СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРИРОВАНИЯ СОДЕРЖАЩЕЙ МАСЛО КАКАО МАССЫ
METHOD AND DEVICE FOR TEMPERING OIL-CONTAINING COCOA MASS

Область изобретения
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию усовершенствованного способа темперирования содержащей масло какао массы, в том числе массы, содержащей масло какао, шоколад, эквивалент масла какао, заменитель и заместители масла какао, смеси масла какао с обезвоженным молочным жиром и/или с улучшителем масла какао, или смесь масла какао с другим жиром, преимущественно с наполнительным жиром. В частности, настоящее изобретение имеет отношение к созданию однооперационного способа темперирования.
Уровень техники
Аромат и вкус шоколадных и похожих на шоколад масс зависит как от комбинации компонентов этих масс, так и от способа изготовления. Шоколад содержит твердые частицы, диспергированные по всему объему матрицы жира, полученному главным образом из масла какао и молочного жира.
Масло какао, которое типично является преобладающим жиром в шоколаде, представляет собой полиморфный материал, то есть материал, который кристаллизуется в нескольких различных конфигурациях кристаллической упаковки. (Wille and button "Polymorphism of Cocoa Butter", J. Amer. Oil. Chem. Society, Vol.43 (1966), pages 491-496). В основном известны шесть различных полиморф, которые приведены ниже в Таблице 1.
Таблица 1
Полиморф
Тип структуры
Ориентировочная температура плавления [°C]
Измеренная температура плавления [°C]
I
частично β'
0-5
0-18
II
α
16-18
17-24
III
β'
23-36
20-26
IV
β'
26-28
25-28
V
β
30-33
30-35
VI
β
33-36
32-36
Формы I и II, которые получают, например, за счет быстрого охлаждения расплавленного нетемперированного шоколада до низких температур, являются очень нестабильными за счет их низких температур плавления. Формы III и IV плавятся при более высоких температурах, чем формы I и II, однако они являются не самыми привлекательными формами для производства кондитерских изделий. Формы V и VI являются самыми стабильными формами масла какао. Желательно иметь форму V в качестве преобладающей формы в хорошо темперированном шоколаде. Форма V медленно превращается в форму VI с течением времени. Полагают, что форма VI является результатом преобразования формы V и не может быть получена в обычных периодических или непрерывных процессах темперирования. Эта кристаллическая форма является наиболее стабильной полиморфной формой и не может быть изотермически преобразована в другие кристаллические формы с более низкими температурами плавления. Продукты, изготовленные из формы VI, имеют следующие характеристики:
- лучшая теплоустойчивость,
- пониженная тенденция выцветания жира, и
- лучшие твердость / хруст и глянец.
Таким образом, обработка шоколада сильно зависит от кристаллизации и полиморфной характеристики фазы жира. Выполненные ранее проведения удовлетворительной переработки шоколада из жидкого в твердое состояние с использованием стандартных методов, он должен быть темперирован, после чего его осторожно охлаждают, чтобы образовать затвердевший шоколад, имеющий стабильную фазу жира.
Стандартный способ темперирования шоколада был разработан Вальтером Кретером (Walter Kreuter) (US 4,238,516) и содержит следующие этапы:
- нагревание шоколадной массы до первой температуры, например 45-60°C, за счет чего в массе расплавляются жиры масла какао;
- охлаждение массы с умеренной скоростью охлаждения до второй температуры, например 28-29°C, за счет чего инициируется предварительная кристаллизация массы;
- нагревание массы с умеренной скоростью до третьей температуры, например 33-34°C, при которой завершается предварительная кристаллизация.
Темперирование шоколада обычно проводят в автоматических машинах для темперирования, которые могут быть закуплены, например, на фирмах SOLLICH и AASTED. Во время темперирования, поток жидкого шоколада непрерывно перемешивают при его переохлаждении до температуры кристаллизации жира, составляющей обычно 27-31°C. Как правило, в этих машинах для темперирования имеются различные зоны с возможностями нагревания и охлаждения, что описано, например, в следующих патентах: EP 0237168, EP 0654222, DE 39 13 941, EP 0289849, EP 0394721 и EP 0339129.
В частности, в патенте EP 0237168 раскрыт способ темперирования композиций пищевого жира, таких как шоколад, который предусматривает регулирование температуры композиции до заданной температуры, пропускание композиции с регулируемой температурой через теплообменник, текущий контроль консистенции композиции, выгружаемой из теплообменника, и использование полученных результатов для управления охлаждением композиции в теплообменнике. Текущий контроль консистенции может быть осуществлен, например, за счет контроля перепада давления через теплообменник с использованием датчиков давления.
Однако этот известный способ является неудовлетворительным, так как для его осуществления требуется сложное оборудование.
Более того, невозможно создать форму VI из расплавленной массы, содержащей масло какао, при статических условиях известных процессов. Следует иметь в виду, что в известных процессах переход к форме VI может быть осуществлен за счет эффекта "запоминания" масла какао или способа посева (затравливания), которые описаны, например, в публикациях WO 01/06863 и WO 00/72695.
В патенте EP 0525524 раскрыт способ получения кристаллов формы VI за счет термической обработки, которая предусматривает охлаждение и нагревание. В этом случае процесс охлаждения является намного более сильным, чем в предыдущих способах, и может вызывать затвердевание содержащей какао массы при статических условиях. Это затвердевание предотвращают за счет проведения процесса в небольшом контейнере с непрерывным потоком, имеющем объем 0.25-10 литров, при высоком срезе. В этом способе используют перемешивание при помощи мешалки с единственным валом, причем скорость вращения регулируют за счет изменения числа оборотов в минуту. Операция среза оказывает большее влияние в продольном направлении, чем в радиальном направлении.
Однако до настоящего времени не удалось создать устройство для темперирования с такой продолжительностью обработки и характеристикой перемешивания, которые позволяют создавать кристаллы формы VI в одной операции и позволяют проводить обработку в больших резервуарах.
Сущность изобретения
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, при проведении процесса темперирования в специфическом баке, процесс темперирования может быть упрощен и могут быть получены кристаллы формы VI. Кроме того, способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет получать большее количество кристаллов, чем известный ранее способ, например ориентировочно более 1% и до 20%, по сравнению с 0.5-1%. Это позволяет получать шоколад, который является более стабильным и менее склонным к поседению (выцветанию жира).
В частности, настоящее изобретение направлено на создание бака (1) для темперирования содержащей шоколад массы, который оборудован скребком (2) и мешалкой (5), характеризующегося тем, что мешалка (5) вызывает в баке направленное вниз течение содержащей масло какао массы.
Более того, настоящее изобретение имеет отношение к созданию способа темперирования содержащей масло какао массы, характеризующегося тем, что температуру понижают от начальной температуры в диапазоне от 53°C до 57°C до конечной температуры в диапазоне от 30°C до 34°C, в единственной операции способа.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан один из конструктивных вариантов бака в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 показано поперечное сечение бака, содержащего скребок и мешалку.
На фиг.3 показана мешалка особенно предпочтительной формы для использования в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 показано сравнение профиля температур в соответствии с настоящим изобретением и в соответствии с известным уровнем техники.
На фиг.5 показаны результаты XRPD (рентгенографического) анализа шоколадного образца, полученного при помощи способа в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию бака для темперирования содержащей масло какао массы, в частности шоколада, причем указанный бак содержит скребок и мешалку. Один примерный конструктивный вариант бака в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг.1.
Бак 1 оборудован имеющим несколько осей смесителем, который содержит скребок 2 и мешалку 5. Скребок имеет одну или несколько осей, преимущественно три оси. Мешалка 5 обычно имеет одну или несколько лопастей, преимущественно четыре лопасти.
Поперечное сечение бака 1, где можно увидеть схему расположения скребка 2 и мешалки 5, показано на фиг.2. Скребок 2 и мешалка 5 вращаются в направлении стрелок 7. На фиг.2 также показаны сферы 6 влияния скребка 2 и мешалки 5.
Мешалка 5 выполнена таким образом, чтобы вызывать направленное вниз течение в содержащей масло какао массе. Специфическая конструкция мешалки обеспечивает высокую скорость вращения для перемешивания в трех направлениях. Это, в свою очередь, позволяет обеспечивать равномерное регулирование температуры в баке и однооперационное темперирование. Более того, можно полагать, что специфический способ темперирования в соответствии с настоящим изобретением позволяет получать кристаллы формы VI масла какао.
В предпочтительном конструктивном варианте мешалки, направленное вниз течение содержащей масло какао массы создается за счет секции, в которой ширина лопасти (лопастей) уменьшается в направлении вниз в баке. Особенно предпочтительная форма мешалки показана на фиг.3.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, бак 1 оборудован трубой 10 для циркуляции продукта. Устройство 12 для измерения давления может быть установлено в этой трубе 10 для циркуляции продукта. Такая конфигурация позволяет измерять падение давления и, таким образом, вязкость массы, что позволяет оценивать состояние кристаллизации содержащей масло какао массы.
Как это показано на фиг.1, бак 1 дополнительно содержит различные трубы, в том числе трубу 11 для циркуляции горячей воды и трубу 13 для циркуляции пара, а также CIP (средство для очистки на месте) 14. Кроме того, бак 1 оборудован средствами регулировки и индикации температуры.
Бак в соответствии с настоящим изобретением отличается от баков, использованных в известном способе Кретера, тем, что он имеет специфическую конструкцию, обеспечивающую поддержание постоянной температуры и высокую срезающую способность.
Бак в соответствии с настоящим изобретением позволяет регулировать скорость скребка 2 и мешалки 5 на основании требуемого напряжения при срезе. В частности, скорость мешалки может составлять 22-114 об/мин, а скорость скребка может составлять 11-57 об/мин, при сохранении равного двум коэффициента пропорциональности скорости мешалки к скорости скребка.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается способ темперирования содержащей масло какао массы, характеризуемый тем, что температуру понижают от начальной температуры в диапазоне от 53°C до 57°C до конечной температуры в диапазоне от 30°C до 34°C, а преимущественно до конечной температуры в диапазоне от 30°C до 32°C, в единственной операции. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, способ не предусматривает последующего нагревания содержащей масло какао массы.
Предпочтительный пример профиля температур, использованного в способе в соответствии с настоящим изобретением, показан на фиг.4 в сравнении с профилем температур известного способа Кретера. Из рассмотрения фиг.4 можно понять, что способ в соответствии с настоящим изобретением не предусматривает переохлаждение массы до температуры ниже чем 30°C и последующее повторное нагревание массы.
Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет снизить время процедуры темперирования по сравнению с известными ранее способами. В отличие от способа Кретера, в котором длительность процесса темперирования зависит от емкости устройства и типично лежит в диапазоне от 3 до 8 часов для устройства, имеющего емкость до 8000 кг, время, необходимое для процесса темперирования в соответствии с настоящим изобретением, не зависит от объема партии, а зависит от температуры и условий среза.
Бак в соответствии с настоящим изобретением преимущественно позволяет производить непрерывную загрузку и выгрузку содержащей масло какао массы. Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом способа осуществления настоящего изобретения, этот способ осуществляют непрерывным образом.
Содержащая какао масса, которую темперируют в соответствии с настоящим изобретением, может быть выбрана из группы, в которую входят масло какао, шоколад, эквивалент масла какао, заменитель и заместители масла какао. Кроме того, это может быть смесь масла какао с обезвоженным молочным жиром и/или с улучшителем масла какао, или смесь масла какао с другим жиром, преимущественно с наполнительным жиром.
В этом отношении термин "масло какао" относится к жиру бобов фрукта Theobroma cacao и представляет собой 100% жир.
Термин "эквивалент масла какао" (СВЕ) относится к растительному жиру, образованному из симметричных 2-олео-ненасыщенных триацилглицеролов C16 и C18 жирных кислот. Эти эквиваленты должны смешиваться с маслом какао в пропорциях, которые обычно используют в шоколаде.
Термин "улучшитель масла какао" (CBI) относится к более твердому варианту СВЕ, полученному за счет использования в триацилглицероле стеариновых- олеиновых-стеариновых кислот. Этот улучшитель используют в составах шоколада, имеющих высокое содержание молочного жира, или в составах шоколада, предназначенных для тропического климата.
Термин "заместитель масло какао" (CBR) относится к нетемперированному жиру, который отличается по композиции от масла какао и темперированных СВЕ и CBI. Его получают путем фракционирования и гидрогенизации масел, богатых C16 и C18 жирными кислотами.
Термин "заменитель масла какао" (CBS) означает подвергнутый фракционированию и гидрогенизации жир на базе пальмового (из пальмовой сердцевины) и кокосового масла. По причине его плохой смешиваемости с маслом какао, CBS преимущественно используют только с имеющим низкое содержание жира (10-12% жира) порошком какао.
Эти определения соответствуют определениям в руководстве LEXICON OF LIPID NUTRITION, Pure Appl. Chem. 2000, Vol.73, No.4, pp.685-744.
Пример
Была использована шоколадная масса, имеющая следующую композицию:
Сахар
28%
Жидкое какао
42%
Масло какао
22%
Порошок какао
8%
При проведении этого эксперимента бак работал со скоростью мешалки 114 об/мин и со скоростью скребка 57 об/мин.
Шоколадную массу расплавляли при температуре 50-55°C в тепловом шкафу за три дня до проведения испытаний. Жидкое горячее масло какао при температуре 50-55°C или горячий шоколад использовали для промывки бака и нагрева всей технологической линии.
Горячая вода циркулировала в изолированном баке с двумя оболочками, что позволило доводить систему до желательной рабочей температуры 55±2°C. Бак был заполнен горячей шоколадной массой при температуре 55±2°C через крышку доступа в верхней части бака. Эту горячую шоколадную массу подвергали немедленному перемешиванию с использованием скребка и мешалки. В течение времени обработки шоколадная масса циркулировала в трубе циркуляции продукта, что позволило измерять падение давления.
Шоколадную массу охлаждали до 31±1°C с постоянной скоростью охлаждения 0.43°C/мин в течение времени около 1 часа.
С использованием клапана отбора проб отбирали ориентировочно 1000 г горячего шоколада в специальный полиэтиленовый пакет для кондитерского применения и затем переносили в формы, имеющие температуру 30°C. После заполнения формы подвергали вибрации и помещали в холодильную камеру, имеющую температуру 4°C, на время около 30 минут. Полученные плитки извлекали из форм и обертывали фольгой. Эти образцы были использованы для анализа.
Результаты XRPD анализа полученной шоколадной масс показаны на фиг.5. Четко видимые пики при 2θ=22-25° свидетельствуют о том, что в массе были образованы кристаллы формы VI.
Позиционные обозначения
1 Бак
2 Скребок
3 Ось скребка
4 Вал двигателя
5 Мешалка
6 Сферы влияния
7 Направление вращения
8 Изоляционная оболочка бака
10 Труба для циркуляции продукта
11 Труба для циркуляции горячей воды
12 Устройство для измерения давления
13 Труба для циркуляции пара
14. CIP
15 Двигатель
20 Ширина мешалки
21 Длина мешалки