Научно-практические результаты комплексной оценки качественных показателей продуктов переработки какао-бобов
Автор: Линовская Наталия Владимировна, Мазукабзова Элла Витальевна, Кондратьев Николай Борисович
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Пищевая биотехнология
Статья в выпуске: 4 (78), 2018 года.
Бесплатный доступ
Производство шоколадных изделий с высокими показателями качества - одна из важнейших задач кондитерской промышленности. Продукты переработки какао-бобов являются основными составными ингредиентами шоколадных изделий и комплексная оценка их качества - актуальная задача. В работе исследованы качественные показатели различных образцов какао тертого и масла какао. Анализ показал, что образец какао тёртое №5 содержал 50,1% масла какао по сравнению с другими образцами, массовая доля жира которых - (52,5?55,2)%. Чем ниже массовая доля жира в какао тертом, тем меньше выход масла какао при его прессовании. Степень измельчения изученных образцов какао тёртого составила (92,5?94,1)%, что обеспечит получение тонкодисперсных шоколадных полуфабрикатов, выработанных с использованием этих образцов. Необходимо также учитывать значения рН какао тертого. Уровень рН ? 5 будет приводить к более длительному времени конширования шоколадных полуфабрикатов для придания им оптимальных органолептических свойств...
Шоколадная продукция, комплексный показатель качества, какао тертое, масло какао.
Короткий адрес: https://sciup.org/140244264
IDR: 140244264 | DOI: 10.20914/2310-1202-2018-4-213-218
Текст научной статьи Научно-практические результаты комплексной оценки качественных показателей продуктов переработки какао-бобов
Задачей, стоящей перед кондитерской отраслью, является производство шоколадных изделий с наилучшими показателями качества [1, 5, 8, 9]. Применяемые при производстве шоколадной продукции какао тёртое и масло какао – продукты переработки какао-бобов – обладают различными органолептическими, физико-химическими и технологическими свойствами, обусловленными регионом произрастания деревьев какао и технологиями его получения [3, 4, 6, 7, 10].
Основной стандарт, определяющий качественные характеристики закупаемых по импорту какао-бобов ГОСТ 32615-2014 «Какао-бобы. Технические условия». Нормативная документация, отражающая весь спектр показателей качества какао тёртого и масла какао в РФ, в настоящее время отсутствует. При этом отдельные показатели для какао тёртого – массовая доля влаги и жира, для масла какао – содержание свободных жирных кислот, в пересчете на олеиновую кислоту и количество неомыляемых веществ нормируются в ГОСТ Р 53041–2008 «Изделия кондитерские и полуфабрикаты кондитерского производства. Термины и определения». Учитывая специфику данного стандарта, невозможность регламентирования в нём всех показателей качества продуктов переработки какао-бобов очевидна.
В условиях жесткой конкуренции необходимо добиваться согласованности требований стандартов к качеству сырья с требованиями отдельных предприятий. Этот принцип имеет особое значение для кондитерской отрасли, где характеристики используемого сырья во многом определяют качество готовой продукции.
Цель работы – разработка системы комплексной оценки качества продуктов переработки какао-бобов, используемых в качестве сырьевых компонентов при производстве высококачественной шоколадной продукции.
Материалы и методы
Объекты исследования – образцы какао тертого и масла какао различных производителей.
Физико-химические и микробиологические показатели качества исследуемых образцов определяли общепринятыми методами. Гранулометрический состав какао тертого определяли по ГОСТ 54052-2010 «Изделия кондитерские. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури» на лазерном дифрактометре.
Изучали характеристики кристаллизации образцов какао тертого и масла какао различных производителей на приборе MultiTherm (фирма «Buhler», Швейцария). Принцип измерения основан на калориметрическом, экзотермическом анализе. В процессе измерения получали информацию о температуре и времени начала зарождения кристаллов жира в стабильной β -форме, температуре и времени окончания кристаллизации.
Триглицеридный состав образцов масла какао определяли по ГОСТ 31664-2012 «Масла растительные и жиры животные. Метод определения состава жирных кислот в положении 2 в молекулах триглицеридов».
Результаты и их обсуждение
Проанализировали показатели качества какао тёртого, являющиеся значимыми с точки зрения шоколадного производства (таблица 1).
Таблица 1.
Показатели качества образцов какао тёртого
Table 1.
Quality indicators for cocoa liquor samples
|
Показатель |Parameter |
№ образца | sample number |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Физико-химические и технологические показатели | Physico-chemical and technological parameters |
||||||
|
Массовая доля влаги, % | Mass fraction of moisture, % |
1,6 |
1,9 |
2,2 |
1,4 |
2,3 |
2,9 |
|
Массовая доля жира, % | Mass fraction of fat, % |
52,5 |
53,8 |
55,2 |
53,7 |
50,1 |
54,6 |
|
Степень измельчения, % | The degree of grinding, % |
92,9 |
94,0 |
94,1 |
93,8 |
92,5 |
93,4 |
|
Показатель рН | pH value |
5,3 |
5,5 |
6,2 |
5,8 |
5,1 |
5,6 |
|
Массовая доля общей золы,% | Mass fraction of total ash,% |
3,0 |
3,8 |
3,3 |
2,7 |
3,6 |
5,9 |
|
Температура застывания на приборе Дженсена, ºС | Pour point on Jensen's device, ºC |
28,7 |
29,0 |
29,3 |
28,6 |
28,2 |
30,8 |
|
Микробиологические показатели | Microbiological indicators |
||||||
|
КМАФАнМ, КОЕ/г | QMAFAnM, CFU / g |
40 |
70 |
60 |
40 |
80 |
110 |
|
Дрожжи, КОЕ/г | Yeast, CFU / g |
10 |
25 |
20 |
0 |
20 |
70 |
|
Плесени КОЕ/г | Mold CFU/g |
0 |
0 |
0 |
0 |
60 |
50 |
Анализ физико-химических характеристик какао тертого показал, что по массовой доле влаги, равной 1,4–2,9%, все образцы соответствовали требованиям ГОСТ Р 53041-2008.
Действующим стандартом массовая доля жира (масла какао) в какао тертом определена как составляющая «не менее 50%». При формировании требований к качеству какао тёртого следует учитывать, что чем ниже массовая доля жира в нем, тем меньше выход масла какао при его прессовании. Данные таблицы 1 показывают, что какао тёртое № 5 содержит 50,1% масла какао по сравнению с образцами № 1–4 и 6, массовая доля жира которых – 52,5–55,2%.
Низкое значение степени измельчения какао тёртого – доля частиц размером до 35 мкм (менее 92%) также является нежелательным фактором для шоколадного производства, так как вызывает необходимость увеличения продолжительности измельчения шоколадного полуфабриката в шариковой мельнице. Степень измельчения изученных образцов какао тёртого составила 92,5–94,1%, что обеспечит получение тонкодисперсных шоколадных полуфабрикатов, выработанных с использованием этих образцов какао-продуктов.
Необходимо также учитывать, что низкие значения рН какао тертого (< 5) будут приводить к более длительному времени конширования шоколадных полуфабрикатов для придания им оптимальных органолептических свойств (снижения кислого привкуса). Установили, что наилучшим значением активной кислотности характеризовались образцы какао тёртого № 3, 4 и 6 (рН = 5,6–6,2).
Основным фактором, обусловливающим необходимое качество шоколадных изделий, является создание особо благоприятных условий для полной и интенсивной кристаллизации входящего в их состав жирового компонента. Первоочередным показателем, определяющим качество структурообразования шоколадных полуфабрикатов, является характеристика кристаллизации какао тёртого и масла какао.
Чем ниже их температура застывания и больше продолжительность застывания, тем слабее кристаллизация и длительнее структурирование изделия.
Выявили, что по температуре застывания, определяемой на приборе Дженсена, образцы какао тёртого № 1, 4 и 5 несколько уступают образцам № 2, 3 и 6. Указанное обстоятельство может отрицательно сказаться на технологичности процесса производства шоколадных изделий, выработанных с использованием данных образцов какао тёртого, увеличивая время их застывания и снижая производительность линии.
В шоколадных изделиях могут содержаться различные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, которые способны вызывать заболевания и патологические изменения в организме человека при их употреблении. Согласно ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» допустимые уровни дрожжей и плесеней в шоколадной продукции составляют не более 50 КОЕ/г, следовательно, образцы какао тёртого № 5 и 6, контаминация которых увеличена, не рекомендуются для использования в производстве кондитерских изделий без предварительной термической обработки.
Изучили состав и технологические свойства различных образцов масла какао (таблица 2 и 3).
Таблица 2.
Триглицеридный состав масла какао
Table 2.
Triglyceride composition of cocoa butter
|
Обозначение триглицерида Designation triglyceride |
Массовая доля триглицерида, % | Mass fraction of triglyceride ,% |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
РОР |
14,8 |
13,2 |
15,5 |
17,5 |
14,9 |
16,4 |
|
РОS |
43,7 |
47,5 |
43,1 |
40,5 |
42,9 |
40,3 |
|
SOS |
26,8 |
30,1 |
26,3 |
22,1 |
26,4 |
22,6 |
Таблица 3.
Показатели качества масла какао
Table 3.
Cocoa butter quality indicators
|
Показатель | Parameter |
№ образца | sample number |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Кислотное число, мг КОН/г | Acid number, mg KOH/g |
1,3 |
1,0 |
1,5 |
1,2 |
2,0 |
1,7 |
|
Температура плавления, °С | Melting point, °С |
34,0 |
34,7 |
33,8 |
33,5 |
34,5 |
34,2 |
|
Коэффициент кристаллизации Бюлер (BCI) | |
3,8 |
4,1 |
4,0 |
3,5 |
4,4 |
4,7 |
|
Buhler crystallization coefficient (BCI) |
||||||
|
Массовая доля твердых триглицеридов (ТТГ), % при температуре, °С | Mass fraction of solid triglycerides (TTG), % at temperature, °С: 20 |
78,8 |
81,0 |
76,1 |
65,4 |
77,2 |
70,4 |
|
25 |
69,3 |
76,4 |
70,5 |
60,8 |
69,7 |
62,8 |
|
30 |
46,5 |
52,7 |
45,3 |
37,2 |
49,1 |
47,5 |
|
35 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
Масло какао на 98% состоит из композиций симметричных триглицеридов, тип которых определяет свойства жира – поведение при кристаллизации и твёрдость (чем больше в составе триглицеридов SOS и РОS типа, тем жир быстрее структурируется и твердеет).
Установили, что образец масла какао № 2 содержит более 47% РОS и 30,1% SOS триглицеридов, образцы масла какао № 1, 3 и 5 имеют в своем составе от 42,9 до 43,7% триглицеридов РОS-типа и от 26,3 до 26,8% триглицеридов SOS-типа, а масло какао № 4 и 6 имеет схожий триглицеридный состав.
Кислотное число масел какао не превышает 2,0 мг КОН/г, что позволяет спрогнозировать отсутствие окисления жировой фракции шоколадных изделий на протяжении традиционного срока их хранения.
Температура плавления всех образцов масла какао составила от 33,5 до 34,7 °С, благодаря этому готовая шоколадная продукция на их основе будет обладать хорошими органолептическими показателями – без ощущения «салистости» и «восковитости» при её употреблении.
Исследование характеристики кристаллизации жиров на приборе Дженсена – трудоёмкая и продолжительная операция, а получаемые результаты зависят от температуры окружающей среды, технических особенностей прибора и квалификации оператора. В этой связи параметры кристаллизации масла какао определили с помощью автоматизированного прибора MultiTherm фирмы «Buhler», позволяющего устанавливать коэффициент кристаллизации Бюлер (BCI), прогнозирующего поведение жира при кристаллизации. Выявили, что наибольшее
Таблица 4.
Комплексный показатель качества различных образцов какао тёртого и масла какао
значение коэффициента BCI имели образцы масла какао № 5 и 6. Известно, что чем больше значение коэффициента BCI, тем выше температура и скорость кристаллизации масла какао, следовательно, за счет сокращения времени прохождения изделий через охлаждающий тоннель, производительность линии увеличится [2]. Поскольку образцы масла какао № 1 и 4 по своим кристаллизационным свойствам уступают вышеуказанным образцам, темперирование шоколадных масс, приготовленных с их использованием, следует осуществлять при температуре на 1,0–1,5 °C ниже, чем полученных на основе образцов № 5 и 6.
Определение массовой доли твердых триглицеридов позволило установить, что самой высокой твердостью обладает образец масла какао № 2 (ТТГ при 20 °C составляет 81,0%), образцы № 4 и 6 наиболее мягкие (ТТГ при 20 °C – 65,4–70,4%), а масла какао № 1 и 3 имеют среднюю степень отверждения (ТТГ при 20 °C – 76,1–78,8%).
Сравнительный анализ показателей качества продуктов переработки какао-бобов выявил отличия в их качественных характеристиках. Поэтому считаем рациональным деление какао тёртого и масла какао на сорта в зависимости от их комплексного (суммарного) показателя качества – K (таблица 4).
Table 4.
Comprehensive indicator of the quality of various samples of cocoa liquor and cocoa butter
|
Показатели качества | Quality indicator |
Коэффициент весомости Weighting factor |
Значение уровня качества Quality level value |
Оценка образца №, балл Evaluation of sample №, score |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Какао тёртое | Cocoa liquor |
||||||||
|
Массовая доля влаги, % Mass fraction of moisture, % |
2 |
1–3 |
6 |
6 |
4 |
6 |
4 |
4 |
|
Массовая доля жира, % Mass fraction of fat, % |
7 |
1–3 |
14 |
21 |
21 |
21 |
7 |
21 |
|
Степень измельчения, % The degree of grinding, % |
4 |
1–3 |
8 |
12 |
12 |
12 |
8 |
12 |
|
Показатель рН | pH value |
6 |
1–3 |
12 |
18 |
18 |
18 |
12 |
18 |
|
Массовая доля общей золы, % Mass fraction of total ash,% |
1 |
1–3 |
3 |
2 |
3 |
3 |
2 |
1 |
|
Температура застывания на приборе Дженсена, ºC Pour point on Jensen's device, ºC |
5 |
1–3 |
10 |
15 |
15 |
10 |
5 |
15 |
|
Микробиологические показатели Microbiological indicators |
3 |
1–2 |
6 |
6 |
6 |
6 |
3 |
3 |
|
Комплексный показатель качества, балл Comprehensive quality indicator, score |
– |
– |
59 |
80 |
79 |
76 |
41 |
74 |
Продолжение табл. 4 | Continued table 4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Масло какао | Cocoa butter |
||||||||
|
Триглицеридный состав Triglyceride composition |
4 |
1–3 |
12 |
12 |
12 |
8 |
12 |
8 |
|
Кислотное число | Acid number |
2 |
1–3 |
6 |
6 |
6 |
6 |
4 |
4 |
|
Температура плавления Melting temperature |
1 |
1–2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Коэффициент кристаллизации Бюлер Buhler crystallization coefficient |
5 |
1–3 |
10 |
10 |
10 |
5 |
15 |
15 |
|
Массовая доля твердых триглицеридов Mass fraction of solid triglycerides |
3 |
1–3 |
9 |
9 |
9 |
6 |
9 |
6 |
|
Комплексный показатель качества, балл Comprehensive quality indicator, score |
– |
– |
39 |
39 |
39 |
27 |
42 |
35 |
Учитывая номенклатуру качественных характеристик, выявили относительную значимость (коэффициенты весомости) отдельных показателей какао тёртого и масла какао с учётом их влияния на технологию производства шоколадных изделий и потребительские характеристики готовой продукции.
Каждый показатель качества оценивается уровнем качества: 3 – отлично; 2 – хорошо; 1 – удовлетворительно. Количество баллов по единичному показателю качества определяется как произведение граф 2 и 3. Качество продукта переработки какао-бобов оценивается по сумме показателей и выражается в баллах.
Определили числовые значения уровней качества единичных показателей каждого образца какао тертого и масла какао, используя данные таблиц 1–3 и рассчитали комплексные показатели их качества. Установили, что наилучшими показателями качества обладают образцы какао-тёртого № 2, 3 и 4, т. к. характеризуются высокой жирностью (более 53%) и оптимальным значением активной кислотности – рН ≥ 5,5 и образцы масла какао № 1–3 и 5 с оптимальными кристаллизационными свойствами и триглицеридным составом.
Список литературы Научно-практические результаты комплексной оценки качественных показателей продуктов переработки какао-бобов
- Беккет С.Т. Шоколад и шоколадные изделия. Сырьё, свойства, оборудование, технологии; перевод с англ. под науч. ред. Т.В. Савенковой, Л.И. Рысевой. СПб.: Профессия, 2013. 708 с.
- Мазукабзова Э.В., Линовская Н.В. Особенности кристаллизации масла какао и эквивалентов масла какао, используемых в производстве шоколадной глазури//Пищевые системы: теория, методология, практика. 2017. С. 195-200.
- Минифай Б.У. Шоколад, конфеты, карамель и другие кондитерские изделия; перевод с англ. под общ. научной ред. Т.В. Савенковой. СПБ.: Профессия, 2005. 808 с.
- Российский шоколадный рынок выходит из кризиса: растет импорт какао-сырья//Бизнес пищевых ингредиентов. 2018. № 1. С. 48-49.
- Afoakwa E.O. Chocolate science and technology. John Wiley & Sons, 2016. 536 p.
- Asselstine M., Mello J.M., Morales J.M., Papanikolopoulos K. Cocoa liquor, butter and powder production. 2016. URL: http://repository.upenn.edu/cbe_sdr/88
- Caparosa M.H., Hartel R.W. Structure and properties of chocolate//Reference module in food science. 2018. P. 61-65 DOI: 10.1016/B978-0-08-100596-5.22525-0
- Beckett S.T., Fowler M.S., Ziegler G.R. Beckett's industrial chocolate manufacture and use. John Wiley & Sons, 2017. 800 p.
- Ramel P.R., Campos R., Marangoni A.G. Effects of shear and cooling rate on the crystallization behavior and structure of cocoa butter: shear applied during the early stages of nucleation//Crystal Growth & Design. 2017. V. 18. № 2. P. 1002-1011 DOI: 10.1021/acs.cgd.7b01472
- Talbot G. Chocolate and cocoa butter -Structure and composition//Cocoa butter and related compounds. 2012. P. 1-33 DOI: 10.1016/B978-0-9830791-2-5.50004-9
