ЭКСТРАКТЫ КАКАО, КАКАО-ПРОДУКТЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
EXTRACTS OF COCOA, COCOA-PRODUCTS AND METHODS OF PRODUCTION THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к усовершенствованным способам и/или технологиям изготовления экстрактов какао, а также шоколада или шоколадных изделий. В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение относится к способам обработки какао-бобов с применением какао-бобов для получения какао-продуктов, шоколада или шоколадных изделий с улучшенными вкусовыми характеристиками и/или более высоким содержанием антиоксидантов и/или витаминов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Известно, что какао (Theobroma cacao L.) является важным источником полезных для здоровья ингредиентов, таких как, например, минералы, витамины, полифенолы (в частности, катехины, антоцианидины и проантоцианидины) и антиоксиданты, такие как флавоноиды, поэтому разработаны способы, направленные на увеличение выхода указанных ингредиентов. Например, в документе ЕР 2071961 А1 раскрыт способ получения экстрактов какао-порошка с высоким содержанием полифенолов.
[0003] Типы способов и стадий переработки какао-бобов в пищевые продукты, например, шоколад, оказывают значительное влияние на различные качества полученных какао-продуктов, например, вкус, насыщенность или содержание антиоксидантов или витаминов и даже выход продукта. По указанной причине способ переработки какао-бобов в какао-продукты (например, продукты питания) может иметь решающее значение для коммерческой ценности, а также успеха или восприятия таких продуктов (на рынке или для применения в других продуктах).
[0004] Традиционно переработка какао-бобов начинается со стадий сбора плодов какао, разрезания плодов для извлечения какао-бобов, после которых следуют ферментация и сушка какао-бобов. Затем какао-бобы очищают, необязательно дробят в крупку и обжаривают, в результате чего оболочка какао-бобов становится хрупкой. Условия обжаривания, как правило, выбирают в зависимости от сорта какао-бобов, обжаривание какао-бобов или крупки обычно проводят при температуре от примерно 100°С до 160°С в течение от примерно 15 минут (при высоких температурах) до нескольких часов (при более низких температурах), например, согласно способу, описанному, в документе ЕР 2773888 В1. Затем какао-бобы или крупку подвергают измельчению или механической экстракции, например, способами, описанными в документе WO 03/045159 А1. На указанных стадиях из-за высоких механических нагрузок, напряжения сдвига и/или теплоты трения разрушается клеточное строение сырьевых материалов какао, в результате чего происходит размягчение жира какао и эмульгирование масло-жировых фракций. Обычно полученное тертое какао смешивают с маслом какао, сахаром, молоком или другими ингредиентами в зависимости от рецептуры конкретного производителя и, необязательно, очищают для получения рафинированной шоколадной пасты. После этого рафинированную шоколадную пасту подвергают коншированию, например, в соответствии со способом непрерывного конширования, описанным в документе ЕР 0711505 А1. На стадии конширования шоколадную пасту (обычно содержащую сухое вещество какао, а также масло какао, сахар и/или лецитин), очищенную в соответствии с указанным выше традиционным способом, подают в смесительное устройство, содержащее выпускное отверстие, которое соединено посредством канала с сепараторным устройством, отделяющим воздух и влагу от переработанной шоколадной пасты. Затем коншированную массу подвергают темперированию в контролируемых условиях и формуют.
[0005] Однако указанные способы являются нецелесообразными с точки зрения технологичности и извлечения требуемых вкусоароматических веществ, также полезных для здоровья ингредиентов, поскольку после эмульгирования во время измельчения или механической экстракции разделение масло-жировой фазы без применения нежелательных растворителей (например, гексанола), а также получение или сохранение требуемых вкусоароматических веществ и/или какао-продуктов, таких как ароматические соединения, антиоксиданты и/или витамины, являются сложными или даже невозможными задачами. Кроме того, сухое обжаривание бобов/крупки связано с компромиссом между выходом и качеством нот ароматов, поскольку трудно определить и контролировать условия обжаривания, при которых аромат в бобах/крупке может полностью развиться без разложения и/или вытеснения из бобов и потери аромата с отходящими газами во время обжаривания.
[0006] В документе WO 2010/073117 раскрыт альтернативный способ обработки какао-бобов, включающий получение суспензии, содержащей какао-бобы или какао-крупку и воду, мокрое измельчение суспендированных бобов или крупки на нескольких стадиях, нагрев суспензии и декантацию суспензии с разделением указанной суспензии на водную фазу, жировую фазу и твердую фазу для того, чтобы избежать размягчения жира какао и образования тертого какао во время механической обработки. В указанном способе используют более низкие температуры и более низкие усилия сдвига, поэтому лучше сохраняются питательные полезные компоненты и улучшается вкус готовых какао-продуктов.
[0007] Однако применение воды в качестве растворителя для экстракции в способе согласно документу WO 2010/073117 А2 связано с несколькими проблемами. Например, процесс обработки какао-бобов, в ходе которого необходимо неоднократно удалять большие количества добавленной воды, является энергоемким, особенно во время сушки и/или обжаривания твердой фазы после декантации. Кроме того, поскольку процесс проводят при относительно низких температурах, стадия сушки должна протекать быстро, непрерывно, в идеальном варианте с высокой пропускной способностью для подавления роста и/или распространения микроорганизмов без необходимости тщательной стерилизации или тиндализации в ходе процесса.
[0008] В этой связи обнаружено, что использование традиционных барабанных сушилок для сушки и/или обжаривания твердой фазы, полученной после разделения фаз, является проблематичным, поскольку трудно одновременно минимизировать термическую нагрузку на твердую фазу (что является целесообразным, когда требуется высокое содержание полезных питательных веществ, таких как, например, полифенолы и витамины) и обеспечить развитие богатых ароматов с запахом жареного и гриля, а также вторичных ароматов. В частности, для сушки декантированной твердой фазы с помощью барабанной сушилки может потребоваться переработка в течение нескольких часов для получения требуемых уровней ароматизаторов с запахом жареного/вторичных ароматизаторов, что подразумевает высокую термическую нагрузку на твердую фазу даже в случае осуществления процесса при давлении ниже атмосферного.
[0009] Таким образом, необходимо обеспечить способы и продукты, в которых устранены указанные выше недостатки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Настоящее изобретение решает указанную задачу в объеме формулы изобретения, как определено в настоящем описании. Преимущества настоящего изобретения более подробно описаны далее, дополнительные преимущества очевидны для специалистов в данной области техники при изучении описания изобретения.
[0011] В целом, в одном из аспектов в настоящем изобретении предложен способ обработки какао-бобов или крупки, включающий стадии: (а) добавления воды к какао-бобам или крупке с получением суспензии; (б) мокрого измельчения указанной суспензии; (в) термической обработки указанной суспензии при температуре 70°С или ниже; (г) разделения суспензии на водную фазу (тяжелую фазу), содержащую ароматические соединения, жировую фазу (легкую фазу), содержащую масло какао, и твердую фазу, содержащую какао-порошок и жидкие компоненты; и твердую фазу, содержащую какао-порошок и жидкие компоненты; (д) непрерывного отделения жидких компонентов от твердой фазы, полученной на стадии (г), с получением ароматических веществ какао и какао-порошка путем подачи потока указанной твердой фазы в смесительное устройство, причем смесительное устройство содержит: цилиндрический трубчатый корпус с горизонтальной осью, имеющий впускное отверстие для твердой фазы, выпускное отверстие для высушенной твердой фазы и по меньшей мере одно выпускное отверстие для паровой фазы; торцевые пластины, закрывающие противоположные концы трубчатого корпуса; коаксиальную рубашку, нагревающую или охлаждающую внутреннюю стенку трубчатого корпуса до температуры 55-150°С; и лопастный ротор для обеспечения вращения в трубчатом корпусе, причем лопасти ротора расположены в виде спирали и направлены для центрифугирования твердой фазы и одновременного ее транспортирования в направлении выпускного отверстия.
[0012] В еще одном аспекте настоящего изобретения предложен способ получения какао-продуктов, шоколада или шоколадных изделий, включающий стадии обработки какао-бобов или крупки в соответствии с указанным выше способом и смешивания полученного какао-порошка с по меньшей мере одним компонентом, выбранным из ароматического вещества какао, какао-масла или полифенольного порошка.
[0013] В другом аспекте настоящего изобретения предложены какао-продукты,
шоколад или шоколадные изделия, полученные способами, описанными в настоящем документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] На Фигуре 1 схематически представлен способ обработки какао-бобов или крупки согласно варианту реализации настоящего изобретения, включая необязательное обеспечение экстрактов, полученных из разделенных фаз (линии, обозначенные штрихами и точками, представляют необязательные стадии обработки).
[0015] На Фигуре 2 схематически представлен способ обработки какао-бобов или крупки согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, включая необязательное обеспечение экстрактов, полученных в результате разделения фаз (линии, обозначенные штрихами и точками, представляют необязательные стадии обработки).
[0016] На Фигуре 3 схематически представлено смесительное устройство, применяемое на стадии (стадиях) сушки/разделения в способах в соответствии с настоящим изобретением.
[0017] На Фигуре 4 представлен пример способа получения темного шоколада.
[0018] На Фигуре 5 схематически представлен пример способа получения темного шоколада/молочного шоколада с применением какао-порошка, полученного после разделения и обработки жировой, твердой и водной фаз.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] Для более полного понимания настоящего изобретения далее описаны иллюстративные варианты реализации настоящего изобретения.
Способ обработки ферментированных какао-бобов и/или крупки
[0020] Способ обработки ферментированных какао-бобов или крупки в соответствии с настоящим изобретением в целом характеризуется стадиями: (а) добавления воды к какао-бобам или крупке для получения суспензии; (б) мокрого измельчения указанной суспензии; (в) термической обработки указанной суспензии при температуре 70°С или ниже; (г) разделения суспензии на водную фазу (тяжелую фазу), жировую фазу (легкую фазу), содержащую масло какао, и твердую фазу, содержащую какао-порошок и жидкие компоненты; (д) непрерывного отделения жидких компонентов от твердой фазы, полученной на стадии (г), с получением ароматических веществ какао и какао-порошка путем подачи потока указанной твердой фазы в смесительное устройство, причем смесительное устройство содержит: цилиндрический трубчатый корпус с горизонтальной осью, имеющий впускное отверстие для твердой фазы, выпускное отверстие для твердой фазы и необязательно выпускное отверстие для паровой фазы, содержащей ароматические вещества; торцевые пластины, закрывающие противоположные концы трубчатого корпуса; коаксиальную рубашку, нагревающую или охлаждающую внутреннюю стенку трубчатого корпуса до температуры 55-150°С, предпочтительно до температуры от выше 65 и ниже 140°С; и лопастный ротор для обеспечения вращения в трубчатом корпусе, причем лопасти ротора расположены в виде спирали и направлены для центрифугирования твердой фазы и одновременного ее транспортирования в направлении выпускного отверстия. Установлено, что указанный способ обеспечивает улучшение переноса тепла к твердой фазе и обеспечивает предпочтительную быструю, умеренную, непрерывную и высокопроизводительную сушку/обжаривание какао-порошка.
[0021] На Фигуре 1 схематически представлен способ обработки какао-бобов или крупки, включая необязательное обеспечение экстрактов, полученных в результате разделения фаз.
[0022] Предварительная переработка какао-бобов или крупки, используемых для способа обработки согласно настоящему изобретению, не имеет конкретных ограничений. Таким образом, какао-бобы или крупка могут быть неферментированными, недоферментированными, ферментированными и/или подвергнутыми инкубированию в соответствии с известными в данной области техники способами, или могут быть использованы зеленые бобы с пульпой/слизью какао или без пульпы/слизи какао вскоре после извлечения из плода.
[0023] Как правило, переработка какао начинается с получения суспензии какао-бобов или крупки путем добавления воды на стадии а) до или во время измельчения какао-бобов/крупки.
[0024] Несмотря на отсутствие конкретных ограничений, массовое соотношение воды и какао-бобов/крупки в полученной суспензии предпочтительно составляет от 1:1 до 6:1, более предпочтительно от 2:1 до 4:1, особенно предпочтительно примерно 3: 1, что целесообразно с точки зрения технологичности на последующих стадиях (например, проще осуществить перекачивание, измельчение и разделение фаз).
[0025] При необходимости введения дополнительных ароматизаторов в качестве источника воды могут быть использованы также альтернативные водосодержащие жидкости, предпочтительно одна или более жидкостей, выбранных из кофе, чая и жидкостей с содержанием воды 60-95% масс., например, фруктовых соков, концентратов фруктовых соков или молока. В данном случае предпочтительно, чтобы содержание воды в полученной суспензии находилось в указанных выше соотношениях. Поскольку термическая нагрузка на дальнейших стадиях способа является относительно низкой, чувствительные к изменению температуры ароматические вещества, происходящие из указанных жидкостей, сохраняются и могут благоприятно взаимодействовать с первичными и вторичными ароматическими веществами какао-бобов.
[0026] Для получения какао-продуктов с кофейным ароматом кофейные зерна (целые или дробленые, необжаренные или обжаренные) могут быть смешаны с какао-бобами/крупкой во время получения суспензии в воде при условии, что какао-бобы/крупка составляют основную часть смеси бобов, так что содержание кофейных зерен не препятствует или не оказывает отрицательного воздействия на стадии мокрого измельчения и разделения фаз. Предпочтительно содержание кофейных зерен составляет менее 20% масс в расчете на смесь бобов, более предпочтительно менее 10% масс.
[0027] На стадии (б) какао-бобы/крупку подвергают одной или нескольким стадиям мокрого измельчения, в результате получают частицы бобов размером предпочтительно 50 мкм или менее, более предпочтительно 40 мкм или менее, еще более предпочтительно 20 мкм или менее. Уменьшение размеров частиц бобов до указанного диапазона существенно увеличивает площадь подвергающейся воздействию поверхности частиц бобов, поэтому позволяет более эффективно их намачивать (например, водой, а не химическим растворителем) для улучшения результатов экстракции (например, улучшенной экстракции жиров или липидов, ароматических веществ и/или полифенолов). Размер частиц бобов можно уменьшить, например, с помощью дисковых мельниц (например, перфорированных дисковых мельниц), коллоидных мельниц (например, зубчатых коллоидных мельниц) или корундовых каменных мельниц. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере на одной стадии измельчения клетки какао-бобов подвергались мацерации для лучшего смачивания материала какао-бобов растворителем (водой) из-за увеличения доступной площади поверхности какао-бобов, подвергнутых мацерации. Способы и устройства, применяемые для мокрого измельчения, не имеют конкретных ограничений, если не происходит эмульгирование продукта, полученного в результате мокрого измельчения. Например, при использовании нескольких стадий измельчения стадия грубого мокрого измельчения (например, необязательно с добавлением воды) может быть проведена с помощью перфорированной дисковой мельницы, и крупно измельченная суспензия может быть закачана в зубчатую коллоидную мельницу для стадии тонкого измельчения.
[0028] После стадии мокрого измельчения (б) суспензию подвергают термической обработке при температуре не выше примерно 70°С для снижения общей термической нагрузки и предотвращения эмульгирования (стадия (в)). С точки зрения предпочтительного баланса между выходом масла какао и сохранением желательных вкусоароматических веществ, таких как ароматические соединения, антиоксиданты и/или витамины, предпочтительными являются температуры нагрева 43-65°С. Для размягчения масла какао и/или улучшения механического разделения фаз особенно предпочтительным является диапазон температур нагрева 45-50°С. Нагрев суспензии с мокрым измельчением может быть осуществлен с помощью скребкового или трубчатого теплообменника, однако не ограничивается ими.
[0029] После этого на стадии (г) осуществляют разделение фаз с получением трех фаз, а именно водной фазы (тяжелой фазы), жировой фазы (легкой фазы) и твердой фазы, причем указанная жировая фаза содержит масло какао в качестве основного компонента и твердые вещества и/или воду в качестве второстепенных компонентов, а указанная водная фаза содержит воду и ароматические вещества. Твердая фаза содержит какао-порошок и жидкие компоненты. Какао-порошок может содержать остаточное масло какао в количестве до 30% масс., предпочтительно менее 27% масс., более предпочтительно менее 20% масс. в расчете на общую массу какао-порошка. Термин «жидкие компоненты» в настоящем описании означает остатки соединений, присутствующих в твердой фазе после разделения фаз на стадии (г), являющимися текучими при комнатной температуре, такие как водная фаза (которая может содержать, например, гидрофильные полифенолы и ароматические вещества) и летучие соединения. Предпочтительно содержание воды в твердой фазе, полученной после стадии (г), составляет 50-75% масс.
[0030] Для механического разделения частиц предпочтительно применять устройства, в которых используются центробежные силы, такие как декантеры или сопловые сепараторы. Например, может быть выполнена декантация суспензии для отделения неочищенных, крупных или массивных твердых веществ от жидкости (жидкостей), а затем более мелкие и/или тонкие твердые частицы могут быть дополнительно отделены от жидкостей, и/или масляные продукты могут быть отделены от немасляных продуктов.
[0031] Для обеспечения лучшего разделения водной фазы (тяжелая фаза), жировой фазы (легкая фаза) и твердой фазой может быть использовано несколько этапов разделения и повторного соединения фаз. Например, жировая фаза, полученная на начальной стадии декантации, может быть дополнительно отфильтрована или центрифугирована для отделения оставшихся тонкоизмельченных частиц или воды от жировой фазы, и полученные таким образом тонкие частицы и вода могут быть повторно соединены с водной и твердой фазами, полученными на начальной стадии декантации или на более поздней стадии обработки указанных фаз. Кроме того, водную фазу можно подвергнуть дальнейшим стадиям очистки, например, путем фильтрации с использованием вакуумных фильтров для уменьшения мутности жидкости и удаления тонкоизмельченных частиц, которые затем могут быть повторно соединены с твердой фазой.
[0032] После разделения трех фаз (а именно, водной фазы (тяжелая фаза), жировой фазы (легкая фаза) и твердой фазы) фазы могут быть переработаны по отдельности для отделения масла какао (от жировой фазы) и полифенольного концентрата (от водной фазы), как показано на Фигуре 1.
[0033] Преимущество способа обработки какао-бобов/крупки в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что нежелательные кислоты (такие как, например, уксусная кислота, образовавшаяся во время ферментации или образовавшаяся или добавленная до или во время инкубирования какао-бобов), придающие кислый или горький вкус конечному продукту, или другие гидрофильные компоненты (такие как придающие горечь и/или вяжущие свойства низкомолекулярные полифенолы (например, катехины)) могут быть удалены из водной фазы. Способ удаления указанных нежелательных компонентов не имеет конкретных ограничений, удаление может быть осуществлено любым подходящим способом, известным в данной области техники. Например, уксусная кислота может быть удалена из водной фазы путем дистилляции (например, экстрактивной дистилляции или реактивной дистилляции), экстракции (например, жидкость-жидкостной экстракции), процессов с применением эмульсионной жидкой мембраны, высаливания или их комбинации. Удаление нежелательных гидрофильных компонентов перед стадией сушки/обжаривания твердой фазы является предпочтительным по сравнению с традиционными способами, известными в данной области техники, так как не требуются длительная сушка/обжаривание и высокие термические нагрузки на ферментированные какао-бобы (особенно во время обжаривания и конширования) для испарения или разложения компонентов, поэтому возможно сохранить высокое содержание ароматических веществ, антиоксидантов, витаминов. Кроме того, для получения высококачественных какао-продуктов, таких как шоколад, могут быть использованы какао-бобы с относительно высоким содержанием уксусной кислоты и/или различной степени ферментации. Более того, при менее горьком профиле вкуса готовых продуктов не требуется значительное добавление сахара или подсластителей для маскировки или компенсации горького вкуса.
[0034] Сухой какао-порошок получают из твердой фазы, поступающей из сепаратора на стадии (д) способа в соответствии с настоящим изобретением. Экстракт ароматического вещества какао может быть получен путем обработки (например, концентрирования) водной фазы, а также из паровой фазы, поступающей из сепаратора на стадии (д).
[0035] Как указано выше, жировая фаза (легкая фаза) может быть отфильтрована (например, с помощью вибрационного сита) и/или доставлена в трехфазный сепаратор (например, центрифуг}') для удаления тонкоизмельченных частиц (которые могут быть необязательно добавлены к твердой фазе до или во время стадии сушки/обжаривания) и остаточной воды (которая может быть необязательно добавлена к водной фазе перед извлечением ароматических веществ). Масло какао получают путем фильтрации очищенной жировой фазы.
[0036] (Влажная) твердая фаза, полученная после разделения на три фазы, может быть необязательно переработана с помощью вальцовой дробилки с нагревом для уменьшения размера частиц и начала предварительной сушки. Кроме того, к отделенным твердым веществам какао перед сушкой необязательно могут быть добавлены сахар, сахарный сироп и/или фруктовые соки для развития аромата во время стадии (д).
[0037] В соответствии с настоящим изобретением (влажную) твердую фазу, полученную после разделения на три фазы, сушат и/или обжаривают на одной или нескольких стадиях параллельно или последовательно, предпочтительно последовательно, путем непрерывного отделения жидких компонентов от твердой фазы, полученной на стадии (г), которое осуществляют путем подачи потока указанной твердой фазы в одно или несколько перемешивающих устройств. Указанное смесительное устройство, схематически изображенное на Фигуре 3, содержит: цилиндрический трубчатый корпус (1) с горизонтальной осью (2), имеющий впускное отверстие (3) для твердой фазы, выпускное отверстие (4) для высушенной твердой фазы и необязательно выпускное отверстие (10) для паровой фазы; торцевые пластины (5, 5'), закрывающие противоположные концы трубчатого корпуса; коаксиальную рубашку (6), нагревающую или охлаждающую внутреннюю стенку (7) трубчатого корпуса до температуры 55-150°С, предпочтительно до температуры от более 65°С до менее 140°С; и лопастный ротор (8) для обеспечения вращения в трубчатом корпусе (1), лопасти (9) ротора расположены в виде спирали и направлены для центрифугирования твердой фазы и одновременного ее транспортирования к выпускному отверстию (4). Несмотря на отсутствие конкретных ограничений предпочтительно использовать диатермическое масло или другую текучую среду в качестве нагревательной среды внутри коаксиальной рубашки (6) для поддержания заданной температуры внутренней стенки (7) корпуса.
[0038] При вращении лопастного ротора (8) центробежные силы приводят к образованию тонкого динамического трубчатого слоя твердой фазы на внутренней стенке (7) трубчатого корпуса, а при взаимодействии твердой фазы с лопастями (9) одновременно происходит смешивание и продвижение тонкого слоя твердой фазы к выпускному отверстию (4). Таким образом, обеспечивается эффективный теплообмен между нагретой внутренней стенкой и твердой фазой, для которого в комбинации со смешиванием требуются относительно низкие температуры нагрева, следовательно, сушка и обжаривание твердой фазы выполняются быстро и умеренно, в результате по сравнению с сушкой с применением традиционных барабанных сушилок непрерывного или периодического действия в твердой фазе сохраняются более высокие концентрации полифенолов (в частности, катехинов, антоцианидинов и проантоцианидинов), антиоксидантов и/или ароматических веществ. Кроме того, неожиданно было установлено, что после сушки и обжаривания с использованием смесительного устройства на стадии (д) в течение менее 10 минут, как правило, менее 5 минут, в условиях, когда температура продукта не превышает 90°С, общая концентрация ароматизаторов с запахом жареного и гриля (например, фуран-2-карбальдегида, 1-(2-фуранил)-этанона, бензальдегида, 5-метилфурфурола, 2-фуранметанола, фенилметанола и/или 4-метилфенола) в полученном какао-порошке и ароматическом веществе какао выше, чем после сушки в обычной барабанной сушилке при давлении ниже атмосферного в течение нескольких часов (как правило, примерно 10 часов) с линейным градиентом температуры от примерно 65 до 100°С. Таким образом, наряду с ускорением процесса сушки/обжаривания предложенный в настоящем изобретении способ уменьшает термическую нагрузку на твердую фазу, в результате, в отличие от обычной сушки/обжаривания, в полученных экстрактах и конечных продуктах одновременно могут быть сохранены более высокие концентрации ароматизаторов с запахом жареного и более высокое общее содержание первичных ароматизаторов, полифенолов, антиоксидантов и/или витаминов.
[0039] Применение описанного выше устройства предпочтительно позволяет непрерывно осуществлять стадию сушки/обжаривания, а также отделения ароматических соединений с запахом жареного и других, значительно ускоряет переработку какао-бобов до получения какао-порошка (сухого вещества какао), в результате общая длительность обработки для стадий (а)-(д) составляет менее 20 минут, как правило, менее 15 минут, что является замечательным усовершенствованием по сравнению с предшествующим уровнем техники и обеспечивает экономические преимущества по сравнению с традиционными способами получения какао-продуктов.
[0040] Как правило, в случае порчи микроорганизмами материалов, экстрагированных из какао (например, масла какао, какао-порошка, ароматических соединений какао и полифенольного концентрата), указанный материал можно дезодорировать с помощью вакуумного деаэратора, путем обработки под высоким давлением, например, паскализации. Однако, поскольку способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет предпочтительно быстро перерабатывать какао-бобы/крупку, загрязнение микроорганизмами и рост микроорганизмов являются минимальными.
[0041] Как указано выше, смесительное устройство содержит выпускное отверстие (10) для паровой фазы (то есть паров, образующихся при сушке твердой фазы), которая может выполнять несколько задач в зависимости от состава и температуры.
[0042] Предпочтительно поток горячего воздуха подают через необязательное впускное отверстие (11) в смесительное устройство одновременно и параллельно с потоком твердой фазы, подлежащей сушке, с целью улучшения распределения тепла и сушки твердой фазы внутри трубчатого корпуса (1) и для перемещения паровой фазы в направлении выпускного отверстия (10).
[0043] В предпочтительном варианте реализации изобретения паровую фазу, поступающую из смесительного устройства, подают в суспензию до или во время стадий (б) или (в), более предпочтительно до или во время стадии (б). Повторная подача горячей паровой фазы соответственно способствует или приводит к (предварительному) нагреву суспензии до требуемых температур на стадии (в) в результате теплообмена. Таким образом, можно эффективно сократить затраты энергии, необходимые для стадии (в), и обеспечить более энергоэффективный способ обработки какао-бобов. Кроме того, улучшено разделение фаз на стадии (в). Дополнительным преимуществом является то, что ароматические вещества, содержащиеся в паровой фазе, сохраняются в системе и могут быть далее включены в каждую из трех фаз на стадии (г), так что обеспечивается оптимальный выход указанных компонентов в конечных экстрактах или продуктах. Указанный вариант реализации, как правило, является предпочтительным, если паровая фаза содержит относительно низкие количества ароматических соединений, таких как, например, ароматические соединения с запахом жареного.
[0044] В другом предпочтительном варианте осуществления, который является особенно целесообразным, если паровая фаза содержит относительно большое количество ароматических соединений, в частности, ароматизаторов с запахом жареного и гриля, паровую фазу, поступающую из смесительного устройства на стадии (д), собирают в качестве ароматической фазы, которая необязательно может быть далее переработана путем отделения ароматических компонентов для получения ароматического вещества какао.
[0045] Необязательно, однако целесообразно соединить собранную ароматическую фазу с водной фазой, полученной на стадии разделения фаз (г), поскольку водная фаза также содержит требуемые ароматические соединения, и осуществить первую стадию концентрирования комбинированной жидкости для получения ароматического вещества какао. В еще одном варианте реализации можно увеличить извлечение ароматических веществ какао путем противоточной дистилляции (то есть для отделения ароматических компонентов от воды), которую предпочтительно проводят при низком давлении (менее 300 мбар) и комнатной температуре, чтобы сократить до минимума термическую обработку. После отделения ароматических соединений/ароматических веществ какао от комбинированной жидкости испарение избыточной воды может быть проведено на необязательной второй стадии концентрирования для получения полифенольного порошка. Удалить нежелательную воду можно с помощью методов испарения, при применении которых получают соответственно требуемые ароматические соединения, суспендированные в воде, и концентрированный полифенольный порошок.
[0046] При использовании нескольких описанных выше смесительных устройств, соединенных параллельно, можно комбинировать преимущества устройств таким образом, что паровая фаза, поступающая из одного смесительного устройства, предпочтительно работающего при относительно низких температурах нагрева внутренней стенки, может быть подана в суспензию до или во время стадий (б) или (в), более предпочтительно до или во время стадии (б), и паровая фаза, поступающая из другого устройства, предпочтительно работающего при относительно высоких температурах нагрева внутренней стенки, может быть собрана в качестве ароматической фазы для извлечения ароматического вещества.
[0047] В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения, который схематически представлен на Фигуре 2, стадия (д) включает два подэтапа, а именно: (д1) непрерывную предварительную сушку твердой фазы, полученной на стадии (г), путем подачи потока указанной твердой фазы в первое смесительное устройство; и (д2) непрерывную сушку предварительно высушенной твердой фазы, полученной на стадии (д1), путем подачи непрерывного потока предварительно высушенной твердой фазы во второе смесительное устройство; при этом каждое из первого и второго смесительных устройств содержит: цилиндрический трубчатый корпус (1) с горизонтальной осью (2), имеющий впускное отверстие (3) для твердой фазы, выпускное отверстие (4) для высушенной твердой фазы и по меньшей мере одно выпускное отверстие (10) для выхода пара; торцевые пластины (5, 5'), закрывающие противоположные концы трубчатого корпуса; коаксиальную рубашку (6), нагревающую или охлаждающую внутреннюю стенку (7) трубчатого корпуса до температуры 55-150°С; и лопастный ротор (8) для обеспечения вращения в трубчатом корпусе (1), лопасти (9) ротора расположены в виде спирали и направлены для центрифугирования твердой фазы и одновременного ее транспортирования к выпускному отверстию (4). Другими словами, первое и второе смесительные устройства обладают характеристиками описанного выше смесительного устройства. Осуществление процесса сушки/обжаривания указанным способом приводит к превосходному балансу высушивания, эффективности процесса и энергоэффективности, развитию ароматов с запахом жареного и высокому выходу первичных ароматических соединений, полифенолов, антиоксидантов и/или витаминов.
[0048] Предпочтительно, чтобы первое и второе смесительные устройства работали в различных условиях (например, температура нагрева внутренней стенки, соединение выпускного отверстия для паровой фазы) или имели отличающиеся размеры. Более предпочтительно, чтобы температура нагрева внутренней стенки первого смесительного устройства была ниже температуры нагрева внутренней стенки второго смесительного устройства.
[0049] В предпочтительном варианте реализации внутреннюю стенку трубчатого корпуса первого смесительного устройства нагревают до температуры 70-110°С, предпочтительно 80-100°С. В наиболее предпочтительном варианте реализации температуру внутренней стенки (7) трубчатого корпуса первого смесительного устройства на стадии предварительной сушки (д1) повышают таким образом, чтобы температура предварительно высушенной твердой фазы, поступающей из выпускного отверстия (4), составляла 70-100°С, более предпочтительно 80-90°С.
[0050] В предпочтительном варианте реализации первое смесительное устройство работает в таких условиях, что содержание воды в предварительно высушенной твердой фазе, полученной после стадии (e1), составляет 3-7% масс., более предпочтительно 4-6% масс..
[0051] В другом предпочтительном варианте реализации изобретения паровую фазу, поступающую из смесительного устройства, подают в суспензию до или во время стадий (б) или (в), более предпочтительно до или во время стадии (б).
[0052] В предпочтительном варианте реализации внутреннюю стенку трубчатого корпуса второго смесительного устройства нагревают до температуры 100-150°С, предпочтительно 120-145°С. Наиболее предпочтительно температуру внутренней стенки (7) трубчатого корпуса второго смесительного устройства на стадии сушки (д2) повышают таким образом, чтобы температура твердой фазы, поступающей из выпускного отверстия (4), составляла 110-145°С, более предпочтительно 120-135°С.
[0053] Кроме того, предпочтительно, чтобы паровая фаза, поступающая из второго смесительного устройства на стадии (д2), была собрана в качестве ароматической фазы для извлечения ароматического вещества.
[0054] В предпочтительном варианте реализации второе смесительное устройство работает в таких условиях, что содержание воды в твердой фазе, полученной после стадии (д2), составляет менее 3% масс., более предпочтительно менее 2% масс., еще более предпочтительно менее 1% масс..
[0055] В целом предпочтительно, чтобы в смесительном устройстве (устройствах), используемом на стадии (д) или любом из подэтапов (д1) и (д2), лопастный ротор (роторы) приводился в движение со скоростью от 300-1300 об/мин, более предпочтительно 700-1100 об/мин, еще более предпочтительно 800-1000 об/мин.
[0056] В предпочтительном варианте реализации продолжительность стадии (д) (или продолжительность суммы подэтапов стадии (д)) составляет менее 15 минут, более предпочтительно менее 10 минут для предотвращения длительного воздействия повышенных температур на (предварительно высушенную) твердую фазу.
Экстракт какао-порошка
[0057] Во втором варианте реализации настоящее изобретение относится к какао-порошку, полученному в соответствии со стадиями способа, описанными выше в первом варианте реализации. Указанный экстракт представляет собой сырьевой материал для широкого ассортимента высококачественной шоколадной продукции, в котором благодаря низкой термической нагрузке сохранены высокие концентрации водорастворимых ароматических компонентов, полифенольных компонентов и витаминов какао-бобов/крупки, а водорастворимые нежелательные гидрофильные компоненты (такие как кислоты или придающие горький и/или вяжущий вкус низкомолекулярные полифенолы (например, катехины)) необязательно удалены.
[0058] Как правило, в сухом какао-порошке, полученном способом в соответствии с настоящим изобретением, содержание воды составляет менее 2% масс., обычно менее 1,5% масс., содержание жира, как правило, составляет 30% масс. или менее, предпочтительно менее 27% масс, или менее, более предпочтительно менее 20% масс. в расчете на общую массу сухого какао-порошка.
[0059] При анализе ГХ-МС ароматических компонентов установлено, что в сухом какао-порошке, полученном способом в соответствии с настоящим изобретением, содержится более высокая общая концентрация сырых/землистых, фруктовых/цветочных, солодовых/жирных ароматизаторов, ароматизаторов с запахом гриля/жареного и более низкая концентрация острых/кислых ароматизаторов по сравнению с коммерчески доступным какао-порошком.
[0060] С целью количественного определения профиля получили экстракты какао-порошка, ароматического вещества какао, полифенольного порошка и масла какао в соответствии с примерной схемой, представленной на Фигуре 4, при этом на стадии сушки/обжаривания использовали смесительное устройство, описанное выше. В целом на Фигуре 4 представлен пример способа обработки какао-бобов от необжаренных бобов до приготовления шоколадной продукции.
[0061] Выполнили количественную оценку указанных выше типов ароматизаторов в экстракте, полученном согласно заявленному способу, и коммерчески доступном какао-порошке. В частности, количественная оценка сырых/землистых ароматизаторов была проведена с помощью ГХ-МС как общая концентрация производных пиразина (то есть 2-ацетилпиразина, метилпиразина, тетраметилпиразина, 2,3-диметилпиразина, 2,6-диметилпиразина, 2,5-диметилпиразина, триметилпиразина, этилпиразина, 2-этил-3-метилпиразина, 2-этил-6-метилпиразина, 2-этил-5-метилпиразина, 2-этил-3,6-диметилпиразина, 2-этил-3,4-диметилпиразина, 2,3-диэтил-5-метилпиразина, 2-изопропил-3-метоксипиразина и 2-изобутил-3-метоксипиразина); фруктовые/цветочные ароматизаторы были количественно определены как общая концентрация 1-метил-1Н-пиррола, этил-2-метилбутаноата, 3-метилбутилацетата, 2-гептанона, гексилацетата, линалоола, бензилового спирта, 2-фенилэтанола, этилциннамата, 2-фенэтилацетата; солодовые/жирные ароматизаторы были количественно определены как общая концентрация ванилина, изобутанала, 2-метилбутаналя, изовалерианового альдегида, ацетоина и бутан-2,3-диона; ароматизаторы с запахом гриля/жареного были количественно определены как общая концентрация фурфурола, 2-ацетилфурана, бензальдегида, 5-метилфурфурола, 2-фуранметанола, бензилового спирта, 4-метилфенола; и острые/кислые ароматизаторы были количественно определены как общая концентрация уксусной кислоты, пропионовой кислоты, изомасляной кислоты, 2-метилмасляной кислоты, 3-метилбутановой кислоты и пентановой кислоты. Результаты измерений представлены в Таблице 1.
[0063] В Таблице 1 показано, что общее содержание ароматических соединений, которые воспринимаются как приятные, значительно выше в какао-порошке, полученном способом в соответствии с настоящим изобретением (10,180 мг/кг), по сравнению с обычным какао-порошком (7,504 мг/кг), в то время как концентрация острых/кислых ароматических соединений значительно ниже, так как существенная часть экстрагируется из водной фазы.
[0064] Общее содержание полифенолов в обезжиренном твердом веществе какао, как правило, составляет по меньшей мере 40 мг ЕСЕ (эквиваленты эпикатехина) на грамм обезжиренной сухой массы, предпочтительно более 50 мг ЕСЕ/г обезжиренной сухой массы, более предпочтительно более 55 мг ЕСЕ/г обезжиренной сухой массы. Общее содержание полифенолов может быть определено с помощью реактива Фолина-Чокалтеу с (-)-эпикатехином в качестве эталона способом, описанным в Folin-Ciocalteu index, Off. J. Eur. Communities 1990, 41, 178-179, и Cooper et al., J. Agric. Food Chem 2008, 56, 260-265.
[0065] Обнаружено, что при использовании традиционных барабанных сушилок вместо описанного выше смесительного устройства невозможно обеспечить комбинацию указанных выше свойств, поскольку в результате длительного нагрева, необходимого для развития одинаковых концентраций ароматических соединений с запахом жареного, происходит существенная потеря или разложение полифенолов, антиоксидантов и/или витаминов.
[0066] В ароматическом веществе какао, полученном в соответствии со стадиями способа, описанными выше в первом варианте осуществления, острые/кислые ароматические вещества (то есть общая концентрация уксусной кислоты, пропионовой кислоты, изомасляной кислоты, 2-метилмасляной кислоты, 3-метилбутановой кислоты и пентановой кислоты) обычно составляет менее 7% масс., предпочтительно менее 5% масс. в расчете на общее содержание по массе сырых/землистых, фруктовых/цветочных, солодовых/жирных ароматизаторов, ароматизаторов с запахом гриля/жареного и острых/кислых ароматизаторов, представленных соединениями-маркерами, указанными выше.
[0067] В предпочтительном варианте реализации ароматическое вещество какао предпочтительно получают путем сбора паровой фазы, полученной на стадии (д2) в качестве ароматической фазы, соединения указанной ароматической фазы с водной фазой и осуществления одной или нескольких стадий концентрирования комбинированной жидкости.
[0068] Примеры способов изготовления шоколада и шоколадных изделий на основе экстрактов, полученных способом в соответствии с первым вариантом реализации, приведены ниже.
Способы получения какао-продуктов, шоколада или шоколадных изделий
[0069] Какао-порошок, полученный в соответствии со стадиями способа, описанными в первом варианте осуществления, может быть использован для приготовления широкого ассортимента какао-продуктов, шоколада или шоколадных изделий, как описано далее в третьем варианте реализации изобретения.
[0070] Способ изготовления шоколада или шоколадных изделий в соответствии с настоящим изобретением в целом включает стадии: обработки какао-бобов или крупки согласно первому варианту осуществления, описанному выше; смешивания полученного какао-порошка с по меньшей мере одним компонентом, выбранным из ароматического вещества какао, масла какао или полифенольного порошка; и конширования указанной смеси.
[0071] Термин «шоколадное изделие» в настоящем описании относится к продукту, который подпадает под официальное определение «шоколада» по меньшей мере в одной стране, но не во всех странах, поскольку отличается по типу и/или содержанию компонента от официального определения шоколада.
[0072] На Фигуре 5 представлен пример способа приготовления темного шоколада и молочного шоколада, в котором ароматическое вещество какао, полученное на стадии (д) или (д2) (необязательно вместе с продуктом, полученным путем деароматизации водной фазы), сначала добавляют к маслу какао. Перед стадией конширования высушенный и обжаренный какао-порошок, полученный на стадии (д) или (д2), смешивают с маслом какао, в которое добавлено ароматическое вещество, и тонко измельчают. При необходимости к смеси может быть добавлен полифенольный порошок для обеспечения более интенсивного вкуса и более высокого содержания антиоксидантов в конечном продукте. Дополнительно вкус можно измениять или развить путем добавления одного или нескольких ингредиентов, выбранных из Сахаров, подсластителей, пульпы какао и/или фруктовых соков. Для приготовления молочного шоколада дополнительно добавляют сухое молоко, предпочтительно до стадии смешивания. Необязательно, можно добавить эмульгатор (например, лецитин) до конширования для снижения вязкости, контроля кристаллизации сахара и текучести шоколада, а также для гомогенного смешивания ингредиентов. Кроме того, дополнительные ингредиенты и вкусоароматические добавки, такие как, например, ваниль, ром и так далее, могут быть добавлены до или во время стадии конширования.
[0073] В процессе конширования происходит перераспределение в жировую фазу веществ из сухого какао, определяющих вкус, при этом происходит удаление из шоколада нежелательных уксусной, пропионовой и масляной кислоты, уменьшается влажность и смягчается вкус продукта. Температуру конширования контролируют и изменяют в зависимости от различных типов шоколада (от 49°С для молочного шоколада до 82°С для темного шоколада). Продолжительность конширования в некоторой степени зависит от температуры, однако в обычных процессах изготовления шоколада, как правило, для обеспечения хороших результатов составляет от 16 до 72 часов. В способе согласно настоящему изобретению продолжительность конширования предпочтительно составляет менее 16 часов, более предпочтительно менее 12 часов, обычно 10 часов или менее. Таким образом, не происходит потеря требуемых вкусовых характеристик, которая наблюдается при длительном коншировании. Кроме того, нежелательные кислоты могут быть удалены из продукта из водной фазы, поэтому обеспечивается приятный вкус при непродолжительном коншировании.
[0074] В целом, шоколад или шоколадные изделия, полученные способами в соответствии с настоящим изобретением, обладают благоприятными органолептическими свойствами и характеризуются как высокими концентрациями ароматизаторов с запахом жареного, так и более высоким общим содержанием первичных ароматизаторов, полифенолов, антиоксидантов и/или витаминов.
[0075] В качестве примера с помощью спектрофотометрических методов проанализировали содержание полифенолов в какао-бобах, (влажной) твердой фазе и темном шоколаде, полученном способом, представленным на Фигуре 4. Общее содержание полифенолов определили с помощью реактива Фолина-Чокалтеу с (-)-эпикатехином в качестве эталона способом, описанным в Folin-Ciocalteu index, Off. J. Eur. Communities 1990, 41, 178-179, и Cooper et al., J. Agric. Food Chem 2008, 56, 260-265. Общее содержание флавоноидов определили с помощью колориметрического анализа с раствором алюминия хлорида, например, как описано Emelda et al. Int. J. ChemTech Res. 2014, 6 (4), 2363-2367, с применением (-)-эпикатехина в качестве стандарта. Для спектрофотометрического определения содержания проантоцианидина можно применить метод кислоты-бутанола (например, анализ Бейт-Смита или метод Портера) с использованием процианидина В2 в качестве эталона. Результаты приведены в Таблице 2.
ЕСЕ = эквиваленты (-) эпикатехина
** РСЕ = эквиваленты процианидина В2
[0077] Таким образом, способы в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают сохранение в том числе в твердой фазе/какао-порошке высокого содержания полифенолов, флавоноидов и/или проантоцианидинов, присутствующих в какао-бобах, в результате в готовой шоколадной продукции наряду с благоприятным ароматическим профилем обеспечены оптимальные выходы полезных для здоровья ингредиентов.
[0078] Шоколаду или шоколадным изделиям, полученным способами в соответствии с настоящим изобретением, можно придавать любую подходящую форму, например, упаковывать и продавать в виде блока или батончика, заполнять начинкой и использовать в качестве глазури, использовать в других кондитерских и хлебобулочных изделиях (например, в качестве глазури или начинки пирога, глазури или начинки бисквита, глазури или наполнителя коржей или глазури для мороженого). Кроме того, готовый шоколад или шоколадные изделия могут необязательно содержать дополнительные добавки, включенные до конечного применения продукта.
[0079] Множество других характеристик, модификаций и усовершенствований очевидны для специалистов в данной области техники из приведенного выше описания изобретения.
[0080]
Числовые обозначения
1 цилиндрический трубчатый корпус
2 горизонтальная ось
3 впускное отверстие для твердой фазы
4 выпускное отверстие для высушенной твердой фазы
5, 5' торцевые пластины
6 коаксиальная рубашка
7 внутренняя стенка трубчатого корпуса
8 лопастный ротор
9 лопасть(лопасти)
10 выпускное отверстие для паровой фазы
11 впускное отверстие для горячего воздуха
12 впускное отверстие для нагревающей/охлаждающей среды
13 выпускное отверстие для нагревающей/охлаждающей среды
14 двигатель.