Кондитерская промышленность

«Поседение» шоколада и защита шоколадных изделий

Одним из довольно распространенных дефектов шоколада и шоколадных изделий является «поседение» или «цветение» шоколада, его прогоркание, увлажнение, плесневение, заражение шоколадной огневкой.

В развитии этого процесса различают несколько стадий. Сначала на поверхности пропадает блеск, она приобретает тусклый матовый характер. Затем на изделиях появляется налет беловатого цвета, который со временем усиливается и шоколадные изделия приобретают необычную для них окраску. Цвет шоколада из однородного коричневого становится пятнистым, затем серым.

«Поседение» портит не только внешний вид, но и распространяется вовнутрь, превращая структуру шоколада из мелкозернистой в грубозернистую, рассыпчатую. Шоколадные изделия легко увлажняются, приобретают грубый вкус, содержащийся в них жир начинает прогоркать, ароматические свойства ухудшаются, изделия теряют микробиологическую безопасность в связи с активным размножением микроорганизмов: плесневых грибов, бактерий, обладающих психотропными, терморезистентными свойствами, устойчивостью к действию ингибирующих веществ и дезинфектантов.

Широкое развитие физических методов исследования позволяет объективно и точно установить причины и степень опасного «седения» шоколада.

Различают два вида «поседения»: сахарное, связанное с образованием на поверхности мелких кристаллов сахарозы, и жировое, связанное с изменением кристаллической структуры шоколадной массы.

Основной причиной сахарного «седения» является образование конденсированной влаги на поверхности шоколада из-за нарушения или резкого изменения температурных условий хранения шоколадных изделий (смена температур, относительной влажности).

Перенос шоколада из помещения с одной температурой и влажностью в другое с повышенной относительной влажностью и температурой вызывает на его поверхности конденсацию капелек росы, в которых растворяется часть сахара с образованием насыщенных растворов. Когда такие изделия подсыхают, сахар перекристаллизовывается в более крупные кристаллы, чем у сахарной пудры, входящей в состав шоколадной массы, образуя на поверхности участки серого налета или сплошной налет серого цвета.

Выдержка шоколада в течение трех суток при влажности 80—90% и последующей перенос в помещение с относительной влажностью 70—80% при одной и той же температуре 25 градусов уже вызывает потускнение поверхности шоколада без видимых признаков поседения. Но если шоколад выдерживать 24 часа при влажности 87% и 25 градусах по Цельсию, а затем перенести в условия относительной влажности 100% и температуры – 15 градусов, то при последующем подсушивании на нем появляется характерное сахарное поседение.

Если корпуса глазированных шоколадных конфет содержат начинку с повышенной на 8—14% влажностью, то при температуре 26 градусов возможна миграция влаги через глазурь с конденсацией на поверхности. Для предотвращения этого явления в шоколадную глазурь иногда вводят 2—3% пчелиного воска. Установлено, что наиболее целесообразно хранить шоколад при температуре 12,5—18 градусов без ее резких колебаний и относительной влажности 60—65%.

Хранение шоколадных изделий в герметичной упаковке при минусовых температурах не вызывает сахарного «поседения» в течение не менее 10 месяцев.

Жировое «поседение» связано с более сложными физико-химическими процессами, протекающими как в процессе производства, так и хранения шоколада и шоколадных изделий.

Дилатометрические и колориметрические исследования позволили установить, что масло какао может существовать в нескольких с различными размерами кристаллов кристаллических модификациях, условно обозначаемых γ, α, β’, β, которым соответствуют следующие температуры плавления: 16—18оС; 21—24оС; 27—29оС и 34—35оС.

Рентгеноструктурный анализ масла какао обнаруживает шесть модификаций полиморфного состояния его основной составляющей – пальмитостеарина с температурами плавления: 1-ой формы – 17,3 оС; 2-ой – 23,3оС; 3-ей – 25,5оС; 4-ой –27,5оС; 5-ой –33,8оС; 6-ой – 36,3оС. Нормальное состояние масло какао в шоколаде соответствует 5-ой форме. Модификация первой формы имеет переходное состояние от жидкой фазы к кристаллической.

В процессе производства шоколадной массы она может содержать одновременно все кристаллические модификации, то есть представлять смесь из них. Все технологические этапы подготовки шоколадной массы к формованию шоколадных изделий, направлены на образование такой смеси полиморфных форм, в которой в максимальной степени накапливаются мелкие термостабильные кристаллы какао-масла 5-ой формы (β=3). Даже тонкий слой из таких мелких кристаллов придает шоколадному изделию глянцевый блестящий внешний вид. Такой шоколад длительно хранится и не поддается поседению.

Результаты исследований кристаллизации и скоростей преобразования полиморфных форм показали, что в чистом виде какао-масло после его расплавления и последующего охлаждения накапливает кристаллы 5-ой модификации (β=3) очень медленно.

При 21оС накапливается около 12 зародышей, при 9оС – 900, а при 4оС – 70 000 зародышей в 1мл /час. В смеси какао-масла и 15% жира коровьего масла скорость образования зародышей кристаллов в пять раз меньше, чем у чистого какао-масла.

Продолжительность полного перехода твердого какао-масла в стабильную форму при комнатной температуре зависит от исходного числа зародышей и может продолжаться от одной минуты до одного месяца. При этом необходимо иметь в виду, что скорость образования зародышей кристаллов увеличивается с понижением температуры, а скорость формирования самих кристаллов увеличивается с повышением температуры.

На кристаллообразование влияют также количественный и качественный состав кислот, глицеридов жира, среднестатистический состав которых характеризуется следующим: пальмитиновая – 25—30%; стеариновая – 32—37%; олеиновая – 2,5— 3,5%; линолевая – 2,5—3%; арахидоновая – 1,3%; миристиновая – 0,2%; менолевая – 0,2%. В какао-масле обнаруживают также следы пальмитооминовой, гентадеконовой, бегановой и эйкозиновой кислот.

Однако жиро-кислотный состав имеет большие колебания физико-химических констант в зависимости от сортов какао, методов обработки, способов выделения жира и сырья, его охлаждения. Достаточно отметить, что при охлаждении на льду одно и то же какао-масло имеет соответственно начальную и конечную температуру плавления – 18,8оС – 24,8оС, при
охлаждении при 15оС— 26,2оС – 31,8оС, а при медленном охлаждении и помешивании — 26оС — 32,2оС. Температура полного плавления масла какао начинается в пределах 30—32оС и заканчивается около 32,5—34,5оС в зависимости от сорта какао-бобов, степени их ферментации. Например, для сорта Арриба недоферментирование бобов какао приводит к повышению температуры плавления.

Обработка какао-бобов щелочами также приводит к повышению температуры плавления.

Чем больше достигается в процессе предварительной обработки разница между начальной и конечной точками плавления, тем стабильнее масло и устойчивее шоколад к «седению».

Нетрудно убедиться в том, что на стойкость шоколада к «поседению» влияют все технологические операции, связанные с измельчением и тепловой обработкой шоколадной массы.

При измельчении и коншировании, когда шоколадная масса аэрируется воздухом, под влиянием кислорода какао-масло окисляется и становится более устойчивым к поседению.

При тепловой обработке в процессе темперирования, когда на первой стадии происходит предварительная кристаллизация высокоплавких фракций какао-масла, на второй стадии – образование зародышей*кристаллов, на третьей стадии при повторном нагреве нестойкие формы кристаллов, образовавшиеся во время охлаждения, переходят в более устойчивую β-форму.

При неправильном темперировании шоколад не обладает достаточной твердостью, поверхность его матовая, он плохо вынимается из форм. Для получения стойкого шоколада необходимо не менее 50% в нем какао-масла в β-форме.

Температура термостатирования шоколадной массы в процессе темперирования зависит от процентного содержания жира в массе, вида жира и добавок других жиров. При темперировании выделяется большое количество тепла, которое необходимо быстро удалять. Поскольку общая теплота плавления равна 36 кал/г, а удельная теплота для твердой и жидкой фаз одинакова и равна 50 кал, то температура воды в аппаратах охлаждения машин для темперирования не должна быть ниже 25оС. Мешалки должны иметь приспособления для удаления образующегося холодного слоя жира со стенок аппарата для поддержания постоянства теплопередачи. Добавление гидрогенизированного жира повышает температуру темперирования при интенсивном перемешивании. Для правильно темперированного шоколада скорость охлаждения не имеет значения, важно только, чтобы конечная температура его была ниже начала плавления стойкой формы.

Как недостаточно темперированный, так и избыточно темперированный шоколад снижает свою стойкость к «седению». Увеличение температуры повышает вязкость шоколадной массы, снижает производительность формования шоколадных изделий. Нетемперированный шоколад даже при комнатной температуре «седеет» уже через день.

На процессы «седения» шоколада оказывают влияние также режимы формования и охлаждения.

Достаточно шоколадную массу с температурой 50оС разлить в неподогретые формы и охладить до 20—25оС, чтобы получить изделие с грубой кристаллической структурой, содержащей крупные сцементированные маслом агрегаты. Вкус такого шоколада вместо нежного и тающего станет грубым, он быстро покроется серым налетом и должен быть направлен на переработку.

Изделия быстроохлажденные имеют очень хороший блеск, но не стойкий к «поседению», поскольку аморфные частицы быстрозатвердевшего какао-масла, хотя и приобретают кристаллическую структуру, но мелкокристаллическое содержание жира преобразуется затем в крупнокристаллическое. В целом считают, что охлаждение шоколадной массы следует проводить при температуре 15,5оС в течение 45 минут до наступления равенства температуры массы и окружающего воздуха.

Торможения процессов «седения» шоколада можно достичь с помощью различных добавок.

Так, продувание какао-масла воздухом с температурой 250оС окисляет его. Добавка 0,5% такого окисленного какао-масла к шоколадной массе повышает стойкость шоколадных изделий из нее даже при температуре 25оС.

Установлено, что взаимодействие насыщенных глицеридов сливочного масла и высокоплавких фракций масла какао образует некристаллизующиеся соединения, препятствующие крупно-кристаллическому преобразованию жира. Поэтому добавка 3—5% обезвоженного сливочного масла к шоколадной массе замедляет развитие процесса «седения» изделий.

Все добавки, повышающие температуру плавления какао-масла увеличивают стойкость шоколада к «седению». Например, твердое арахисовое масло увеличивает стойкость, а миндальное и ореховое масло, снижающие температуру плавления какао-масла, способствует «поседению» шоколада.

Смесь жиров, содержащая 65% дипальмитомоноолеинового триглецирида и дистеариномоноолеинового триглицерида с температурой плавления 32—37оС, получаемая из пальмового масла, масла масляного дерева или синтетических жиров с заданными свойствами также тормозит жировое «седение» шоколада.

В условиях повышенной температуры хранения «поседение» шоколада сдерживается 0,2 % добавкой однозамещенного кислого фосфорнокислого натрия или лецитина.

Поверхносто-активные вещества: моностеарат глицерина, сложные эфиры сорбита, жирные кислоты, лецитин из соевого жмыха способствуют образованию хорошего глянца на шоколадной продукции и задерживают «поседение» шоколада. Моностеарат сорбитана и полисорбата 60 в различных соотношениях 25:75; 50:50; 60:40; 75:25, вводимые в количестве 1% в шоколадную массу, показали возможность их использования не только для предотвращения «седения», но и управления темперированием, поскольку полисорбат улучшает диспергируемость моностеората сорбитана и позволяет выбрать для данной рецептуры шоколадной массы необходимое их соотношение.

Так, для шоколадной массы: тертое какао – 44,69%, масло какао – 10,61%, сахар – 44,69% при общем содержании жиров в шоколаде – 35,0% установлено, что оптимальным оказалось соотношение 60:40 моностеората сорбитана и полисорбата 60.

Выполненные исследования влияния степени диспергирования поверхносто-активных реагентов показали обратно-пропорциональную зависимость скорости кристаллизации и степени диспергирования. С учетом этого для лучшего диспергирования добавку 1% поверхностно-активных веществ целесообразно осуществлять непосредственно перед коншированием. Сорбитанмоностеарат, создавая мономолекулярный слой на клетчатке какао, препятствует, таким образом, капиллярную миграцию какао-масла к поверхности шоколада, задерживая его «седение».

Обнаружено, что кратковременное облучение глазури инфракрасными лучами с последующим медленным охлаждением повышает стойкость облученных образцов при температуре 19,2оС до 2-х лет. Таким образом, регулирование состава жира, режимов термостатирования, внесение соответствующих рецептур и условиям хранения добавок позволяет получать теплостойкий и «неседеющий» шоколад.

Однако шоколадные изделия из даже хорошо оттемперированной, правильно охлажденной с необходимыми добавками шоколадной массы могут «поседеть» из-за нарушения режима упаковки и условий хранения. Упаковка должна быть герметичной и плотно прилегать к поверхности изделий для защиты от воздействия изменений влажности и температуры хранения.

Шоколадных изделий не должны касаться руки людей. На месте прикосновений образуются пятна «поседения». Температура упаковочного материала не должна отличаться от температуры отформованного изделия, а колебания температуры помещения должны быть в пределах 12,5—18оС.

В таблицах 1—7 показаны результаты испытаний на «седение» шоколада различных рецептур (см. таблицу 1) при изменении температурных условий, относительной влажности, вида упаковки (полиэтиленовой запаянной и незапаянной, с подверткой и без подвертки). Степень «поседения» оценивалась с помощью фотометра, анализирующего изменения коэффициента отражения и цвета поверхности шоколадных плиток.

Таблица 1 - Рецептурный состав шоколада
Таблица 1 — Рецептурный состав шоколада

Наиболее интенсивное «поседение» происходит при температуре свыше 24оС и под влиянием прямых солнечных лучей. В этих условиях коэффициент отражения за 20 дней увеличился в 3—4 раза (таблица 2,3).

Наиболее интенсивное «поседение» происходит при темпера* туре свыше 24 оС и под влиянием прямых солнечных лучей.

«Поседение» шоколада и защита шоколадных изделий
Полиморфные превращения масла какао более интенсивны при хранении шоколада в обычной упаковке (таблица 4).

Таблица 4 - Полиморфные превращения масла какао более интенсивны при хранении шоколада в обычной упаковке
Таблица 4 — Полиморфные превращения масла какао более интенсивны при хранении шоколада в обычной упаковке

Шоколад в упаковке из полиэтиленовой пленки, хранившийся в тех же условиях, имел коэффициент отражения ниже (таблица 5).

Таблица 5 - Шоколад в упаковке из полиэтиленовой пленки, хранившийся в тех же условиях, имел коэффициент отражения ниже
Таблица 5 — Шоколад в упаковке из полиэтиленовой пленки, хранившийся в тех же условиях, имел коэффициент отражения ниже
Таблица 6 - Kоэффициент отражения полуфабрикатов (глазурь, тертое какое)
Таблица 6 — Kоэффициент отражения полуфабрикатов (глазурь, тертое какое)
Таблица 7 - Kоэффициент шоколада отражения зависимости от длины волны, мкм
Таблица 7 — Kоэффициент шоколада отражения зависимости от длины волны, мкм

С увеличением продолжительности хранения «поседение» шоколада усиливается, однако замедляющее действие минусовой температуры и полиэтиленовой пленки сохраняется.

При относительной влажности 33,6; 44,0; 53 и 66% и температуре до 200С образцы хранили в течение 18 мес. без признаков седения. С повышением температуры (свыше 20оС) коэффициент отражения шоколада, хранившегося при относительной влажности 44%, был в 1,5—2 раза выше коэффициента отражения шоколада, хранившегося при относительной влажности 75%.

При относительной влажности 85%, температуре 22—25оС поверхность изделий потускнела и покрылась плесенью, особенно у шоколада Люкс. Слабо росли колонии плесеней на шоколаде Ракета. Полиэтиленовая упаковка предохраняет изделия от плесневения даже в условиях относительной влажности 93% и температуре 24оС (в обычной упаковке на 7—8 сутки появляется плесень).

Шоколад, хранившийся в полиэтиленовой упаковке с подверткой из парафинированной бумаги и фольги в таких же условиях, после 1,5 месяцев хранения имел сухую, слегка помутневшую поверхность, без видимых признаков «поседения». При относительной влажности 75% и температуре 24оС на поверхности изделий в обычной упаковке кристаллизовалось масло какао. У шоколада в полиэтиленовых пакетах с удовлетворительными органолептическими показателями «поседения» не наблюдалось.

При относительной влажности 44% и температуре 24—26оС у всех образцов шоколада, независимо от вида упаковочного материала, была сухая поверхность, но высокая степень «поседения». Коэффициент отражения колебался от 26,10 до 67,86%.

Образцы шоколада, упакованные в незапаянные полиэтиленовые пакеты, хранившиеся при относительной влажности 44%, имели более высокую степень «поседения» чем такие же образцы в запаянных полиэтиленовых пакетах. Например, коэффициент отражения шоколада Люкс после 18 мес. хранения в запаянном пакете – 20,9, в незапаянном – 35,8.

Дополнительная завертка, герметичность упаковки тормозят процесс «поседения» шоколада.

Изделия при относительной влажности 93 %, хранившиеся в обычной упаковке в течение 1,5 мес., сильно увлажнились и покрылись плесенью; образцы шоколада, хранившиеся в полиэтиленовых пакетах, имели сухую поверхность, коричневый цвет, без видимой плесени.

Масло какао устойчиво к прогорканию, оно содержит много насыщенных (пальметиновой, стеариновой) и 2% ненасыщенных (олеиновой, линолевой, арахидоновой кислот), а также естественные антиокислители (хлорогеновую кислоту, дубильные вещества). Однако при длительном хранении и особенно в неблагоприятных условиях масло какао прогоркает.

Тем не менее длительное хранение при различных температурах в течение 270 дней ухудшает его товарные качества: непрерывно повышается вязкость, появляется желтизна и развивается окислительное прогоркание. Эти изменения связаны с окислительными процессами и полимеризацией жировых компонентов.

Для получения шоколада, шоколадных изделий, глазированных шоколадных конфет, стойких к «поседению», необходимо соблюдать условия темперирования шоколадной массы, при которых в масле какао до формования образуются начальные центры кристаллизации в виде устойчивой β-фазы. Для равномерного распределения кристаллов в шоколадной массе ее размешивают при одновременном охлаждении.

Режимы темперирования и охлаждения создают в зависимости от состава шоколадной массы, количества и качества содержащегося в ней жира.

Добавление к обрабатываемой шоколадной массе в качестве затравки готовой, хорошо размешанной и правильно закристаллизованной шоколадной массы в небольшом количестве позволяет получить стойкий к «седению» шоколад.

Жировое «поседение» шоколада предотвращают добавлением обезвоженного сливочного, твердого арахисового масла, безводной глюкозы, а также поверхностно—активных веществ: моностеарата глицерина, сложных эфиров сорбита, жирных кислот, лицетина из соевого жмыха, смеси моностеарата сорбитана и полисорбата 60 при соотношении 60:40 и др. Эти вещества вводятся перед коншированием.

Упаковка изделий должна быть герметичной и плотно прилегать к поверхности шоколадных изделий. Изделия в герметичной упаковке при низкой температуре могут сохраняться без признаков «поседения» до 10 и более месяцев. Шоколад без добавок, упакованный в полиэтиленовые пакеты, в условиях минусовой температуры сохраняется в течение 10—12 мес.

Решающее значение в сохранении изделий, приготовленных при правильном технологическом режиме, имеют температура и относительная влажность воздуха.

Температура воздуха помещений, где хранятся изделия, не должна превышать 18оС. Относительная влажность помещения должна быть 53—66%.

Рисунок 1 - Структурная схема основных факторов, определяющих стойкость шоколадных изделий к «поседению».
Рисунок 1 — Структурная схема основных факторов, определяющих
стойкость шоколадных изделий к «поседению».

Фотометрический и спектрофотометрический методы определения состояния поверхности изделий и степени ее «поседения» позволяют объективно установить влияние различных факторов в области технологии, упаковки и хранения на качество шоколада и шоколадных изделий и предотвратить дальнейшее развитие «поседения» (рисунок 1).