Способ получения алкализованного какао-порошка Российский патент 2025 года по МПК A23G1/30 A23G1/56 A23G1/48 A23L33/22 

Область техники

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу получения алкализованного какао-порошка из какаовеллы.

Известно использование какаовеллы, представляющей собой оболочку (шелуху, лузгу) какао-бобов, для изготовления кондитерских изделий и другой пищевой продукции.

Химический состав какаовеллы подобен химическому составу ядра какао-бобов. При этом, какаовелла характеризуется пониженным содержанием жира (какао-масла) до 6% и повышенным содержанием витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон. Количество пищевых волокон в какаовелле достигает 60%.

Порошком из какаовеллы можно заменить какао-порошок в случае, если необходимо увеличить содержание волокон и снизить содержание жира в готовом продукте. Однако какаовелла придает волокнистый, зерновой привкус продуктам, в которые ее добавляют. Поэтому ее применение ограничено для продуктов, в которых необходимо получить насыщенный мягкий и гармоничный шоколадный вкус.

Существуют различные способы получения какао-порошка из какаовеллы, включающие стадию алкализации, обеспечивающую получение порошка с разной степенью окраски (от коричневого до красно-коричневого цвета), повышение показателя рН, придающего большую растворимость порошку, создание более интенсивного аромата.

Уровень техники

Известен способ получения алкализированной какаовеллы для пищевого продукта (RU 2443123, МПК A23L1/20, опубл. 27.02.2012 г.), включающий следующие этапы: измельчение оболочки какао (какаовеллы) после отделения ее от ядер какао, нагревание до температуры в пределах 80-100°C, смешивание с водным раствором или суспензией, включающей один или более щелочной агент при температуре 70-180°C, в пределах 1-10 бар, в течение 30-120 минут, измельчение и сушка.

Недостатком известного способа является невозможность получения продукта заданной цветности и с четким показателем рН из-за низкого содержания какао-масла (от 3 до 6%) в какаовелле, а также проведения алкализации какаовеллы при низком давлении, что не обеспечивает достаточного воздействия щелочного агента на клеточную оболочку какаовеллы с целью высвобождения остаточного какао-масла для придания насыщенного вкуса, цвета и аромата.

Известен способ переработки растительных отходов, в частности оболочек какао-бобов (какаовеллы) (RU 2623238, МПК A23L1/00, опубл. 23.06.2017 г.), включающий гидролиз с ферментацией при перемешивании, отделение жидкой фазы от твердой фазы фильтрацией или центрифугированием, декантацией и/или сушкой, экструдирование суспенции с последующим уплотнением массы под давлением, сушку путем нагревания или подвода сухого воздуха.

Недостатком известного решения является технологическая сложность реализации данного способа, длительность процесса гидролиза с ферментацией, занимающего от нескольких часов до нескольких дней, применение дорогостоящего оборудования, обеспечивающего ферментативный гидролиз. Таким образом, себестоимость полученного продукта высокая.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ получения порошка из шелухи какао-бобов (WO 2020038906, МПК A23G 1/50, A23G 1/003, опубл. 27.02.2020 г.), включающий:

- измельчение шелухи какао-бобов в дезинтеграторе или режущей машине для получения хлопьев шелухи какао-бобов,

- сушка измельченной шелухи,

- химическая обработка, включающая обработку кислотой или основанием, или выбранными ферментами для обеспечения деградации волокна,

- слив и промывка порошка шелухи какао-бобов до тех пор, пока pH не будет отрегулирован до значения от 8,0 до 9,0,

- очистка замоченного сырья пластинчатым рафинером,

- диспергирование и гомогенизирование очищенного сырья для получения высокоочищенного порошка,

- фильтрация под давлением, либо непрерывное центрифугирование,

- промывание оставшейся твердой части для удаления любых прилипших растворимых веществ,

- высушивание твердого остатка,

- измельчение полученного порошка.

В известном способе возможно применение высокоинтенсивной ультразвуковой обработки, экструзии, термической экструзии, мгновенной декомпрессии для кардинального изменения структуры пищевых волокон какаовеллы.

Готовый порошок шелухи какао-бобов может быть смешан с порошком шелухи сырых жареных какао-бобов, полученным из очищенных и/или неочищенных какао-бобов, в любом весовом соотношении, которое позволяет получить подходящий пищевой профиль, вкус и аромат указанной смеси порошка шелухи какао-бобов.

Недостатком прототипа является сложность технологического процесса получения порошка из шелухи какао-бобов, связанная в том числе с применением дорогостоящего оборудования. Таким образом, себестоимость полученного продукта высокая.

Таким образом, все известные способы получения какао-порошка из какаовеллы либо являются технологически сложными, либо не обеспечивают получение продукта с надлежащими органолептическими характеристиками (насыщенный шоколадный вкус и аромат, цветность, растворимость).

Раскрытие сущности

Целью создания настоящего изобретения является разработка способа получения какао-порошка из какаовеллы, характеризующегося отличными органолептическими и арома-вкусовыми показателями (вкусо–ароматический профиль), свойственными традиционному какао-порошку.

Технический результат изобретения заключается в получении алкализованного какао-порошка из какаовеллы, характеризующегося оптимальной жирностью, цветностью, вкусом и ароматом шоколада.

Достижение указанного технического результата в способе изготовления алкализованного какао-порошка обеспечивается за счет реализации следующих технологических этапов:

- замачивание смеси оболочек какао-бобов (какаовеллы) и какао-жмыха в щелочном растворе с обеспечением постоянного помешивания,

- экструдирование полученной смеси при температуре 100-140°С и давлении 50 атм,

- охлаждение полученного экструдата,

- промывание в воде,

- высушивание,

- измельчение до размера не более 100 мкм.

Кроме того, в частных случаях реализации настоящего изобретения достижение заявленного технического результата обеспечивается путем следующего.

Добавление какао-жмыха в объеме не менее 20-40% от общего объема смеси.

Смесь перед замачиванием подвергают обжариванию.

Добавление к оболочкам какао-бобов (какаовелла) какао-жмыха, содержащего какао-масла не менее 12%, в объёме не менее 20-40% обеспечивает при взаимодействии полученной смеси с щелочным агентом с последующим воздействием высокого давления в 50 бар. и температуры 100-140°С в экструдере выход необходимого объёма насыщенного теобромином внутриклеточного содержимого («сока», состоящего в основном из какао масла), что позволяет получить продукт с хорошим темно-коричневым цветом и интенсивным ароматом. В экструдере также происходит активная дебактеризация продукта, уничтожение плесени.

Добавление какао-жмыха к какаовелле обеспечивает оптимальную жирность готового порошка.

Совокупность этапов алкализации и экструзии дает большую степень дисперсности и соответственно большую растворимость готового порошка с какаовеллой. После стадии экструзии вкус продукта становится более гармоничный, насыщенный.

Включение этапа обжаривания перед алкализацией повышает эффективность воздействия на смесь щелочной среды на стадии алкализации.

В процессе разработки настоящего способа было проведено более 40 исследований по подборке необходимых параметров экструзии на более чем двух десятках экструдеров отечественного производства. В результате исследований, что изменение вышеуказанных параметров экструзии приводит к неудовлетворительному результату по цветности и аромату получаемого экструдата.

Полученный согласно предлагаемому способу какао-порошок характеризуется высокоинтенсивным вкусом и ароматом, что позволяет применять его в пищевых продуктах в более низком процентном отношении с сохранением при этом такой же или улучшенной интенсивности цвета, вкуса и аромата.

Получаемый какао-порошок в сравнении с аналогами обладает меньшей горечью и терпкостью (имеет приятный мягкий, гармоничный не горький и некислый вкус), а также оптимальной жирностью.

В результате применения предложенного способа создается не только дешевый, но и обладающий высокими пищевыми достоинствами продукт, по своим органолептическим и физико–химическим показателям немного уступающий, а иногда и превосходящий традиционный какао-порошок.

Осуществление изобретения

Способ изготовления алкализованного какао-порошка заключается в следующем.

К смеси сухих оболочек какао-бобов (какаовеллы) добавляют какао-жмых, содержащий какао-масло, жирностью не менее 12%, в объеме не менее 20-40% полученной смеси.

Полученная смесь какаовеллы и какао-жмыха может быть подвергнута обжарке, например, горячим воздухом.

Смесь с целью ее алкализации замачивают в щелочном растворе на примерно 1 ч 20±5 мин с постоянным перемешиванием смеси. Предпочтительно замачивание производить в мешалке горизонтального типа, например, в ленточном смесителе СМУ-Л.

Стадию алкализации проводят, в частности, для повышения pH продукта, которое придает ему большую растворимость, улучшения цвета и аромата готового какао-порошка, уменьшения кислого вкуса.

Обработка смеси какаовеллы и какао-жмыха щелочью различной концентрации приводит к разрушению пищевых волокон (раскрытию клеточной оболочки), в частности облегчается процесс дальнейшего измельчения, при этом оболочки становятся мягкими, повышается перевариваемость и растворимость продукта.

Далее смесь помещают в экструдер, где при температуре 100-140°С и давлении 50 атм происходит процесс экструдирования в течение порядка 10-15 мин. Избыточное давление и кратковременный нагрев приводят к разрушению клеточных оболочек и высвобождению легко усвояемого содержимого («сока», состоящего в основном из какао-масла), что позволяет получить продукт с хорошим темно-коричневым цветом и ароматом высокачественного шоколада.

Полученный экструдат охлаждают, например, на ленточном конвейере в охлаждающей установке, в течение порядка 10 минут, затем промывают водой и высушивают до 7% влажности и измельчают на мельницах-дезинтеграторах. Степень измельчения порошка достигает порядка 40-60 мкм, но не более 100 мкм.

Сущность заявляемого способа изготовления алкализованного какао-порошка показана на примерах.

Пример 1

400 кг какаовеллы смешивали с 120 кг какао-жмыха, полученного методом экспелерного отжима, с содержанием какао масла 18%. Смесь замачивали в 400 литрах щелочного раствора, содержащего 10% карбоната аммония и 2% гидроксида натрия, в течение 1 часа и 20 мин при непрерывном помешивании. Температуру раствора поддерживали 60°С.

Затем смесь подавали шнековым конвейером в экструдер с длиной ствола не менее 2 метров, в котором обеспечена возможность впрыска дополнительной воды, например, экструдер МВ-300. В экструдере при температуре 120-130°С и давлении 50 атм. осуществляли процесс экструдирования в течение порядка 10-15 мин.

Готовый экструдат охлаждали на ленточном конвейере в охлаждающей установке до температуры 40°С. Промывку осуществляли в ферментере, содержащем центробежный насос, при температуре воды не выше 20°С. В инфракрасной сушилке ленточного типа высушивали продукт до влажности 7%. Затем высушенный экструдат измельчали на дезинтеграторе до фракции 100 мкм, предпочтительно до 40-60 мкм.

Полученный продукт – алкализованный какао-порошок соответствовал заданным характеристикам:

Показатель рН 7,2-7,4 Жирность 10-12% Цветность Соответствующая средней степени алкализации

Пример 2

400 кг какаовеллы смешивали с 120 кг какао-жмыха, полученного методом экспелерного отжима, с содержанием какао масла 18%. Смесь замачивали в 400 литрах щелочного раствора, содержащего 12% карбоната аммония, 1,5% гидроксида натрия и 2,5% карбоната калия, в течение 1 часа и 30 мин при непрерывном помешивании. Температуру раствора поддерживали 70°С.

Затем смесь подавали шнековым конвейером в экструдер с длиной ствола не менее 2 метров, в котором обеспечена возможность впрыска дополнительной воды, например, экструдер МВ-300. В экструдере при температуре 120-130°С и давлении 50 атм. осуществляли процесс экструдирования в течение порядка 10-15 мин.

Готовый экструдат охлаждали на ленточном конвейере в охлаждающей установке до температуры 40°С. Промывку осуществляли в ферментере, содержащем центробежный насос, при температуре воды не выше 20°С. В инфракрасной сушилке ленточного типа высушивали продукт до влажности 7%. Затем высушенный экструдат измельчали на дезинтеграторе до фракции 100 мкм, предпочтительно до 40-60 мкм.

Полученный продукт – алкализованный какао-порошок соответствовал заданным характеристикам:

Показатель рН 7,9-8,1 Жирность 11-12% Цветность Соответствующая высокой степени алкализации

Пример 3

400 кг какаовеллы смешивали с 120 кг какао-жмыха, полученного методом экспелерного отжима, с содержанием какао масла 18%. Смесь замачивали в 400 литрах щелочного раствора, содержащего 1,8% карбоната калия и 1% гидроксида натрия, в течение 1 часа и 20 мин при непрерывном помешивании. Температуру раствора поддерживали 50°С.

Затем смесь подавали шнековым конвейером в экструдер с длиной ствола не менее 2 метров, в котором обеспечена возможность впрыска дополнительной воды, например, экструдер МВ-300. В экструдере при температуре 120-130°С и давлении 50 атм осуществляли процесс экструдирования в течение порядка 10-15 мин.

Готовый экструдат охлаждали на ленточном конвейере в охлаждающей установке до температуры 40°С. Промывку осуществляли в ферментере, содержащем центробежный насос, при температуре воды не выше 20°С. В инфракрасной сушилке ленточного типа высушивали продукт до влажности 7%. Затем высушенный экструдат измельчали на дезинтеграторе до фракции 100 мкм, предпочтительно до 40-60 мкм.

Полученный продукт – алкализованный какао-порошок соответствовал заданным характеристикам:

Показатель рН 6,8 Жирность 11-12% Цветность Соответствующая слабой степени алкализации

Представленные выше примеры реализации изобретения не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения заявленного технического результата.

Использованные в этом описании термины и словосочетания: «содержащий», «состоящий», «в преимущественном варианте», «преимущественно», «в частности», «может быть», «например» и их варианты, не должны интерпретироваться как исключающие присутствие других материалов, веществ, элементов, компонентов.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения алкализованного какао-порошка включает замачивание смеси оболочек какао-бобов и какао-жмыха в щелочном растворе с обеспечением постоянного помешивания, дальнейшее экструдирование полученной смеси при температуре 100-140°С и давлении 50 атм, охлаждение полученного экструдата, промывание в воде, высушивание и измельчение его до размера не более 100 мкм. Какао-жмых добавляют в объеме не менее 20-40% от общего объема смеси. Изобретение позволяет получить продукт, характеризующийся оптимальной жирностью, цветностью, вкусом и ароматом шоколада. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ получения алкализованного какао-порошка, включающий замачивание смеси оболочек какао-бобов и какао-жмыха, содержащей какао-жмых в объеме не менее 20-40% от общего объема смеси, в щелочном растворе с обеспечением постоянного помешивания, дальнейшее экструдирование полученной смеси при температуре 100-140°С и давлении 50 атм, охлаждение полученного экструдата, промывание в воде, высушивание и измельчение его до размера не более 100 мкм.

2. Способ получения алкализованного какао-порошка по п. 1, отличающийся тем, что смесь перед замачиванием подвергают обжариванию.