СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КАКАО-БОБОВ К ИЗМЕЛЬЧЕНИЮ Российский патент 1994 года по МПК A23G1/00 

Изобретение относится к средствам дробления или измельчения зерновых продуктов, а именно какао-бобов. Оно может быть использовано в пищевой промышленности, кондитерском производстве.

Известен способ тепловой обработки зерна, включающий его облучение потоком инфракрасных лучей [1]. Такая обработка позволяет снизить зараженность зерна внешней микрофлорой, уменьшить усилие при помоле.

Однако он не может использоваться для эффективной обработки какао-бобов, не позволяет облегчить процесс шелушения без исключения воздействия лучистого потока на ядро.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ тепловой обработки какао-бобов, включающий их размещение на транспортере слоем в 1-1,5 боба, облучение потоком инфракрасных лучей (ИК-излучение), шелушение и охлаждение [2]. Описанное решение кроме снижения зараженности продукта, обеспечивает и уменьшение усилия разрушения какаовеллы (оболочки) какао-боба.

Однако обработка какао-бобов описанным способом приводит к изменению и структуры поверхностных слоев ядер, что снижает питательную ценность продукта.

Таким образом, существующий уровень техники не позволяет решить задачу разрушения какаовеллы и сохранения исходной структуры ядра, а также уменьшения его зараженности как наружной, так и внутренней микрофлорой.

Указанная задача может быть решена с помощью предлагаемого способа, который заключается в том, что в соответствии с известным способом тепловой обработки какао-бобов, включающим их размещение на транспортере слоем в 1-1,5 боба, облучение потоком инфракрасных лучей, шелушение и охлаждение, согласно изобретению предварительно бобы помещают в распыленную в воздухе воду с температурой 20-25^оС, содержащую 0,15-0,25 кг воды на 1 кг бобов, на 30-40 с, а облучение какао-бобов осуществляют потоком инфракрасных лучей с длиной волны λ= 0,8-1,5 мкм и плотностью потока лучей Р=25-30 кВт на 1 м² в течение 40-60 с.

Предлагаемый способ позволяет за счет предварительной обработки - насыщения поверхностного слоя какаовеллы влагой практически исключить воздействие лучистого потока на ядро.

Экспериментально выявлены оптимальные режимные параметры обработки. Так при температуре паровоздушной смеси ниже 20^оС процесс насыщения возрастает до 1-2 мин, что экономически не оправдано. При температуре среды свыше 25^оС удлиняется процесс последующего облучения. При этом скорость движения пара практически не сказывается на качестве обработки.

Обработка какао-бобов водой, например путем окунания, не позволяет контролируемо осуществить насыщение влагой лишь поверхностных слоев, что снижает эффективность способа.

Какаовелла бобов какао является капиллярно-пористым телом. При воздействии ИК-излучения на капиллярно-пористое тело, содержащее влагу (в том числе поверхностную), движение жидкости происходит по направлению ИК-излучения. Это движение вызывается изменением капиллярно-пористого потенциала в зависимости от температуры, ибо коэффициент поверхностного натяжения с повышением температуры уменьшается.

Обработка бобов какао распыленной водой с последующим ИК-облучением приводит к тому, что содержащаяся внутри тканей какаовеллы вода и вода, осажденная на ее поверхности, благодаря ИК-воздействию направляется внутрь продукта и, проходя какаовеллу, располагается между ядром и нижней поверхностью какаовеллы. Дальнейший интенсивный нагрев приводит к тому, что вода полностью уходит из какаовеллы и, располагаясь между ней и ядром, начинает расширяться и частично испаряться, постепенно диффундируя в ядро и полностью отделяя какаовеллу по всей поверхности от ядра. При этом какаовелла интенсивно сохнет, спекается и в определенный момент времени вода испаряется между оболочкой и ядром, создает избыточное давление, происходит "взрыв" оболочки, и она слетает с ядра.

Исследования оптических и терморадиационных характеристик различных видов бобов какао (Ильясов С.Г., Красинков В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1978, с. 242) показали, что для наиболее интенсивного взаимодействия ИК-излучения с указанным продуктом необходимо применять генераторы, максимум измерения которых приходится на спектральный интервал 0,8-1,5 мкм, так как в этой области спектра какаовеллы различных сортов бобов наиболее интенсивно пропускает излучение, что тем самым способствует быстрому диффундированию воды из оболочки в пространство между последней и ядром. Такими генераторами являются генераторы типа КГТ 220-1000, серийно выпускаемые нашей промышленностью. Кроме того, в этой области спектра находятся полосы поглощения воды, приходящиеся на длины волн 0,98 и 1,5 мкм, которые способствуют быстрому ее нагреву и частичному испарению в пространстве между какаовеллой и ядром, что приводит к отделению последней от ядра и частичному диффундированию в ядро, способствуя увеличению его пластичности.

Оптимальное время Т обработки ИК-излучения с плотностью потока лучей Р= 25-30 кВт на 1 м² составляет Т=40-60 с. При Т < 40 с эффект ощущается слабо. При Т > 60 с отмечены случаи деструкции (сгорания) отдельных бобов. При плотности потока лучей Р < 25 кВт на 1 м² существенно возрастает продолжительность процесса обработки, что экономически не оправдано. При Р > 30 кВт процесс трудно регулируется, - отмечены случаи деструкции продукта.

Проведены исследования по патентной и научно-технической литературе. В результате поиска найдено техническое решение, содержащее признак, сходный с одним из признаков, отличающих предложение от прототипа. А именно информация о том, что какаовеллы обладает наибольшей "прозрачностью" для ИК-излучения с длиной волны λ= 0,8-1,5 мкм (Ильясов С.Г., Красинков В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1978, с. 242). Однако в предлагаемом решении указанный признак обеспечивает получение нового эффекта - повышение скорости диффундирования влаги из оболочки в пространство между последней и ядром, что позволяет после облучения сохранить практически исходную структуру ядра, но облегчает разрушение какаовеллы. Другие технические решения, содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими предложение от прототипа, не выявлены. Поэтому предлагаемое решение может быть признано соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ может быть осуществлен так.

Какао-бобы с исходной влажностью 8% в процессе их пневмотранспортирования пропускают через распыленную воду. При этом каждая порция бобов обрабатывается распыленной водой с температурой 15-30^оС в течение 20-50 с. Распыление воды осуществляют ее вдуванием при помощи компрессора через форсунки в трубопровод, по которому транспортируют продукт. Вода составляет 0,10-0,40 кг на 1 кг бобов. После обработки бобов поверхностный слой какаовеллы оказывается насыщенным влагой. Для каждой порции какао-бобов устанавливают фиксированные режимные параметры с целью определения оптимальных. После пневмотранспортирования какао-бобы подают на поддон, где располагают их равномернно слоем толщиной 1-1,5 боба, и подвергают обработке ИК-излучением при помощи генератора типа КГТ 220-1000. Для каждой порции продукта задают и фиксируют во времени режимы обработки с целью определения оптимальных. При этом длину волны варьируют в пределах 0,6-1,8 мкм, плотность потока лучей Р в пределах 20-32 кВт на 1 м², а время обработки в пределах 30-70 с. Режимные параметры и результаты обработки приведены в таблице.

При облучении какао-бобов влага из какаовеллы переходит в пространство между ядром и оболочкой, где происходит интенсивное параобразование, которое приводит к разрушению (взрыву) какаовеллы, либо к появлению в ней трещин, что существенно снижает величину усилий при последующем шелушении, а также позволяет сохранить практически исходную структуру ядра. Шелушение осуществляют одновременно с охлаждением бобов распыленной водой, что способствует после ИК-облучения появлению значительных термических напряжений в какаовелле и приводит к облегчению шелушения.

Оптимальные режимные параметры обработки какао-бобов распыленной водой следующие: на 1 кг бобов требуется 0,15-0,25 кг воды, время обработки 30-40 с, температура воды 20-25^оС.

Оптимальные режимные параметры обработки бобов ИК-излучением следующие: длина волны 0,8-1,5 мкм, плотность потока лучей 25-30 кВт на 1 м², время обработки 40-60 с.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом уменьшить усилие при шелушении какао-бобов на 25-30%.

Предлагаемый способ позволяет сохранить исходную структуру ядра после обработки за счет создания паровой рубашки в полости какаовеллы.

Использование: в пищевой промышленности, в частности кондитерской, для подготовки какао-бобов к переработке. В данном техническом решении решается задача повышения питательльной ценности продукта, уменьшения зараженности наружной поверхности какао - бобов наружной и внутренней микрофлорой. Сущность изобретения: размещают какао - бобы на транспортере, облучают их инфракрасным излучением (ИК-излучение), шелушат и охлаждают. Предварительно бобы помещают в распыленную в воздухе воду с температурой 20 - 25°С, содержащую 0,15 - 0,25 кг воды на 1 кг бобов, на 30 - 40 с, а операцию облучения осуществляют потоком ИК-излучения с длиной волны 0,8 - 1,5 мкм и плотностью потока лучей 25 - 30 кВт на 1 м² в течение 40 - 60 с. Такая обработка обеспечивает создание в полости оболочки (какао - веллы) паровой рубашки, которая разрывает оболочку и, кроме того, позволяет сохранить исходную структуру ядра. 1 табл.

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КАКАО-БОБОВ К ИЗМЕЛЬЧЕНИЮ, включающий размещение бобов на транспортере слоем толщиной в 1 - 1,5 боба по длине, их тепловую обработку путем облучения инфракрасными лучами, шелушение и охлаждение, отличающийся тем, что перед размещением на траспортере бобы увлажняют при 20 - 25^oС в течение 30 - 40 с путем нанесения на них воды в количестве 0,15 - 0,25 кг на 1 кг бобов, а воздействие инфракрасными лучами проводят в течение 40 - 60 с при длине волны 0,8 - 1,5 мкм и плотности потока 25 - 30 кВт на 1 м².