade. În prezent, ciocolata cu lapte este cel mai căutat sortiment, în timp ce ciocolata neagră este apreciată doar de 5-10% dintre consumatorii acestui produs.

Ciocolata conține astfel peste 30% grăsimi, 15% proteine, restul fiind constituită din diverse arome, conservanți, lapte și alți compuși, iar praful de cacao fiind de aproximativ 30%. Lecitina, care este o fosfatidă, este nelipsită căci aceasta ușurează alunecarea particulelor de cacao și micșorează vâscozitatea.

O ciocolată pură se recunoaște, mai întâi, doar privind: astfel aspectul exterior trebuie să fie neted, iar marginile trebuie să aibă o anumită strălucire. Această culoare variază în funcție de ingredientele din care este preparată.

În momentul ruperii unei bucăți de ciocolată, aceasta trebuie să producă un zgomot sec, iar marginile părților separate să fie extrem de fine. Așadar, dacă bucata de ciocolată se rupe sau se înmoaie, înseamnă că ciocolata este veche. Aroma acesteia trebuie să fie delicată și îndelungată. În final, așezată în gură trebuie să se topească lent.

Potrivit studiilor, s-a constatat că acest aliment contribuie doar în proporție de 2% la asimilarea grăsimilor, cel mai mare aport fiind constituit din grăsimile din carne, prăjeli, ș.a.

Contrar aparențelor, ciocolata este un aliment sănătos, conținând substanțe hrănitoare și vitamine, cum ar fi zincul, fierul, magneziul. Totodată în ciocolată se mai găsesc antioxidanți asemănători celor din vinul roșu, care previn atacul de cord. Partea nesănătoasă a ciocolatei este constituită de zahăr, care poate produce carii sau alte probleme de sănătate, toate acestea în urma unui consum exagerat al produsului.

În mod normal, ciocolata nu creează dependență datorită compoziției sale. Întrucât ciocolata conține phenylephylamine- același hormon care este pus în acțiune când te îndrăgostești, multă vreme s-a crezut că ciocolata este un afrodiziac.

Ciocolata nu conține foarte multă cofeină; 60 de grame de ciocolată, conțin cofeină cât o ceașca de cafea decofeinizată.

Cacaoa este crescută astăzi în ferme din insulele Caraibe, [NUME_REDACTAT] Guinee, Africa, Asia și Indonezia ecuatorială, iar producerea și procesarea ei a ajuns să fie considerată o artă, de la rețetele secrete și până la creațiile artizanale ce se produc de [NUME_REDACTAT]. Cel mai mare producător de cacao din lume este Coasta de Fildeș, aproximativ 43% din producția mondială de cacao provine de aici.

În prezent există câteva zeci de sortimente de ciocolată, dintre cele mai diverse.

Capitolul 1. Tehnologia fabricației

Produsul finit

Ciocolata este un produs obținut prin amestecarea și mărunțirea fină a masei de cacao, a zahărului și a untului de cacao, cu sau fără adaosuri. De la începutul fabricării sale, ciocolata a avut și are vocația cadoului prețios de savurat.

Ea reprezintă o gamă specială de produse zaharoase în compoziția căreia intră: boabe de cacao, zahăr, lapte, alune, nuci, stafide, arahide, fructe, etc. [6]

Principalele componente ale ciocolatei sunt: zahărul, untul de cacao și masa de cacao. Masa de cacao se obține din boabele de cacao curățite, prăjite, decorticate și apoi măcinate. Untul de cacao se obține prin presarea masei de cacao. În urma acestei presări rezultă turtele de cacao, care se folosesc la obținerea prafului de cacao.

1.1.1.Importanță și domenii de utilizare

Datorită componentelor sale – acizi grași, proteine, lipide, glucide și minerale- ciocolata neagră este considerată ca fiind un aliment complet. Dintre mineralele esențiale, calciul și fosforul facilitează dezvoltarea și protejarea sistemului osos și coagularea sângelui, magneziul duce la buna funcționare a inimii, a sistemului nervos și a celui muscular, iar potasiul optimizează în permanență cantitatea de apă din corp. [4]

Pe de altă parte, acidul stearic acționează asupra metabolizării hepatice a colesterolului și a acidului palmitic, iar acidul oleic esențial este vasoprotector. Astfel compoziția în acizi grași (70% acizi grași saturați și 30% acizi grași nesaturați) face ca ciocolata să fie un instrument împotriva acțiunii dăunătoare a oxidanților – responsabili de îmbătrânire și de declanșarea cancerului- și îi oferă proprietăți hipocolesterolemiante (datorită fitosterolilor și fibrelor). Consumul ciocolatei diminuează de asemenea riscul de arteroscleroză datorită proprietăților sale antiarteromatoase (Kris- Etherton, 1994). [7]

Substanțele antioxidante, fierul și vitamina E au un rol important în protejarea celulelor și a sistemului imunitar, în stimularea cardiacă și musculară. Ciocolata neagră , cu un conținut ridicat în cacao, face ca pielea să fie mai rezistentă în timpul expunerii solare. Dintre psihostimulantele majore, în ciocolată întâlnim teobromina și cafeina. Teobromina are proprietăți bronho-dilatatoare, stimulează sistemul nervos central și ameliorează performanțele musculare, în tip ce cafeina este considerată un tonic cardiac, sporind atenția și întârziind apariția oboselii. Nu în ultimul rând, ciocolata este considerată de mulți medici drept un ușor antidepresiv, având efecte euforizante și anxiolitice. [4]

În ceea ce privește beneficiile ciocolatei în modelarea și îngrijirea corporală, ea este considerată ca fiind deosebit de eficientă în tratamentele de tipul împachetărilor. Acestea accelerează catabolismul grăsimilor și au rezultate anticelulitice notabile, dar și relaxante, fiind un bun remediu împotriva stresului. La nivelul epidermului, tratamentele corporale pe bază de ciocolată echilibrează nivelul natural de hidratare și elasticitate al pielii, îndepărtează celulele moarte, catifelând și prevenind îmbătrânirea prematură. [4]

Prin urmare, ciocolata este benefică pentru organism și nu trebuie să ratăm acest răsfăț. De asemenea, ea este folosită de ceva vreme și în domeniul cosmetic, nu numai pentru că are proprietăți nutritive care fac bine pelii, ci și pentru că mirosul ei induce o stare de bine. Poți beneficia de măști sau chiar de împachetări și masaje corporale cu ciocolată la saloanele de specialitate, dar poți achiziționa și din comerț produsele necesare pentru a efectua un asemenea tratament la tine acasă, cum ar fi: creme hidratante, măști corporale, seruri, etc.

1.1.2. Caracterizare fizico-chimică și tehnologică

În funcție de materiile prime utilizate la fabricarea ciocolatei, de proporția componentelor conform rețetei de fabricație, ciocolata se distinge printr-un gust, aromă și finețe deosebite, fiind un produs susceptibil de a se topi în gură, fără a putea distinge prezența particulelor solide.

În urma unor procese fizice și biochimice care au loc în timpul prelucrării materiilor prime, produsul finit capătă unele proprietăți ca: onctuozitate, grad de dispersie, miros. [5]

Ciocolata se prezintă ca un corp solid, cu o mică rezistență la rupere, modificându-și consistența în funcție de temperatură și devine fluidă la temperatura de 30-32°C. [6]

Masa de ciocolată prezintă proprietatea de tixotropie, adică de lichefiere a amestecului format sub influența unei acțiuni mecanice, de malaxare. La temperatura camerei este un sistem dispers solid, care încălzit devine fluid. În acest sistem faza dispersă este constituită din particulele solide ce provin din boabele de cacao și din pudra de cacao, iar faza de dispersie o reprezintă topitura de unt de cacao. [5]

Tabelul 1. Caracteristicile organoleptice ale ciocolatei [3]

Pe lângă substanțele grase, hidrații de carbon și proteinele care constituie baza alimentației, ciocolata mai conține cantități mici de teobromină, acizi organici printre care cel oxalic se află în cantitate mai mare, substanțe tanante, pigmenți, uleiuri eterice, lecitina, substanțe minerale, vitamine, etc. [6]

Pentru a nu distinge componentele solide, acestea trebuie să aibă dimensiuni mici de 20-25 µ, dimensiuni ce constituie pragul decelării de organele olfactive.

În funcție de compoziție, ciocolata se clasifică în:

Simplă, obișnuită, dulce, fără zahăr, cuvertură sau în granule;

În amestec omogen: obișnuită cu lapte, cuvertură cu lapte, granule cu lapte, cuvertură cu lapte smântânit, ciocolată cu smântână.

Tabelul 2. Caracteristicile fizico-chimice ale ciocolatei [3]

1.1.3. Condiții de calitate, depozitare și transport

Conservarea produselor asigură continuitatea procesului de fabricație. Produsele sunt depozitate în camere special amenajate și climatizate. Temperatura din spațiile de depozitare trebuie să fie cuprinsă între 18 și 20°C, iar umiditatea relativă a aerului trebuie să fie încadrată între 70-75°C. [10]

Ambalarea ciocolatei se face în ambalaje de staniol foarte viu colorate pentru atragerea privirii consumatorului. [10]

După ce ciocolata a fost ambalată individual se ambalează în cutii de diferite mărimi pentru a putea fi transportată în spații mai mici. [10]

Variante tehnologice de obținere a ciocolatei

Schema tehnologică nr.1 [2]

Schema tehnologică nr. 2

Schema tehnologică nr. 3 [6]

Capitolul 2. Elemente de inginerie tehnologică

2.1. Varianta tehnologică adoptată

Am ales această schemă tehnologică ca fiind cea mai bună, pentru că aceasta cuprinde doar operațiile importante și materiile prime de bază. Consider că operațiile de fabricare a ciocolatei redate în această schemă sunt cele pentru obținerea unei ciocolate autentice și de cea mai bună calitate.

2.2. Materii prime și materiale auxiliare

Materii prime de bază

Materiile prime care se folosesc la fabricare ciocolatei sunt: zahărul, untul de cacao, pudra de cacao, boabe de cacao, materii grase; se mai poate folosi drept înlocuitor al zahărului siropul de glucoză, zahărul invertit. Se mai folosesc arome și coloranți alimentari aprobați de [NUME_REDACTAT]. Fructele sub formă proaspătă, conservate sau semifabricate ocupă de asemenea un rol important în obținerea produselor zaharoase.

Toate materiile prime și auxiliare trebuie să îndeplinească condițiile de calitate prevăzute în standardele de stat. Calitatea materiilor prime și auxiliare determină calitatea produsului finit.

Zahărul, zaharoza

Zahărul constituie materia primă de bază pentru industria produselor zaharoase, reprezentând 50-70% din substanța uscată a acestora. Este un aliment asimilat complet și repede de către organism, iar în concentrație mai mare împiedică dezvoltarea microorganismelor, ceea ce contribuie la conservarea dulciurilor.[1]

Zahărul utilizat la fabricarea produselor zaharoase trebuie să aibă o puritate de 99,75-99,8% zaharoză raportată la substanța uscată, umiditatea de maximum 0,1% , cenușă maximum 0,3% și substanțe reducătoare de maximum 0,05%.[1]

Zahărul se poate utiliza sub formă de:

zahăr cristal (tos), este constituit din cristale de zaharoză, neaglomerate ce se utilizează pentru obținerea siropurilor de zahăr/glucoză, siropurilor de brumare, fondant. Acesta se mai folosește la fabricarea jeleurilor (operația de panirare), ornarea unor produse de laborator, obținerea maselor de tip pralină;

zahăr pudră, este obținut prin măcinarea zahărului cristalin și a sfărâmăturilor de zahăr bucăți, ce se utilizează a divizarea-modelarea masei de rahat, formarea învelișurilor pentru drajeuri, la obținerea maselor de ciocolată sau a maselor de tip marțipan, pralină, etc.;

zahăr topit, cu sau fără adaos de glucoză, se utilizează la fabricarea unor produse de tip crocant, grilaj, pentru prepararea siropurilor de caramel ce se folosesc apoi pentru colorarea sau aromatizarea șerbeturilor, fondantului, etc. [2]

Tabelul 3. Caracteristicile organoleptice ale zahărului [12]

Tabelul 4. Caracteristicile fizico-chimice ale zahărului [12]

Tabelul 5. Tipurile de ciocolată și conținutul în zahăr și cacao [2]

Siropul de glucoză

Siropul de glucoză face parte din grupa monozaharidelor și reprezintă materia primă de bază pentru majoritatea produselor zaharoase, iar industrial se fabrică sub formă de glucoză și de glucoză solidă. [1]

Siropul de glucoză este obținut prin hidroliza amidonului cu ajutorul acizilor minerali diluați (de obicei acid clorhidric sau acid sulfuric). Pentru obținerea unui randament mare de lucru dar și pentru obținerea unui sirop de bună calitate, amidonul utilizat la fabricare trebuie să fie perfect pur (liber de impurități), pentru a se evita colorarea zemii, fenomen greu de înlăturat ulterior. [1]

Acest sirop de glucoză are un conținut mediu de substanță uscată de 78-80%, din care dextroză și substanțe reducătoare, calculate ca dextroză, minimum 38-42%. Glucoza din siropul de glucoză are rolul de a frâna cristalizarea zaharozei în soluție, ceea ce permite creșterea concentrației maselor la fierbere, fără riscul cristalizării zaharozei. În cazul produselor finite, prin prezența glucozei, se evită higroscopicizarea acesteia. Prin modificarea proporției de glucoză în produsul de fierbere se modifică și proprietățile reologice ale acestora: plasticitatea, maleabilitatea și consistența, fapt ce ajută foarte mult la formarea și modelarea cu ușurință a produselor. Pentru a facilita o dozare exactă a acestuia, siropul de glucoză se va tempera la 40-60°C. Dozarea se va face volumetric, cu ajutorul pompelor. [2]

În țara noastră se utilizează pentru fabricarea produselor zaharoase, sirop de glucoză ce trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

Lichid vâscos de culoare alb-gălbuie, cu gust dulceag;

Să nu conțină corpuri străine;

Să aibă o umiditate de maximum 18,5%;

Încălzit până la 140°C nu trebuie să-și modifice culoarea prin caramelizare;

Conținutul în substanțe reducătoare, exprimat în dextroză, să fie cuprins între 30-37%. [2]

Boabele de cacao

Alături de zahăr, acestea reprezintă materia primă de bază la fabricarea ciocolatei, a bomboanelor de ciocolată, a cremelor și pentru unele umpluturi. După recoltare boabele de cacao au culoare albă, cu nuanțe roz-gălbuie, în timp ce după fermentare, în timpul căreia se produc transformări calitative importante, culoarea acestora se modifică devenind maronie. [2]

Boabele de cacao mature și bine dezvoltate au o lungime medie de circa 2-2,8 cm, o lățime de 1,2-1,6 cm și o grosime de 0,5-1 cm. [2]

Calitatea lor se apreciază după „index”, care reprezintă valoarea 100 pentru cea mai bună calitate. Boabele ce prezintă defecte, au culoarea schimbată, sunt mucegăite, atacate de insecte (larve), sparte sau cu impurități, reduc valoarea acestui index. Boabele de cacao se compun din patru părți anatomice: coaja sau tegumentul 12-14%, embrionul sau germenele 1%, pielița argintie și miezul sau cotiledonul 85-87%. [2]

Boabele de cacao crude și uscate conțin între 52-54% grăsime, 3-3,5% umiditate, restul componenților fiind substanțe azotate, hidrați de carbon, substanțe minerale, acizi organici. În vederea utilizării lor ulterioare, boabele de cacao vor fi supuse fermentării, moment în care au loc o serie de transformări calitative importante atât în exteriorul bobului, cât și în interiorul său. În timpul fermentării partea germinativă a bobului se distruge și se îndepărtează o parte din substanțele azotate și hidrații de carbon. De asemenea, conținutul de substanțe tanante se reduce și el, atenuând astfel gustul astringent și amar al boabelor. În schimb, are loc o creștere apreciabilă a cantității de acizi organici. Fermentarea boabelor de cacao se efectuează în țările de origine și durează între 4 și 5 zile. [3]

În timpul fermentării, temperatura din boabele de cacao crește atingând valoarea de 50°C. Pentru a asigura o fermentare uniformă în toate straturile și pentru a preveni creșterea temperaturii peste limita amintită, boabele vor fi supuse zilnic unei aerisiri și vânturări repetate.

După fermentare, boabele de cacao sunt uscate, pentru a reduce astfel umiditatea până la circa 6%. Boabele uscate se triază și se clasează pe categorii și apoi se ambalează în saci. La triere vor fi îndepărtate cojile ce s-au desprins de pe bob, corpurile străine, boabele sparte și cele deformate.

Caracteristicile componentelor boabelor de cacao:

Untul de cacao, constituie aproximativ 48-50% din masa boabelor de cacao fermentate și uscate. La temperatura camerei acesta este solid și fraged, imprimând ciocolatei această caracteristică. Se topește, în schimb, la temperatura de 32°C. Prin solidificare volumul său se micșorează, permițând astfel evacuarea ușoară a ciocolatei din forme;

Teobromina, face parte din grupa purinelor și este un excitant al sistemului cardio-vascular. Se prezintă sub forma unui praf alb microcristalin, cu gust amar, este solubilă în apă fierbinte, eter, acid acetic fierbinte. Sublimează la 290-308°C;

Acizii organici prezenți în boabele de cacao sunt: malic, oxalic, citric;

Hidrații de carbon, dintre aceștia amidonul ocupă primul loc, fiind prezent într-o proporție de 7% din masa miezului boabelor de cacao;

Alte substanțe prezente în bobul de cacao sunt substanțele proteice și substanțele aromatice. [1]

Tabelul 6. Conținutul de coajă și miez la diverse sorturi de boabe de cacao [1]

Tabelul 7. Compoziția chimică a componentelor boabelor de cacao uscate [2]

Tabelul 8. Compoziția chimică medie a componentelor bobului de cacao după prăjire [1]

Pudra de cacao

În procesul de fabricare al ciocolatei boabele de cacao sunt transformate în pudră de cacao cu ajutorul instalațiilor de măcinare folosite la măcinarea zahărului tos. Pudra de cacao se obține prin măcinarea turtelor de cacao, rezultate la extragerea prin presare a untului de cacao din masa de cacao. [8]

Există două tipuri de pudră de cacao:

Tipul C (comercial), cu minimum 22% grăsime;

Tipul I (industrial), cu minimum 13% grăsime.

La stabilirea rețetei de fabricație a masei de ciocolată trebuie să se țină seama de: conținutul de zahăr, conținutul de grăsime pe care trebuie să îl conțină ciocolata și conținutul de grăsime, unt de cacao, al masei de cacao cu care se lucrează.[1]

În consecință, calitatea masei de ciocolată și implicit și cea a ciocolatei va fi determinată de:

Finețea particulelor de cacao și de zahăr adăugate, eventual și de lapte, de onctuozitate (acesta depinzând de gradul de dispersie al particulelor solide și al învelirii lor în pelicule de unt de cacao și de conținutul în grăsime);

Gust, care este dat de prezența zahărului, de cacao, lapte, aromatizant etc.;

Miros, determinat de componentele ce intră în rețetă, și anume: masa de cacao, untul de cacao, aromatizantul utilizat. [9]

Tabelul 9. Caracteristicile organoleptice ale pudrei de cacao [3]

Varietăți de praf de cacao care se găsesc în comerț, în străinătate, se pot clasifica după conținut său în unt de cacao:

Praf de cacao slab degresat sau cu un conținut ridicat în unt de cacao, minimum 20% unt de cacao;

Praf de cacao puternic degresat sau cu un conținut scăzut în unt de cacao, minimum 10% unt de cacao și maximum 20% unt de cacao.

În cadrul acestei clasificări, prafurile de cacao pot fi deschise sau închise la culoare. În afara acestora, un rol important îl joacă gustul și aroma care depinde de sorturile de boabe de cacao și de gradul de prăjire al lor. [10]

La noi în țară se produc două tipuri de pudră de cacao: pudră de cacao de consum și pudră de cacao industrială. Pudra de cacao de consum din punct de vedere organoleptic trebuie să fie fină, fără aglomerări stabile, cu gust și miros caracteristic de cacao, fără gust și miros străin. [10]

Pudra de cacao industrială nu se alcalinizează și trebuie să aibă o culoare de la brun-deschis la brun-închis.

Tabelul 10. Caracteristicile fizico-chimice ale pudrei de cacao [12]

În produsele de tip ciocolată, zahărul ce se adaugă în rețetă contribuie la:

Determinarea gradului de dulce, care va depinde de gradul de dizolvare al cristalelor de zahăr în cavitatea bucală;

Stabilitatea produsului, prin încorporarea cristalelor de zahăr de către grăsimea cu care nu va reacționa;

Determinarea proprietăților reologice, prin mărirea și distribuția cristalelor de zahăr în faza grasă. În cazul în care cristalele de zahăr sunt mici (12-15 µ), suprafața lor totală va fi mai mare și deci, și cantitatea de grăsimi trebuie să fie mai mare pentru a asigura „lubrifierea” cristalelor de zahăr;

La fabricarea ciocolatei, zahărul suferă o transformare a stării sale și anume, la rafinarea ciocolatei o parte din cantitatea de zahăr va trece în stare amorfă, stare ce favorizează reținerea substanțelor de aromă. În fazele următoare are loc o cristalizare a zahărului, substanțele de aromă fiind reținute în faza gazoasă;

Densitatea produsului va fi influențată și de mărimea cristalelor de zahăr. [5]

Untul de cacao

Untul de cacao reprezintă componenta chimică cea mai importantă din punct de vedere tehnologic la fabricarea ciocolatei și a pudrei de cacao, dar și din punct de vedere cantitativ, fiind reprezentată de grăsimi ce alcătuiesc untul de cacao. Acesta cuprinde în principal trigliceride, acizi grași liberi ce nu depășesc valoarea de 1%. [9]

Tabelul 11. Trigliceridele untului de cacao [2]

Obținut prin presare acesta nu este perfect pur, ci poate conține până la 2% particule fine de cacao. Untul de cacao diferă de celelalte grăsimi alimentare obișnuite în privința consistenței.

Acesta este tare în jurul temperaturii de 20°C și sfărâmicios, prezentând o ruptură așchioasă. În schimb el se topește în jurul valorii de 31.5-35°C. intervalul de înmuiere variază între 23-24,5°C, iar cel de solidificare între 30-31,4°C. În stare solidă untul de cacao prezintă o culoare galben curat, deschis, în timp ce o prăjire mai accentuată, cu un conținut de coji mai ridicat în masa de cacao determină închiderea la culoare a untului de cacao. [8]

Gustul untului de cacao este plăcut, dulce-aromat, topindu-se ușor în gură și producând o răcire ușoară, abia perceptibilă. Mirosul său este plăcut, specific, nedepinzând de sortul de boabe folosite. Aroma untului de cacao este greu volatilă, ceea ce face îndepărtarea acesteia foarte dificilă.[8]

Densitatea relativă a untului de cacao în stare lichidă este mai mică decât cea aflată în stare solidă. La solidificare untul de cacao suferă o contractare, ușurând astfel scoaterea ciocolatei din forme. [10]

Una dintre cele mai importante însușiri ale untului de cacao o reprezintă durabilitatea sa în timp, ceea ce face ca produsul să nu râncezească. Totodată, acesta prezintă proprietatea de polimorfism, adică se poate prezenta sub mai multe forme cristaline. Se deosebesc așadar patru forme cristaline care au intervale de topire diferite, forme care trec dintr-una în alta, și anume:

Forma γ, metastabilă, amorfă, cu temperatura de topire de 16-18°C;

Forma α, metastabilă, cristalină, cu temperatura de topire de 23,5-25,5°C;

Forma , metastabilă, cristalină, cu temperatura de topire de 27-29°C;

Forma β, stabilă, cristalină, cu temperatura de topire de 34-46°C. [2]

Tabelul 12. Indicii untului de cacao [2]

Cifra de iod mică pentru untul de cacao ne arată că acesta se poate conserva foarte bine, rezistând la acțiunea oxidanților (nu este exclusă prezența unor compuși cu acțiune antioxidantă în untul de cacao).

Materii auxiliare

Emulgatorii – stabilizatorii

Cel mai des utilizat emulgator este lecitina, care este extrasă din uleiul brut de soia.

Lecitina are rolul de legare al ingredientelor ciocolatei. Aceasta face parte din grupa fosfatidelor, fiind răspândite în natură atât în regnul vegetal, cât și în regnul animal, mai cu precădere în gălbenușul de ou, creier, inimă și ficat, iar în cantități mai mici în semințele de rapiță și soia. [11]

Sunt substanțe albe, higroscopice, de consistența cerii, solubile în eter și alcool. Cu apa acestea formează soluții coloidale, datorită caracterului lor de ioni bipolari. Fosfatidele au proprietatea de a se acumula pe suprafața de separare dintre apă și alte lichide, având rol de regulator al permeabilității membranelor celulare. [3]

Lecitina este un derivat al digliceridei, în compoziția sa intrând radicalul acid fosforic și combinația azotoasă colină, obținându-se industrial prin extragerea din uleiul de soia. Ea se folosește atât ca emulgator, cât și pentru scăderea vâscozității ciocolatei. Emulgatorii sunt substanțe care, adăugate în cantități mici la o emulsie, ușurează dispersia particulelor și măresc stabilitatea emulsiei obținute, prin faptul că formează pelicule foarte fine în jurul particulelor disperse. [3]

Substanțele de aromă

Aromele sunt folosite în industria produselor zaharoase pentru a da acestora mirosuri și gusturi plăcute și prin marea lor varietate fac posibilă existența unui număr foarte mare de sortimente. Aromele pot fi naturale și sintetice.

Aromele naturale, sunt obținute prin distilare sau extracție din fructe, sâmburi, scoarțe, frunze, flori, rădăcini etc. Ele sunt lichide incolore sau de culoare gălbuie până la brun-deschis și sunt solubile in eter și alcool. Se păstrează în sticle colorate, bine închise deoarece acestea sunt sensibile la aer și la lumină. Metoda clasică de fabricare este prin distilare cu vapori de apă și se execută sub vid, protejând uleiurile volatile de temperaturile ridicate. Se utilizează:

Uleiul de citrice (portocale și lămâi) obținut prin presarea cojilor acestor fructe;

Uleiul de migdale amare, obținut prin presarea sâmburilor de migdale sau caise;

Uleiul de mentă se obține prin distilarea frunzelor de mentă;

Uleiul de bergamont, obținut din cojile fructelor unei subspecii de portocale care crește în Sicilia;

Uleiul de trandafir;

Uleiul de naroli (din fructe verzi de portocale);

Vanilia se obține din capsulele de fructe ale arborelui de vanilie. [1]

Aromele sintetice, sunt esteri ai acizilor organici saturați. Sunt lichide și au punctul de fierbere mai scăzut decât cel al acizilor corespunzători. Sunt foarte puțin solubile în apă, dar solubile în alcool eter și benzen, cu miros și gust de fructe. În această categorie intră șu unele substanțe din grupa terpenoidelor, care sunt terpeni și derivați oxigenați ai acestora; alcooli, aldehide, cetone, oxizi și acizi. [11]

Mentolul este obținut prin hidrogenarea catalitică a timolului,

Vanilia se obține prin oxidarea blândă a ligninei din lemn de brad în soluție alcalină.

Calitatea aromelor este apreciată mai mult după caracteristicile lor organoleptice: miros, gust și uneori după culoare și limpezime, fiind supuse probelor de laborator și stabilindu-se astfel puterea de aromatizare pentru a se fixa doza respectivă. O dozare corectă imprimă produselor o bună aromatizare, exagerarea conferind produselor gusturi neplăcute. [11]

2.3. Procese tehnologice componente

2.3.1. Mecanismul procesului

Schema tehnologică de obținere a ciocolatei poate fi împărțită în trei etape:

Prepararea masei de cacao;

Prepararea masei de ciocolată;

Modelarea ciocolatei.

Prima etapă are ca scop curățirea boabelor de cacao de impurități, accentuarea calității gustative și transformarea prin măcinare în masa de cacao. [1]

Această etapă cuprinde următoarele operații:

Curățirea de impurități a boabelor de cacao;

Selectarea boabelor de cacao;

Prăjirea boabelor de cacao;

Concasarea și decorticarea boabelor de cacao;

Măcinarea crupelor (miezului) de cacao;

Obținerea masei de cacao. [6]

În a doua etapă are loc amestecarea componentelor: masa de cacao, zahăr și unt de cacao, urmărindu-se astfel obținerea unui amestec cât mai fin, mai omogen. La sfârșitul acestei etape masa de ciocolată trebuie să fie o dispersie în care faza lichidă este reprezentată de untul de cacao, iar faza solidă de particulele de zahăr si de cele ale boabelor de cacao. [1]

Această fază cuprinde următoarele operații:

Amestecarea componenților ce vor forma masa de ciocolată;

Mărunțirea fină a masei de ciocolată;

Finisarea masei de ciocolată. [6]

A treia etapă o reprezintă modelarea masei de ciocolată și cuprinde următoarele operații tehnologice:

Temperarea ciocolatei;

Turnarea în forme a ciocolatei;

Trepidarea ciocolatei;

Răcirea ciocolatei;

Scoaterea din forme a ciocolatei;

Ambalarea ciocolatei;

Depozitarea ciocolatei. [6]

Curățirea și selectarea boabelor de cacao

Boabele de cacao din produsele de ciocolată sunt impurificate cu nisip, praf, capete de sfoară, pietricele, pânză de sac, așchii de metale, părți lemnoase, etc. Totodată se mai găsesc și boabe lipite între ele, sfărâmate, atacate de dăunători și părți de înveliș. [1]

Această operație se face în scopul îndepărtării corpurilor străine, impurităților: praf, nisip, coji de boabe, dăunători, impurități metalice. În același timp are loc și o sortare, calibrare a boabelor după mărime. Calitativ, boabele mari sunt superioare întrucât s-au dezvoltat normal, ajungând la maturitate completă, prezintă aromă predominantă și totodată conținutul în unt de cacao este ridicat. [8]

Parametrii de lucru: – are loc o eliminare a impurităților de 3% din care: 1,7 – 2,5% recuperabile; 0,5 – 1,3% nerecuperabile. [5]

Prăjirea boabelor

O operație principală este cea de prăjire a boabelor de cacao, în timpul căreia au loc o serie de procese fizice și chimice care duc la formarea unor substanțe care accentuează aroma, reducerea umidității de la 6-8% la 2-3%, reducerea gustului și aromei neplăcute prin eliminarea unor substanțe volatile, atenuarea gustului de astringent și amar datorită reducerii conținutului de substanțe tanante, îmbunătățirea culorii, modificarea conținutului de unt de cacao. [9]

În același timp are loc o separare a miezului de coajă, îndepărtarea excesului de apă, o mărire a fragilității miezului, au loc modificări fizice, biochimice și microbiologice ale vracului cât și o distrugere a dăunătorilor. [2]

Parametrii controlați:

umiditatea finală a boabelor: 1,5-3% ;

temperatura de prăjire: 110-130°C;

durata de prăjire: 20-30 minute;

temperatura agentului de uscare: 140-160°C;

temperatura aerului de răcire: 18-20°C. [2]

În timpul procesului de prăjire rezultă diverse pierderi:

pierderea în umiditate a boabelor de cacao prăjite se cifrează la 4-6% raportat la boabele crude;

pierderile în substanța uscată se datorează degradării substanțelor organice sub acțiunea căldurii și îndepărtării unei părți din acizii volatili. Aceste pierderi sunt de circa 1%. [9]

Concasarea și decorticarea boabelor de cacao

Scopul decorticării și concasării boabelor de cacao este eliminarea cojilor și a germenilor, precum și sfărâmarea miezului în particule fine, în vederea prelucrării sale ulterioare. După prăjire coaja se desprinde mult mai ușor de pe miez, în urma strângerii acestuia. Această îndepărtare a cojilor este necesară deoarece ele conțin 17% celuloză și un procent ridicat de substanțe minerale. [1]

Metodele de sfărâmare a boabelor de cacao se bazează fie pe lovire, fie pe zdrobire, forfecare și frecare. În ultimul caz există mașinile de sfărâmare cu doi cilindri care se rotesc în sens contrar și au viteze diferite. [8]

Prepararea masei de cacao

Masa de cacao rezultă prin măcinarea boabelor de cacao prăjite, decorticate și sfărâmate, având o consistență semilichidă. Boabele de cacao sfărâmate sunt depozitate în buncăre diferite după varietățile de boabe din care provin. Amestecarea diferitelor varietăți în anumite proporții poate să asigure gustul și aroma specifică diferitelor sortimente de ciocolată și praf de cacao. [10]

În timpul măcinării, datorită frecării boabelor între ele, masa de cacao se încălzește și ajunge la o temperatură mai mare decât cea de topire a untului de cacao ce se găsește în masă, acest lucru făcând ca masa de cacao să fie semilichidă. Conținutul de grăsime al masei de cacao este de 52-55%. [1]

La măcinare conținutul de umiditate al miezului nu trebuie să depășească 2.5% întrucât el devine mai puțin friabil, măcinarea se execută mai greu și particulele rezultate nu ating finețe dorită. Masa de cacao pentru pudra de cacao trebuie să fie mărunțită mai fin decât cea pentru ciocolată, iar particulele nu trebuie să depășească 25-30 microni, în caz contrar trebuie mărunțite din nou. [10]

Măcinarea are ca scop distrugerea țesutului celulelor, a pereților celulari în vederea obținerii untului de cacao, a granulelor de amidon, a proteinelor, ș.a.

Tabelul 13. Compoziția chimică medie a masei de cacao [1]

Obținerea masei de cacao reprezintă prima etapă de obținere a ciocolatei. Totodată în această etapă se produc cele mai mari pierderi tehnologice la prelucrarea boabelor – în medie 15,5-23,6%. [1]

Prepararea masei de ciocolată

Masa de ciocolată se obține prin amestecarea masei de cacao cu zahărul pudră și untul de cacao. Untul de cacao se obține prin presarea masei de cacao. Zahărul pudră se obține prin măcinarea zahărului tos în mori. Finețea particulelor de zahăr care se obțin la măcinare depind atât de umiditatea zahărului, cât și de moara utilizată. Folosind un zahăr mai uscat, vom obține un procent mai mare de particule de dimensiuni mici. [1]

După pregătirea masei de cacao, a untului de cacao, a zahărului, acestea sunt amestecate în proporțiile indicate de rețete pentru a fi obținută masa de ciocolată sau ciocolata brută. Această operație de execută în mașini de amestecat, numite melanjoare, care sunt de diferite tipuri, cu funcționare continuă sau discontinuă. [1]

În urma amestecării materialelor componente rezultă o pastă (masa de ciocolată), cu vâscozitate mai mică și în același timp ca aceasta să fie fină trebuie ca particulele solide din componența sa să fie cât mai mici. Pentru a obține aceste rezultate, amestecarea se realizează timp de 20-30 minute, în melanjoare cu pietre de diferite tipuri. [9]

În ceea ce privește vâscozitatea masei de ciocolată, trebuie să se țină seama de morile cu valțuri (broezele) cu care se lucrează în faza următoare, cu observația: atunci când masa de ciocolată obținută la melanjor urmează să fie prelucrată în faza inițială în morile cu trei valțuri și apoi cu cinci valțuri, ea se poate să prezinte o vâscozitate mică, care se poate obține prin adaos de unt de cacao, cât și printr-o prelungire a timpului de amestecare în melanjor. [1]

Temperatura untului și a masei de cacao este de 60-70°C, temperatura finală a masei de ciocolată este de 40-45°C, iar conținutul de grăsime în masa de ciocolată este de 26-28%. [5]

Mărunțirea fină (rafinarea) masei de ciocolată

Mărunțirea fină a particulelor componente ale masei de ciocolată, numită și rafinare, reprezintă una dintre cele mai importante operații din întreg procesul tehnologic de fabricare a ciocolatei. [8]

Scopul principal al acestei operații este de a mărunți cât mai fin particulelor grosiere obținute în operația precedentă. În general, trebuie urmărit ca produsul finit să nu producă o senzație de asprime în gură, respectiv particulele să nu fie percepute. Cu cât gustul de finețe este mai înaintat, cu atât se dezvoltă mai bine aroma la operația următoare de conșare și se asigură omogenitatea masei. [8]

Mărunțirea particulelor solide este cu atât mai completă și mai bună, cu cât stratul de masă de ciocolată este mai subțire, acest lucru fiind posibil atâta timp cât masa de ciocolată are o viscozitate mică. Această viscozitate redusă a masei de ciocolatei rezultată la melanjor se obține printr-o prelucrare corectă în faza respectivă. [1]

Tabelul 14. Greșelile ce se pot ivi la rafinarea masei de ciocolată [12]

Conșarea (finisarea) masei de ciocolată