способ обработки какао-бобов

Формула изобретения

1. Способ обработки какао бобов для получения прожаренных какао бобов без оболочки, отличающийся тем, что бобы приводят в соприкосновение с паром при температуре в диапазоне 100-140^oC в течение периода времени 10-120 мин для получения менее кислых прожаренных какао бобов с пониженным содержанием 2-метокси-3-изопропилпиразина (МИПП), составляющим 3 мкг/кг и ниже.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура находится в диапазоне 100-130^oС.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что температура находится в диапазоне 100-110^oС.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в качестве пара используют насыщенный пар.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что период обработки составляет 15-30 мин.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что отношение массы пара, абсорбированного бобами, к массе бобов, подвергаемых пропариванию, находится в диапазоне 0,1-1,0/1,0.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отношение массы пара к массе бобов равно или примерно равно 0,4: 1,0.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к способу превращения ферментированных бобов какао в какао-массу. Оно относится также к применению такого способа для достижения конкретных результатов, включая удаление неприятных привкусов из бобов, в результате чего становится возможным изготовление качественного шоколада из бобов с неприятным привкусом. Это изобретение относится также к какао-массе, получаемой в соответствии со способом по данному изобретению, и шоколаду, изготовленному из такой какао-массы или в соответствии со способом по этому изобретению.

В патенте США 2558854 описывается способ получения шоколада из бобов какао, являющихся плодами Theobroma caсоа.

Высококачественный шоколад не имеет неприятного привкуса, который определяется как отдающий плесенью, затхлый или землистый. Поэтому производители шоколада не могут использовать при изготовлении высококачественного шоколада бобы, имеющие такой привкус, и отбирают только качественные бобы.

В частности, считается, что сырье, содержащее более 3% заплесневелых бобов, является непригодным. Бобы могут быть поражены плесенью внутри, снаружи или полностью. Однако, в научной работе, опубликованной в 1987 г. (Baigrie et al, Flavour Science and Technology, 1987, pp 133-141), указывается, что из многих видов сырья с высоким поражением плесенью тем не менее получают шоколад без отдающего плесенью привкуса. Таким образом, остается неясным, какие бобы пригодны для изготовления высококачественного шоколада, а какие нет.

В своей работе, опубликованной в 1981 г., Байгри (Baigrie) указывает, что основным источником неприятного привкуса, определяемого специалистами как отдающий плесенью/затхлый или землистый/затхлый, является 2-метокси-3-изопропилпиразин (МИПП). Автор этой работы далее утверждает, что неприятный привкус в бобах какао низкого качества на самом деле может не иметь ничего общего с фактическим присутствием или отсутствием плесени внутри или на поверхности бобов. Байгри обнаружил, что 2-метокси-3-изопропилпиразин подавляет вкус шоколада, что этот эффект присущ не только МИПП и что механизмы подавления вкуса "являются весьма сложными".

Известно, что неприятные привкусы в бобах какао можно удалить с помощью перегретого пара. См., например, патент США 4861615, в котором описывается способ, в соответствии с которым измельченные сырые бобы какао подают в шнековый экструдер, после чего их обрабатывают паром высокого давления до смешивания, растирания и дегазирования. Обжаривание производят в третьей зоне экструдера под действием тепла, поступающего через стенку корпуса экструдера.

В патенте США 2278483 (опубликованном 7 апреля 1942 г.) описывается способ лущения бобов какао под действием пара при значительном перегреве и повышенном давлении. Предлагается использовать как можно более высокое давление, достигаемое в практических условиях, с мгновенным сбросом этого давления, что вызывает растрескивание бобов, в результате чего зерна лучше отделяются от кожуры. Отмечается, что вкус бобов улучшается в результате более длительной обработки, чем это необходимо для лущения, но при этом указывается, что подобное улучшение вкуса достигается в любом случае во время последующей обработки зерен. Специалистам предлагается использовать самое высокое достижимое давление, чтобы время обработки было как можно короче по экономическим причинам. Указанное время обработки составляет от 5 до 50 секунд и от 5 до 120 секунд.

В патенте ГДР 98827 описывается способ, состоящий из добавления воды в какао-массу и последующего нагрева этой массы, при этом указывается, что последующее выпаривание воды улучшает вкус какао и способствует удалению компонентов, отрицательно влияющих на вкусовые качества.

В патенте СССР 1324626 рассматривается устройство для гидротермической обработки бобов какао, но в этом документе не указываются какие-либо детали условий выполнения процесса.

В ЕР 0061229 описывается обработка целого ряда материалов, включая зерна пшеницы и бобы какао, под действием тепла и давления. Отмечается, что такие методы традиционно служат для улучшения органолептических характеристик (вкус, внешний вид, запах) зерновых культур. Эти способы осуществляются при температурах не ниже 200^oС наряду с высокими давлениями, предпочтительно в диапазоне 5-35 атмосфер в течение периодов времени 3-13 секунд. Такая обработка позволила уничтожить более 99,9% бактерий в двух образцах бобов какао.

В ЕР 0068221 предлагается способ обработки нелущеных бобов какао, в соответствии с которым бобы сначала смачивают, а затем подвергают термической обработке при температурах не ниже 150^oС. Это облегчает последующее отделение зерен от кожуры и способствует уничтожению бактерий в сырье. Зерна затем обжаривают.

В патенте США 4970090 описываются способы улучшения и интенсификации вкуса водного или этанольного экстракта какао путем выдерживания его при температуре выше 125^oС, но ниже 150^oС в течение периодов времени от 3,5 до 4,5 часов.

Существует много описаний применения пара в процессах уничтожения бактерий в сырых бобах какао. В патенте ФРГ 3902679 дается обзор уровня техники и предлагается использовать для этой цели насыщенный пар под давлением 0,6 МПа (6 бар) и температуру 160^oС.

Задачей настоящего изобретения является создание экономичного способа изготовления шоколада из бобов какао, который максимально усиливает вкус шоколада и подавляет неприятные привкусы. Еще одной задачей изобретения является изготовление шоколадных продуктов данного качества из сырья в виде бобов какао, которое в противном случае было бы признано недостаточно качественным.

Эти задачи достигаются в соответствии с изобретением способом превращения ферментированных бобов какао в какао-массу на стадии контактирования бобов с характерным потоком пара при температуре в интервале от около 100^oС до около 140^oС.

Бобы предпочтительно пропаривают до их очистки от кожуры. Это облегчает последующее отделение кожуры.

Пропаривание предпочтительно заменяет традиционное обжаривание. Так как в этом случае на одной стадии производится лущение и обжаривание бобов.

Пропаривание предпочтительно осуществляют насыщенным или в основном насыщенным паром (как в классическом процессе перегонки с водяным паром). В этом случае бобы получают достаточное количество пара и нагреваются до температуры "прожаривания" бобов. Бобы не требуют дальнейшего обжаривания перед проверкой вкусовых качеств. В этом заключается положительный результат настоящего изобретения.

Температура обработки находится в интервале от 100 до 140^oС, предпочтительнее от 100 до 130^oС и наиболее предпочтительно от 100 до 110^oС.

Что касается давления, то в случае насыщенного пара оно определяется его температурой. В любом случае предпочтительным является давление от 50 до 300 кПа (от 0,5 до 3,0 бар). Более высокое давление может увеличить вероятность утраты желательных привкусов и появления неприятных привкусов.

Установлено, что хорошие результаты достигаются при отношении массы пара к массе бобов в интервале от 0,1 до 1,0/1,0, то есть этот показатель соответствует достаточному, но не чрезмерному прожариванию. Предпочтение отдается отношению массы пара к массе бобов в интервале от 0,4 до 1. Это отношение определяется массой пара, абсорбируемой бобами, и конденсата, а также массой бобов, подвергаемых пропариванию.

Время пропаривания в интервале от 10 до 120 минут находится в соответствии с вышеуказанными ограничениями, необходимыми для достижения достаточного, но не чрезмерного пропаривания. Предпочтительное время пропаривания составляет от около 15 до около 30 минут.

Хотя главным преимуществом изобретения является то, что пропаривание облегчает процесс лущения зерен какао, обеспечивая одновременно с этим "прожаривание" бобов, тем не менее ясно выраженные преимущества с точки зрения удаления неприятных привкусов достигаются в том случае, когда пропариванию по этому изобретению подвергают предварительно лущеные зерна какао.

Коротко говоря, считается, что пропаривание значительно снижает содержание 2-метокси-3-изопропилпиразина (МИПП) в бобах, при этом содержание пиразинов с благоприятным привкусом снижается в меньшей степени. Таким образом, неприятные привкусы пропадают, а желательный вкус сохраняется. В результате этого данное изобретение позволяет получить высококачественный шоколад из бобов среднего качества, что имеет важное значение в промышленном отношении.

Авторы этого изобретения исследовали взаимосвязь между неприятными привкусами, пропариванием и содержанием МИПП в бобах, поставляемых из нескольких разных стран. Коротко говоря, в случае бобов с более выраженным кислым привкусом, которые поставляются из Малайзии, Папуа-Новой Гвинеи и Индонезии, органолептические тесты не позволяют обнаружить затхлый привкус в бобах, если содержание МИПП ниже 3 мкг/кг. У менее кислых бобов, подобных тем, которые поставляются с Берега Слоновой Кости, содержание МИПП свыше около 1,0 мкг/кг можно обнаружить органолептически в виде затхлого привкуса. В связи с этим было бы желательно подвергать бобы пропариванию с целью снижения содержания МИПП ниже вышеуказанных уровней.

Поскольку потери пиразина, обеспечивающего желательные привкусы, могут быть ограничены приемлемо низкими уровнями, процесс пропаривания по настоящему изобретению можно рассматривать как способ удаления кожуры (лущения) бобов. Поэтому можно с уверенностью признать, что процесс пропаривания независимо от того, являются бобы заплесневелыми или нет, не ведет к утрате вкусовых качеств у неиспорченных бобов, не имеющих неприятных привкусов. Однако, слишком агрессивные условия процесса могут сообщить бобам жженый привкус. Хотя для некоторых рынков сбыта такой вкус может быть желательным, обычно его избегают путем ограничения жесткости режима обработки.

Чтобы обеспечить лучшее понимание изобретения и яснее показать способ его осуществления, в качестве примера делается ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематическое изображение устройства для пропаривания бобов какао;

фиг.2 - блок-схема опытной установки для пропаривания бобов какао;

фиг. 3 - продольное сечение по диаметру аппарата для пропаривания, являющегося частью промышленной установки для пропаривания бобов какао.

Устройство, изображенное на фиг.1, состоит из аппарата 10, в который можно загружать порцию 11 бобов какао, подлежащих обработке. Аппарат 10 имеет рубашку 12, в которой может циркулировать масло 13 с целью сохранения внутри аппарата 10 необходимой температуры обработки.

Насыщенный пар 14 поступает через основание аппарата 10. Для получения пара 14 служит источник 15 воды, расположенный до парогенератора 16, в котором получают насыщенный пар с объемной скоростью, необходимой для осуществления этого процесса.

Поток пара, проходящего через аппарат, выводится из него в верхней части через редукционный клапан 17. Регулятор 18 давления запрограммирован на необходимый профиль давления для процесса пропаривания. Регулятор давления получает информацию о давлении пара в аппарате 10 от датчика 19 и в зависимости от указанного давления управляет клапаном 17 с целью сохранения необходимого профиля давления.

Вслед за клапаном 17 далее по ходу потока находится конденсатор 20 и вакуумный насос 21, который применяется для создания необходимого давления пара в конденсаторе 20. Конденсат 22 подвергается дальнейшей обработке в десорбирующем конденсаторе (не показан).

В процессе осуществления этого процесса сырые нелущеные сброженные бобы какао загружают в аппарат 10 и доводят до заранее определенной температуры пропаривания, используя масляную рубашку 12 аппарата для выдерживания бобов при температуре обработки. Затем бобы пропаривают насыщенным паром при заранее определенном давлении пропаривания, которое само по себе определяет температуру насыщенного пара.

После пропаривания в течение заранее определенного времени обработки поток насыщенного пара перекрывают, а пропаренные бобы удаляют из камеры для обработки с целью выполнения последующей обработки.

Во время обработки можно регулировать поток пара, проходящий через аппарат, с целью достижения к концу пропаривания заранее определенного отношения массы пара к массе бобов.

На фиг.2 изображена опытная установка 40, центральной частью которой является аппарат 41 для пропаривания емкостью 20 литров, окруженный нагревательной рубашкой 42. Бобы, предназначенные для пропаривания, загружают в аппарат по трубе 43 из бункера 44, при этом объем загрузки регулируется газонепроницаемым шаровым клапаном 45. Аппарат 46 для технологической воды емкостью 50 литров установлен на весы 47, которые приводятся в действие регулятором 48 потока с целью подачи воды в плунжерный насос 49 по гибкому шлангу 50. Управление насосом 49 и регулятором 48 потока осуществляется с помощью регулятора 51 процесса.

Из насоса 49 вода подается в предварительный нагреватель 52, в котором вода нагревается до нужной температуры, определяемой регулятором 53 температуры. Обратный клапан 54 в линии 55 далее по ходу потока от предварительного нагревателя сохраняет необходимое давление в предварительном нагревателе в соответствии с показаниями манометра 56. Таким образом, вода при заранее определенной температуре и давлении поступает в парообразователь 58 для получения пара при температуре, регулируемой терморегулятором 57.

Давление пара в аппарате 41 регулируется главным нагнетательным клапаном 60, управление которым в свою очередь осуществляется регулятором 61 давления, кроме того, здесь находится клапан 62 точной регулировки давления пара. Манометр 63 расположен сразу же после аппарата 41 по ходу потока. Пройдя через главный нагнетательный клапан 60 по ходу потока, пар конденсируется в конденсаторе 64, в который по трубопроводу 65 подается охлаждающая вода.

Кроме того, продукт, предназначенный для пропаривания, нагревается в аппарате для пропаривания потоком пара, пропускаемого через рубашку 42, которая соответственно оснащена клапаном 66 регулирования потока пара, регулятором 67 давления и конденсационным горшком 68. Аппарат 41 имеет также нижнее выпускное отверстие, открываемое и закрываемое пневматическим шаровым клапаном. Пропаренный продукт выгружается через этот клапан на сито 70 с отверстиями 3 мм, под которым расположен бак 71, куда через сито стекает вода из пропаренного продукта.

В процессе эксплуатации стенки аппарата 41 для пропаривания нагреваются потоком пара, пропускаемым через рубашку 42. Обычно стенки имеют температуру 150^oС. Первая из нескольких последовательных загрузок бобов какао массой 5 кг подается через шаровой клапан 45 из бункера 44 в аппарат 41. При герметично закрытых шаровых клапанах 45, 69 измеренное количество технологической воды из бака 46 закачивается насосом через предварительный нагреватель 52 в парогенератор 56, и полученный пар проходит через загруженные бобы в аппарате 41. Когда бобы абсорбируют определенное количество пара (относительно массы бобов в аппарате 41), пропускаемого через них при заранее определенной температуре и давлении, насос 49 выключается, и пропаренные бобы удаляются из аппарата 41 путем открытия клапана 69. После этого в аппарат для пропаривания может быть загружена новая партия бобов.

Те части установки, которые находятся в соприкосновении с потоком продукта, изготовлены из нержавеющей стали.

На фиг. 3 показан аппарат для пропаривания большего размера, предназначенный для промышленного применения, вместимостью 125 кг бобов, предназначенных для пропаривания при каждой последующей загрузке аппарата. Аппарат 110 имеет коническое основание 112, высоту более 4 м и внутренний диаметр 0,8 м. Стенки 114 из нержавеющей стали способны выдерживать избыточное давление внутри аппарата, равное 1 МПа (10 бар), и термоизолированы снаружи облицовкой 116 из материала Rockwool толщиной 10 см. Открытая верхняя часть 116 аппарата закрыта большой плоской крышкой 120, которая может быть поднята и сдвинута в сторону для загрузки аппарата. Зазор 121 величиной 10 см между аппаратом 110 и установленной на место крышкой 120 служит для выхода пара, которым обрабатывают бобы в аппарате.

В нижней точке 122 конического основания 112 аппарата находится выпускное отверстие 124, открываемое и закрываемое выпускным шаровым клапаном 126. Непосредственно над этим отверстием находится впускной дозатор 128 пара в виде сферы из нержавеющей стали диаметром 10 см с множеством мелких отверстий на поверхности, обеспечивающий подачу пара 130 со скоростью вплоть до максимальной, которая может быть порядка 220 кг/час, обычно под давлением 0,2 МПа (2 бара) и с температурой 120^oС. Действительная температура в бобах 132 в конце пропаривания обычно составляет 1032^oС.

В процессе эксплуатации аппарат предварительно нагревают с помощью сквозного потока пара до тех пор, пока стальные стенки не достигают температур 100^oС. После этого в аппарат вручную загружают 125 кг бобов какао и начинают пропаривание с объемной скоростью потока, равной 200 кг пара в час. Примерно через 3 минуты пар начинает выходить через верхнюю часть аппарата. После пропаривания в течение в общей сложности 15 минут температура бобов находится в интервале от 101 до 105^oС. Бобы выгружают через основание аппарата в контейнеры для транспортировки в сушилку.

Преимущества процесса пропаривания очевидны из приводимых ниже примеров.

Пример 1

5 кг сырых бобов какао (Берег Слоновой Кости) с затхлым неприятным привкусом в течение 15 минут обрабатывают в аппарате высокого давления насыщенным паром при температуре 105^oС. Отношение массы пара к массе бобов равно 0,8.

После обработки бобы легко лущатся. Неприятный привкус полностью исчезает, в том смысле, что его невозможно обнаружить с помощью сенсорной панели привкусов. Содержание 2-метокси-3-изопропилпиразина (МИПП) уменьшается следующим образом. Содержание МИПП: непропаренные бобы какао 3,5 мкг/кг; пропаренные бобы какао 0,5 мкг/кг; сокращение МИПП 3,0 мкг/кг (=86%).

Пример 2

Повторена процедура обработки по примеру 1 в отношении другого 5 кг образца бобов какао с Берега Слоновой Кости. В этом случае также пропадает неприятный привкус и содержание МИПП уменьшается следующим образом. Содержание МИПП: непропаренные бобы какао 2,8 мкг/кг; пропаренные бобы какао 0,2 мкг/кг; сокращение МИПП 2,6 мкг/кг (=93%).

Пример 3

5 кг сырых бобов какао (Берег Слоновой Кости) с затхлым неприятным привкусом в течение 30 минут обрабатывают в аппарате высокого давления насыщенным паром при температуре 105^oС. Отношение массы пара к массе бобов равно 0,4.

После обработки бобы легко лущатся. Неприятный привкус полностью исчезает, в том смысле, что его невозможно обнаружить с помощью сенсорной панели привкусов.

Содержание МИПП уменьшается следующим образом. Содержание МИПП: непропаренные бобы какао 3,8 мкг/кг; пропаренные бобы какао 0,6 мкг/кг; сокращение МИПП 3,2 мкг/кг (=84%).

Увеличение рН: с 5,69 до 5,96.

Примечание: Можно обнаружить сенсорные различия показателя рН на уровне 0+/-0,05.

Пример 4

5 кг сырых бобов какао (Берег Слоновой Кости) с затхлым неприятным привкусом в течение 30 минут обрабатывают в аппарате высокого давления насыщенным паром при температуре 105^oС. Отношение массы пара к массе бобов равно 0,8.

После обработки бобы легко лущатся. Неприятный привкус полностью исчезает, в том смысле, что его невозможно обнаружить с помощью сенсорной панели привкусов.

Содержание МИПП уменьшается следующим образом. Содержание МИПП: непропаренные бобы какао 2,8 мкг/кг; пропаренные бобы какао 0,4 мкг/кг; сокращение МИПП 2,4 мкг/кг (=86%).

Увеличение рН: от 5,65 до 5,99.

Пример 5

5 кг сырых бобов какао с затхлым привкусом, полученных с Берега Слоновой Кости, в течение 15 минут обрабатывают в аппарате высокого давления насыщенным паром при температуре 105^oС. Отношение массы пара к массе бобов равно 0,4. После обработки невозможно обнаружить неприятный привкус с помощью сенсорной панели. Анализ путем газовой хроматографии и масс-спектрометрии показывает уменьшение содержания МИПП на 95%. Измерение рН показывает увеличение с 5,61 до 5,94. Установлено, что в результате обработки бобы приобретают более мягкий, менее кислый привкус. Во время обработки происходит лущение бобов.

Пример 6

Продукт по примеру 5 подвергают сравнительному тестированию на вкус и запах по сравнению с продуктом из бобов какао, прожаренных обычным способом, который был получен из сброженных бобов какао без неприятных привкусов. С помощью сенсорной панели невозможно отличить обычный продукт, полученный из "хороших" бобов, от продукта по примеру 5, изготовленного из бобов "более низкого" качества.

Пример 7

4,5 кг зерен какао из Малайзии обрабатывают 3,3 кг насыщенного пара при температуре 100^oС в течение 110 минут. Кислые летучие соединения удаляются на 84%, в результате чего показатель рН увеличивается с 5,0 до 5,3. После такой обработки бобы приобретают значительно более мягкий, приятный, нежный и менее кислый привкус.

Пример 8

4,5 кг зерен какао из Малайзии обрабатывают 4,5 кг насыщенного пара при температуре 100^oС в течение 110 минут. Кислые летучие соединения удаляются на 85%, в результате чего показатель рН увеличивается с 5,0 до 5,4. Обработанные бобы приобретают значительно более мягкий, приятный, нежный и менее кислый привкус.

Пример 9

2000 кг сырых бобов какао с затхлым неприятным привкусом, полученных с Берега Слоновой Кости, в течение 15 минут обрабатывают в аппарате высокого давления насыщенным паром при температуре 105^oС и отношении массы пара к массе бобов 0,4. После пропаривания бобы легко лущатся. Сенсорная панель подтверждает отсутствие неприятного привкуса. Получены следующие результаты:

Увеличение рН: с 5,65 до 6,12.

Сокращение МИПП: 86%, с 3,5 мкг/кг до 0,5 мкг/кг.

Пример 10

Порции сырых бобов с затхлым неприятным привкусом по 5 кг каждая, полученных с Берега Слоновой Кости, обрабатывают насыщенным паром в течение периода времени от 15 до 30 минут при отношении массы пара к массе бобов 0,4. Обработку производят при трех разных температурах, чтобы исследовать влияние изменения температуры пропаривания на привкус. Полученные результаты представлены в таблице.

Источники информации

SU 5110614 А, 28.07.1992.

EP 0153870 А, 04.09.1985.

WO 95/26641 А, 02.02.1995.