Способ получения карамелизированных какао-бобов
METHOD FOR OBTAINING CARAMELIZED COCOA BEANS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к кондитерской промышленности, а именно: к способу получения карамелизированных какао-бобов c высоким содержанием полифенолов.
Полифенольные соединения представляют собой биоактивные вещества, получаемые из растительных материалов. Полифенолы представляют собой пищевые флаван-3-олы, например, катехин, эпикатехин, галлокатехин, эпигаллокатехин и/или афзелехин, и/или пищевые проантоцианидины, например, процианидины, продельфинидины и/или пропеларгонидины. Они тесно связаны с органолептическими и питательными качествами продуктов, полученных из растительных материалов. Большинство растительных полифенолов обладают антиоксидантной активностью. Потребление полифенолов, присутствующих в чае, красном вине и какао, оказывает значительное благотворное воздействие на здоровье. Полифенольные соединения изначально присутствуют в высокой концентрации в сырых ферментированных какао-бобах, что означает, что первоочередной задачей является сохранение их количества. Стандартные технологии обработки для получения готовых к употреблению продуктов в результате приводят к потере полифенолов, таких как флаван-3-олы и проантоцианидины.
Следовательно, по-прежнему существует потребность в готовых к употреблению продуктах, в которых полифенолы не теряются, а сохраняются в процессе термообработки, необходимой для получения конечного продукта.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ отделения шелухи от какао-бобов с последующей обработкой реактивами (ацетоном) и экстракцией из шелухи обогащённой полифенолами композиции (патент RU 2392954 С2, 27.06.2010).
Другая часть решений направлена на то, чтобы отдельно полученную богатую полифенолами композицию добавлять в пищевую какао-продукцию.
Из патента RU 2271115 С2, 10.03.2006 известен способ получения какаосодержащего продукта, предусматривающий добавление полифенолсодержащего какао ингредиента к первой смеси ингредиентов с образованием второй смеси ингредиентов и переработки второй смеси в какаосодержащий продукт.
Из патента RU 2242880 С2, 27.12.2004 известен способ переработки какао-бобов, по существу состоящих из ядер, покрытых оболочкой, в какао-масло и в частично обезжиренные твердые вещества какао, каковой способ предусматривает стадии нагревания указанных какао-бобов до внутренней температуры бобов 95-135°С, достаточной для освобождения оболочки. Затем проводится извлечение ядер какао из оболочек какао, шнековое прессование ядер какао с получением какао-масла, частично обезжиренных твердых веществ какао-масла и частично обезжиренных твердых веществ какао. Причем твердые вещества какао содержат полифенолы какао, включая процианидины какао. Пищевой продукт находится в форме съедобной композиции. При этом обеспечивается получение компонентов какао, имеющих повышенный уровень полифенолов какао, и, соответственно, пищевого продукта с данными показателями.
Недостатком всех указанных решений является наличие большого количества лишних операций. В данных технических решениях богатую полифенолами оболочку надо сначала отделить, потом переработать, а потом результат этой переработки (в виде измельченного продукта или экстракта) вернуть в конечный пищевой продукт. Отчасти это связано с тем, что оболочку какао трудно сохранить.
Обжаренные какао-бобы состоят из ядра, ростка и какаовеллы. В конце обжарки влажность какаовеллы не превышает 0,2%, в результате она легко дробится и легко отделяется от ядра. Для разделения какао-бобов на составные части применяют специальные дробильно-сортировочные машины. Раздробленные ядра какао-бобов, очищенные от какаовеллы, называются какао-крупкой. В традиционной технологии переработки какао-бобов какаовелла является нежелательным побочным продуктом шоколадного производства (А.В.ЗУБЧЕНКО «Технология кондитерского производства», ВГТА, Воронеж, 1999 (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений), 432 с. (с.28,31)).
Однако, основываясь на современных знаниях и последних исследованиях, существует потребность в сохранении оболочки какао-бобов в составе какаосодержащего продукта.
Из публикации STACEY BALLIS «Caramelized Cacao Beans Have Arrived, and Resistance Is Futile», [найдено в Интернет 10.10.2022] на https://www.myrecipes.com/ingredients/chocolate-recipes/what-are-caramelized-cacao-beans, размещено 22.08.2020, раздел «So what exactly is a caramelized cacao bean?» известны карамелизированные какао-бобы, представляющие собой отшелушенные от какаовеллы ядра (NIBS) какао-бобов, предварительно обжаренные и покрытые тонким слоем карамелизированного сахара. Однако в данной публикации не раскрыто, как их получают.
Для специалиста очевидно, что покрытые сахарным слоем кондитерские изделия получают путем дражирования ядер в требуемом ингредиенте, таком как сахарный сироп, сахарная пудра или сахарная глазурь. Однако в случае получения карамелизированных какао-бобов имеют место сложности технологии дражирования. Важно обеспечить адгезию сахара или сахарного сиропа на поверхности какао-боба с оболочкой, сохранив полифенолы какао, которые могут разрушаться и улетучиваться под воздействием сверхвысоких температур. При этом необходимо обеспечить микробиологическую чистоту продукта, в особенности, оболочки какао-бобов, склонной к плесневению.
Из публикации US 6156371 A1, 05.12.2000 (ф-ла, реферат) известен способ получения карамелизированной какао-крупки (фрагментов какао-бобов), предусматривающий получение смеси из какао-крупки, сахара и воды и/или молока, термическую обработку смеси для получения карамелизированных какао-бобов, затем подвергнутые термической обработке фрагменты какао-бобов дробят на осколки и обрабатывают теплом. Предпочтительно готовят смесь, содержащую не менее 38-72% какао-крупки, 18-40% сахара и 10-22% воды и/или молока. Тепловую обработку проводят при температуре 110-150⁰С в течение 1-10 минут. Однако специалисту известно, что при дроблении какао-бобов до какао-крупки оболочка какао-бобов (какаовелла) утрачивается. Таким образом, данный способ не учитывает особенностей получения целых ферментированных какао-бобов, покрытых какаовеллой.
Из публикации US 2064524 A1, 15.12.1936 (кол.2, стр.42-46; ф-ла, примеры), выбранной заявителем в качестве ближайшего аналога, известен способ получения карамелизированных какао-бобов как целых, так и грубо дробленых путем замачивания в сахарном растворе с последующей сушкой в обжарочном барабане, однако, полученный продукт еще не пригоден для использования в качестве готовых пищевых продуктов, а лишь подготовлен для дальнейшей обработки. В данном случае замачивание в сахарном растворе служит для размягчения ядра какао-боба.
Считаем целесообразным обратить внимание на условия произрастания какао-бобов и их ферментации в естественных условиях.
Оптимальные условия произрастания и развития какао-дерева - среднегодовая температура 22°С, годовое количество осадков не менее 1000 мм, относительная влажность воздуха 70-80 %. Плод какао состоит из оболочки толщиной 15-20 мм и красновато-желтой мякоти (пульпы), внутри которой расположены пятью продольными рядами 30-50 миндалевидных семян (бобов) длиной около 2,5 см. Длина плода до 25 см и диаметр 10 см. Анатомическими частями какао-боба являются две семядоли, образующие единое ядро, двухлепестковый зародыш (росток), эндосперм (серебристая пленка) и какаовелла (оболочка).
Химический состав ядра какао-бобов непостоянен, но характеризуется следующими средними данными. Массовая доля (в %) составляет: вода - 5,5; жир - 54; белковые вещества - 11,5; дубильные вещества - 6; теобромин - 1,2; кофеин - 0,2; сахар - 1; крахмал - 6; пентозаны - 1,5; клетчатка - 9; органические кислоты - 1,5; зола - 2,6. Основная по количеству составная часть какао-бобов - какао-масло. Оно относится к группе твердых жиров. Какао-масло состоит в основном из пальмитиновой, стеариновой и олеиновой жирных кислот.
Характерной составной частью какао-бобов является теобромин. Теобромин - алкалоид, вещество, близкое по составу к кофеину, также содержащемуся в небольшом количестве в какао-бобах. Как теобромин, так и кофеин обладают тонизирующими свойствами (возбуждают деятельность нервной и сердечно-сосудистой системы).
Ферментация является первоначальной стадией обработки свежих какао-бобов. При ферментации происходят изменения в пульпе и семядолях, связанные с действием ферментов (амилаза, каталаза, липаза, дистаза и др.) Различают внешнюю ферментацию, обусловленную биохимическими процессами в пульпе, и внутреннюю, связанную с физико-химическими процессами в семядолях. Биохимические процессы при ферментации протекают, прежде всего, в пульпе под действием микроорганизмов, для которых пульпа представляет собой питательную среду. В состав пульпы входят 10-13 % сахаров (сахароза, глюкоза, фруктоза), 80-90 % воды, пектиновые вещества, органические кислоты, азотистые соединения, рН пульпы 3,6-3,7. К концу первых суток температура бобов повышается до 32-33°С, их перемешивают для равномерной ферментации во всех слоях. К концу вторых суток температура бобов достигает 37-38°С, их снова перемешивают. К концу третьих суток температура повышается до 45-50°С. К этому времени из-за бактериального окисления спирта брожение переходит в уксуснокислое. В пульпе накапливается уксусная кислота. Одновременно с процессом брожения сахаров пульпы происходит ее разжижение в результате действия ферментов на пектиновые вещества. Плодовая мякоть отделяется от бобов и истекает в виде жидкости, содержащей спирт, уксусную кислоту и воду. Эти вещества частично переходят в семядоли бобов и в какаовеллу, изменяя их химический состав и влажность.
Внешняя ферментация (в пульпе) создает условия для внутренней ферментации (в какао-бобах).
В анаэробных условиях под действием гидролитических ферментов в семядолях протекают биохимические процессы, в результате которых накапливаются редуцирующие сахара и свободные кислоты. Происходит окисление полифенолов и гидролиз антоцианов, что смягчает горький вяжущий вкус какао-бобов и изменяет их окраску.
Когда температура ферментации достигает 45-50°С, происходит частичный гидролиз протеина, что вызывает структурные изменения семядолей и нарушение целостности клеток, накопление водорастворимого азота.
Наряду с биохимическими процессами при ферментации протекают физико-химические процессы, которые вызывают структурные изменения в тканях семядолей.
Длительность ферментации выбирается в зависимости от сортовых особенностей бобов. Ферментация благородных сортов длится 2-3 суток, а потребительских 5-7 суток.
После ферментации какао-бобы подвергают сушке. Сушка может производиться естественным путем (солнечная сушка) или нагретым воздухом при температуре 40°С. Во время сушки удаляется от 60 до 40 % влаги, продолжаются процессы ферментации, что сопровождается уменьшением горького и вяжущего вкуса и усилением коричневой окраски бобов.
Естественная сушка на земляных площадках считается наилучшей, но при высокой относительной влажности воздуха затрудняется. Несоблюдение постоянных условий сушки не позволяет стабилизировать качество товарных какао-бобов. Поэтому в закупленном сырье может содержаться большее или меньшее количество полностью или частично фиолетовых какао-бобов, что не может не сказываться на вкусе получаемых изделий. После сушки товарные какао-бобы имеют влажность 6-7 %. Состав какао-бобов в целом одинаков, однако в незрелых плохо ферментированных бобах содержится больше оболочки и меньше какао-масла.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка технологии карамелизации цельных ферментированных какао-бобов и подбор технологических параметров процесса карамелизации какао-бобов.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение кондитерского продукта с высоким содержанием полифенолов, содержащихся в оболочке какао-боба и сухих веществ содержащихся в семядоле какао. Дополнительным техническим результатом является то, что такой продукт не портится и не теряет своих свойств при транспортировке и хранении.
Поставленная задача достигается тем, что способ получения карамелизированных какао-бобов предусматривает направление какао-бобов сорта Криолло и/или Тринитарио на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики, в течение первых суток температуру поддерживают на уровне 32-33⁰С, вторые сутки поддерживают температуру на уровне 37-38⁰С, третьи сутки температуру поддерживают на уровне 45-50⁰С, далее осуществляют естественную сушку ферментированных какао-бобов до достижения ими влажности 6-7%, цельные сырые ферментированные какао-бобы без отделения оболочки помещают во вращающийся барабан, оснащенный газовой горелкой, предварительно смазанный изнутри какао-маслом, с помощью газовой горелки нагревают воздух в барабане до температуры 190⁰С и добавляют тростниковый сахар для образования сахаристой корочки, с получением карамелизированных какао-бобов.
Предпочтительно для получения карамелизированного слоя в качестве вращающегося барабана используют дражировочный медный барабан с газовой горелкой.
Использование указанных какао-бобов с заданными протоколами ферментации и сушки на плантации фермером по заданным температурным интервалам дает возможность получить химический состав семян с уникальными вкусоароматическими прекурсорами и высоким содержанием полифенолов.
Указанных температурных режимов,  превышающих температуру кипения воды, достаточно, чтобы подавить бактериальную активность на ферментированных сырых бобах, сохранить полезные свойства оболочки и осуществить карамелизацию.
Равномерное нагревание какао-бобов и кристаллов сахара обеспечивает требуемую адгезию расплавленного сахара к оболочке и поверхности какао-боба, что позволяет сократить количество лома в упаковке и сохранить в процессе транспортировки и хранения товарный вид продукта.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1
Какао-бобы сорта Криолло после сбора направляют на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики, в течение первых суток температуру поддерживают на уровне 32⁰С, вторые сутки поддерживают температуру на уровне 37⁰С, третьи сутки температуру поддерживают на уровне 45⁰С, далее осуществляют естественную сушку ферментированных какао-бобов до достижения ими влажности 7%. Затем полученные цельные ферментированные какао-бобы переносят в цех. Загрузку какао-бобов проводят в зависимости от объема кастрюли барабана, предварительно смазанного какао-маслом, при разогреве до температуры 190⁰С загружают тростниковый сахар, что позволяет получить твердую внешнюю текстуру изделия, удерживающую от рассыпания какао-оболочку. Данный способ дает возможность сохранить все макроэлементы и витамины, которые в большем количестве находятся в какао-оболочке, чем в жировом слое какао-доли. После достижения требуемой толщины слоя сахара на поверхности какао-бобов их выгружают из котла и направляют на фасовку и упаковку с последующей реализацией в торговых сетях.
Пример 2
Какао-бобы сорта Тринитарио после сбора направляют на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики, в течение первых суток температуру поддерживают на уровне 33⁰С, вторые сутки поддерживают температуру на уровне 38⁰С, третьи сутки температуру поддерживают на уровне 50⁰С, далее осуществляют естественную сушку ферментированных какао-бобов до достижения ими влажности 6%. Затем полученные цельные ферментированные какао-бобы переносят в цех. Загрузку какао-бобов проводят в зависимости от объема кастрюли барабана, предварительно смазанного какао-маслом, при разогреве до температуры 190⁰С загружают тростниковый сахар, что позволяет получить твердую внешнюю текстуру изделия, удерживающую от рассыпания какао-оболочку. При этом в качестве основного оборудования используют медный дражировочный барабан с газовой горелкой. После достижения требуемой толщины слоя сахара на поверхности какао-бобов их выгружают из котла и направляют на фасовку и упаковку с последующей реализацией в торговых сетях.
Полученные карамелизированные какао-бобы согласно примерам 1-2 по изобретению характеризуется следующими органолептическими свойствами и микробиологическими характеристиками, приведенными в таблице 1.
Таблица 1
Наименование показателя
Предлагаемый способ
Вкус и запах
Интенсивный аромат какао, приятное послевкусие, вкус сладкий с приятной кислинкой, свойственной ферментированным какао-бобам
Консистенция
Твердая
Внешний вид
Форма драже
Структура
Однородная, при надкусывании видно хрупкое ядро из ферментированного какао-боба, окруженное тонкой оболочкой из сахарного слоя
Микробиологические показатели(через 30 суток после изготовления продукта)
КМАФАнМ, КОЕ/г
Менее 1×10<sup>1</sup>
БГКП, КОЕ/г
Не обн.
Патогенные, в т.ч. сальмонеллы
Не обн.
Плесени, КОЕ/г
Менее 1×10<sup>1</sup>
Дрожжи, КОЕ/г
Менее 1×10<sup>1</sup>
Подтверждение разработки технологии получения карамелизированных какао-бобов с высоким содержанием полифенолов (катехина и эпикатехина) было получено в ходе проведенного сравнительного анализа продукта, полученного по наиболее близкому аналогу US 2064524 A1, 15.12.1936, и продукта, полученного по заявленной технологии.  Содержание в шоколаде (табл.2)
Таблица 2.
Показатели
В какао-бобах ферментированных сорта криолло/тринитарио
Наиболее близкий аналог
Карамелизированные какао-бобы, полученные заявленным способом
Катехин общий, мкг/г
1200
407
802
Эпикатехин, мкг/г
2800
622
915
Таким образом, из вышеизложенного, в том числе из представленной таблицы следует, что разработанный способ получения карамелизированных какао-бобов позволил получить продукт с высоким содержанием полифенолов какао – катехинов, хорошими органолептическими характеристиками, физическими свойствами, обеспечивающими сохранность изделия при транспортировке и хранении, стабильными микробиологическими характеристиками, обеспечивающими длительный срок хранения продукта и безопасность его употребления как взрослыми, так и детьми.