Fluxul Logistic Pentru Fabricarea Ciocolatei [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea Politehnica din Bucureşti Master Ingineria Calitatii Managementul Fluxurilor Logistice

Student : Nastase Valentina Gircoveanu Silvia Ionela An : Master IC 2 Profesor indrumator : Emilia Popescu

Fluxul logistic pentru fabricarea ciocolatei Generalitati După Constantin Banu Ciocolata este un produs zaharos , susceptibil de a se topi în gură, fără a se putea decela prezenţa particulelor solide , cu aromă şi gust fin. Aceste calităţi – grad de dispersie, onctuozitate şi miros – sunt rezultatul unor procese fizice şi biochimice care au loc în timpul prelucrării principalelor materii prime: masă de cacao , unt de cacao, unele adaosuri (lapte, sâmburi graşi, aromatizanţi etc.) După V.S. Gruner, S.A. Ermilov, V.G. Speranschi, F.V. Terevitinov Ciocolata se obţine din boabele de cacao şi zahăr . Ea se distinge prin gustul şi aroma plăcută, sau după cum se spune printr-un „buchet” armonios , printr-o consistenţă finăşi prin proprietatea de a se topii în gură. Fabricarea ciocolatei este mecanizată , maşinile folosite fiind foarte complicate; în multe faze se folosesc automate.

Materii prime 1. Boabele de cacao După Banu C. Boabele de cacao reprezintă , alături de zahăr , materia primă de bază la fabricarea ciocolatei, bomboanelor de ciocolată. Boabele de cacao , după recoltare, au culoare albă, cu nuanţe roz-gălbui, iar după fermentare, în timpul căreia se produc transformări calitative importante, culoarea devine maronie. Boabele de cacao normal dezvoltate au lungimea 20-28 mm şi înălţimea de 12-16 mm, iar grosimea de 5-10 mm . Masa unei boabe de cacao este de 0,8-2 g. Calitatea boabelor de cacao se apreciază după aşa numitul index, care este 100 pentru cea mai bună calitate. Boabele de culoare violetă sau cenuşie , cele atacate de insecte (larve), mucegăite, sparte, cu impurităţi etc., reduc valoarea indexului.

Din punct de vedere anatomic, bobul de cacao este format din: coajă 12-14%, germen ~1% şi miez 85-87%. Compoziţia chimică a părţilor componente este prezentată în tabelul 3 . În continuare se dau detalii privind unele componente ale boabelor de cacao. 2. Praful de cacao După V.S. Gruner, S.A. Ermilov, V.G. Speranschi, F.V. Terevitinov Praful de cacao este un produs fin măcinat , obţinut din turtelerezultate la presarea miezului boabelor de cacao. Praful de cacao se întrebuinţează amestecat cu zahăr , cu apă fierbinte sau cu lapte, la prepararea băuturii de cacao. Boabele de cacao se prăjesc, se cocasează şi se macină. Masa de cacao măcinată se presează la 70 - 80ºC, în prese hidraulice , la cca. 640atm., extrăgându-se astfel, prin presare, o parte din untul de cacao (40 – 45%), care se utilizează la fabricarea ciocolatei. Turta

se

zdrobeşte, se macină la desintagrator şi se cerne printr-o sită fină (cu minimum 1600 ochiuri pe cm²) sau se separă particulele mici pe principiul zvântării. Prafu de cacao este trecut apoi la maşina de împachetat, care face o serie de operaţii:prepararea pachetelor cu cacao, punerea în cutii, ambalarea cutiilor. Maşina produce 2100 cutii pe oră. 3. Zahărul După Banu C. Zahărul (zaharoza)

constituie una din materiile prime de bază a ciocolatei, putând

reprezenta între 50 şi 70% din substanţa uscată a acestora . Zahărul utilizat la fabricarea ciocolatei trebuie să aibă o puritate de 99,75-99,8% zaharoză raportată la substanţa uscată, umiditate de maximum 0,05%. Zahărul se poate folosi sub formă de : -zahăr cristal (tos), constituit din cristale de zaharoză, neaglomerate care se utilizează la obţinerea tuturor categoriilor de siropuri de zahăr/glucoză, sirop de brumare, candisare sau fondant. Zahărul tos se mai foloseşte ca atare la fabricarea jeleurilor (operaţie de panirare), la ornarea unor produse de laborator, La fabricarea maselor de tip pralină etc.;

-zahăr pudră, obţinut prin măcinarea zahărului cristal şi a sfărâmăturilor de zahăr bucăţi, care se foloseţte la formarea învelişurilor pentru drajeuri, la divizarea-modelarea masei de rahat, la fabricarea maselor de ciocolată sau a maselor de tip marţipan, pralină etc.; -zahăr topit cu sau fără adaos de glucoză, care se foloseşte la fabricarea unor produse de tip crocant, grilaj sau pentru prepararea siropului caramel , folosit apoi pentru colorarea sau aromatizarea şerbeturilor, fondantului, produselor de laborator.

4. Untul de cacao După Banu C. Este componenta chimică cea mai importantă cantitativ dar şi din punct de vedere tehnologic la fabricarea ciocolatei şi pudrei de cacao; este reprezentată de grăsimi care alcătuiesc untul de cacao. Untul de cacao este format în principal din trigliceride, acizii graşi liberi nedepăşind ~1%. 5. Laptele şi derivatele din lapte După Banu C. Laptele integral , laptele concentrat cu zahăr, laptele praf se utilizează la fabricarea caramelelor, bomboanelor şi ciocolatei cu adaos, la fabricarea umpluturilor şi cremelor fine pe bază de lapte , a unor produse de fondant şi de laborator. Utilizarea laptelui conferă produselor zaharoase o valoare nutritivă ridicată prin aportul de proteine , grăsimi, glucide (lactoză), vitamine, săruri minerale precum şi aromă şi gust caracteristice. Caracterizarea chimică a produselor lactate praf conform Codex Alimentarius, FAO/OMS-1992 Lapte praf: conţinut minim de grăsime 26%; conţinut maxim de grăsime 44%; conţinut maxim de apă 5%. Lapte parţial degresat praf: conţinut minim de grăsime 1,5%; conţinut maxim de grăsime 26%; conţinut maxim de apă 5%. Lapte praf degresat: conţinut maxim de grăsime 1,5%; conţinut maxim de apă 5%. Aditivii ce pot fi utilizaţi : stabilizanţi – aceiaşi ca la laptele concentrat, cu excepţia caragenanului care nu este autorizat; emulgatori: E-322, 471 (numai pentru laptele praf instant); antiaglomeranţi: E-341, 343, 504, 559, 553a, 530, 551, 554, carbonat de calciu.

După ing. Carol Toma şi prof. Constanţa Neagu Se obţine prin evaporarea aproape totală a apei din lapte. Este folosit în alimentaţie, după reconstituire, sau în industria alimentară. Se fabrică prin două procedee: procedeul pelicular, în care uscarea se face pe valţuri metalice încălzite, obţinându-se pelicule de lapte uscat; procedeul pulverizării: în care uscarea se face în turnuriîncălzite cu aer cald (120-150ºC). 6. Grăsimile După Banu C. Grăsimile folosite la la prepararea ciocolatei contribuie la creşterea valorii nutriţionale şi la evidenţierea aromei şi a gustului acestora . Grăsimile intervin şi în : determinarea unor caracteristici textuale (plasticitate ) ,reducerea higroscopicităţii produselor finite, reducerea tendinţei de lipire de ambalaj, reţinerea şi conservarea mai bună a aromei intrinseci legată de produs, respectiv a aromatizanţilor adăugaţi. Grăsimile folosite pot fi de origine vegetală (margarină , plantol, unt de cocos, unt de cacao) şi de origine animală (unt din lapte de vacă). Materii prime auxiliare: Sâmburii graşi, fructele, băuturile alcoolice, băuturile nealcoolice, emulgatori – stabilizatori.

Procesul tehnologic de fabricare a ciocolatei şi produselor de ciocolată La fabricare ciocolatei se fac următoarele precizări : -la stabilirea reţetei pentru fabricarea masei de ciocolată trebuie să se ţină seama de : conţinutul în zahăr, pe care trebuie să îl aibă ciocolata ; conţinutul de grăsime, (unt de cacao), pe care trebuie să îl aibă ciocolata; conţinutul de grăsime (unt de cacao al masei de cacao, cu care se lucrează; -la stabilirea reţetelor de ciocolată cu lapte, trebuie să se ţină seama atât de cantitatea de lapte cât şi de cantitatea de grăsime din aceasta; -la folosirea laptelui concentrat trebuie să se lucreze cu melanjoare care funcţionează sub vid, pentru ca umiditatea masei de ciocolată să fie adusă sub 6%;

-cantitatea masei de ciocolată şi deci a ciocolată va fi determinată de : fineţea particulelor de cacao şi de zahăr şi eventual de lapte; onctuazitate (aceasta depinde de conţinutul de grăsime şi de gradul de dispersie al particulelor solide şi învelirii lor în pelicule de unt de cacao); gust care este determinat de cacao, zahăr, lapte, aromatizant; miros, care este determinat de componentele ce intervin în reţetă şi în principal de masa de cacao, untul de cacao şi aromatizantul folosit. În produsele de tip ciocolată , zahărul adăugat în reţetă contribuie la : -determinarea gradului de dulce: perceperea gradului de dulce va depinde de viteza de dizolvare a cristalelor de zahăr în cavitatea bucală; -stabilitatea produsului: cristalele de zahăr sunt încorporate de grăsime cu care nu reacţionează (cristalele de zahăr nu sunt atacate de microorganisme în absenţa apei); -densitatea produsului, care va fi influenţată şi de mărimea cristalelor de zahăr; -determinarea proprietăţilor reologice, prin mărimea şi distribuţia cristalelor de zahăr în fază grasă (mărimea cristalelor de zahăr trebuie să fie în medie de 20 - 30µ; la dimensiuni de ~100µ, cristalele de zahăr dau textură nisipoasă ciocolatei). În cazul în care cristalele de zahăr sunt mai mici (12 - 15µ), suprafaţa lor este mai mare şi prun urmare şi cantitatea de grăsime trebuie să fie mai mare în ciocolată pentru a se realiza „lubrifierea” cristalelor de zahăr; -la fabricarea ciocolatei există o transformare de stare a zahărului. La rafinarea ciocolatei , o parte din zahăr trece în stare în stare amorfă , care favorizează reţinerea substanţelor de aromă. În fazele ulterioare de fabricaţie se realizează o cristalizare a zahărului, substanţele de aromă fiind reţinute în faza grasă; -zahărul adăugat la fabricarea ciocolatei, deşi nu ia parte la reacţia Maillard, contribuie la formarea aromei de caramel. Schema tehnologică pentru fabricarea ciocolatei şi a pudrei de cacao este dată în figura 1 , iar operaţiile tehnologice sunt prezentate în tabelul 1:

Boabe de cacao Curăţare sortare

Zh

Lp

măcinare

Prăjire - răcire Concasare – separare coji Formare loturi

Lapte concentrat

Sămburi adaos

Cafea

Melanjare

Prăjire

Prăjire

Concentrare

Zdrobire

Măcinare

Umplutură

Temperare

Amestecare-melanjare

Măcinare

Lt

Ar

Măcinare Temperare Masa cacao Unt cacao

Substanţe alcaline

Fluidizare masă Măcinare Melanjare Consare-finisare Omogenizare Temperare

Temperare

Filtrare Preparate soluţie

Filtrare

Turnare vibrare

Formare amestec

Tratare alcalină Eliminare exces

Turnare amestec

Vn

Preuscare -uscare

Finisare contur

Presare masă

Răcire masă ciocolată

Depozit temperat

Turnare vibrare

Concasare turte Măcinare crupe Temperare pudră

Răcire umplutură

Prelucrare contur Turnare vibrare

Răcire Cernere stabilizare

Demulare împachetare

Fig.1

uniformizare

Turnare masă ciocolată Vibrare răcire Prelucrare sub vid Împachetare Depozitare Livrare

Tabel 1 Operaţii tehnologice de la fabricarea ciocolatei şi a pudrei de cacao Utilajul Parametrii de lucru Operaţia Scopul urmărit folosit 1 2 3 4 Fabricarea masei de cacao Purificarea Îndepărtarea vracului impurităţilor: praf, nisip, colji de boabe, dăunători, impurităţi metalice Sortare boabelor de Separarea boabelor cacao lipite, deteriorate mecanic şi pe fracţiuni de mărime

Utilaje pentru Eliminare : 3% din care tarare 1,7-2,5% recuperabile (B.R.S.A.,Bu 0,5-1,3% nerecuperabile hller) Gruparea pe mărimi

Îndepărtarea excesului de apă Separarea miezului de coajă Mărirea miezului

Prăjirea-răcirea boabelor

Temperatura boabelor prăjite: 110…130ºC

fragilităţii

Modificări biochimice microbiologice vracului

Prăjitoare Kont-303, fizice, STR-Buhller şi VIS-42 DK ale Siroco Lehmann

Formarea şi dezvoltarea substanţelor aromatizante, culoare, gust Distrugerea dăunătorilor Concasarea, Sfărâmarea boabelor Separatoare separarea cojii prăjite coji din crupe şi germeni Separarea cojii şi germenilor Concasoare Obţinerea

Umiditate finală a boabelor : 1,5-3%

fracţiunilor

Durata de prăjire: 20-30 min., în funcţie de aparat Temperatura boabelor răcite: 20….25ºC Temperatura agentului uscare: 140-160ºC

de

Temperatura aerului de răcire: 18…20ºC Reducerea acizilor arome neplăcute

volatili,

Crupe cu dimensiuni 0,5-8,0 mm Rest coji în crupe : maximum 1,5%; miez în coji: maximum 0,5%

de crupe, sortate după Trioare dimensiuni (mărime)

Randament de miez separat: 88,8% Randament separare coji:1112% Pentru ciocolată cu varietăţile Ceylon, Macao, Venezuela etc.

Formare crupe

Măcinarea crupelor cacao

Formarea loturilor după Depozite loturi indici calitativi şi destinaţie la fabricare Transportoare Depozitarea în spaţii interne amenajate Degradarea pereţilor celulari şi eliberarea untului de cacao; asigurarea unui grad optim de dispersie (a de măcinării)

Mori cu tăvălugi

Mori combinate

Eliminarea excesului de apă şi a unei părţi din substanţele volatile Preîntâmpină sedimentarea componentelor suspensia de cacao

Pentru ciocolată amăruie: Lagos, Accra, Bahia, Haiti etc. Ciocolata superioară: Arriba, Ecuador, Trinidad, Costa Rica etc.

8

Îmbunătăţiri calitative Instalaţii de gust Buhller, Nagema, Attritor

Temperatura masei de cacao

lapte: Java,

Umiditatea masă

finală:

Particule cu Φ 35µ - maximum 90-96% Φ 70µ - maximum 5-20% Grad de dispersie : 95-97% în două trepte de măcinare

Durata de omogenizare : 7-8 ore

Recipiente cu manta şi Temperatura de organe de 85…90ºC din agitare masă În aparate t=100..115ºC

Permite prelucrarea masei şi dozarea ei

Obţinerea pudrei de cacao. Extragerea untului de cacao

2-2,3%

temperare:

peliculare

Reducerea umidităţii de la 1,53% cu 0,5-0,7%

Solubilizarea Doze maxime: carbonat de Ksubstanţelor alcaline în Recipiente cu 0,6%; carbonat de amoniu: Prepararea apă manta dublă şi 1,0%; bicarbonat de Na: 1,2%; soluţiilor agitatoare alcaline Apa potabilă: 1,2% faţă de Dozarea soluţiilor masa de cacao alcaline Reducerea acidităţii Doză 1% K2CO3 faţă de masa totale de cacao Doză apă: 1,2% faţă de masa Tratarea Oxidarea substanţelor de cacao alcalină a masei tanante Autoclave de cacao Masă cacao temperată la 85Îmbunătăţirea culorii 90ºC

Asigurarea pH-ului Dozatoare optim de lucru A.M.C.

Umiditatea finală a masei: 1012%

Eliminarea unei părţi din apă

Durata de tratare: 60-90 min

Eliminarea de apă

Umiditatea finală a masei. 1,52%

excesului

Uscătoare: -cilindrice Preuscarea. Asigurarea unei -bandă Uscarea masei temperaturi optime -VIS-42 de cacao pentru extracţia untului DK de cacao -Bűhller -Konti 303 Asigurarea dozăriitransportării masie la presele hidraulice

Încălzirea 90…95ºC

masei

la Temperatoare

Timpul de uscare: 1-1,5 ore, funcţie de aparat-instalaţie Temperatura masei: 90…95ºC Conţinutul în unt de cacao:5457%

Masa de cacao provine de la fracţiunea nr. 1-3 de la separatorul de crupe

Presarea masei de cacao Extragerea untului în Prese Umiditatea iniţială: 1,5% funcţie de necesităţi orizontale sau Obţinerea turtelor verticale Rest de grăsime în turte: 13hidraulice 24%, în funcţie de sortimentul de pudră Temperatura

turtelor.

70…80ºC

Temperarea. Depozitarea turtelor

Concasarea turtelor cacao

Răcirea turtelor pentru Instalaţii de Temperatura turtei răcite: 20ºC evitarea pierderilor de climatizare unt la depozitare Temperatura înaintea măcinării: 30…35ºC Încălzirea turtelor Rafturi pentru înaintea măcinării depozitare Durata reîncălzirii: 6-8 ore pentru a uşura operaţia de zdrobire-măcinare

Zdrobirea turtei în granule cu dimensiuni Instalaţii de de maxime de Φ 25mm zdrobire cu colţi, ştifturi Asigură efectul optim de măcinare fină a turtei şi transformarea în pudră

Transformarea granulelor de turtă în Instalaţii Măcinarea pudră de cacao moderne de crupelor de măcinare şi cacao. temperare: Temperarea Desfăşurarea unor Nagema, IPCpudrei de cacao procese fizice şi 250, biochimice care asigură Schonenberge dezvoltarea r substanţelor de aromă, gust şi culoare

Turaţia arborelui: 80 rot/min Temperatura 25…30ºC

de

regim:

Mărime granule:maximum 2530mm

Temperatura aerului din incinta de măcinare: 8…10ºC Temperatura pudrei de cacao: 12…14ºC Temperatura aerului pentru răcire-temperare: 1…4ºC, φa =55-60% Agentul frigorific:freon

Eliminarea Cernerea – impurităţilor din pudra stabilizarea de cacao higrotermică a pudrei de cacao Eliminarea asociaţiilor de particule de cacao

Site cu 1600 ochiuri/1cm² Site cernătoare: burat, centrifugă, site plane,magneţi

Refuz pe site: 1,5% max. Umiditatea de echilibru: 5-6%

Attingerea umidităţii de echilibru higrometric Prepararea maselor de ciocolată Proporţia de unt: 50% din total

Formarea amestecului. Melanjare

Punerea în contact a ingredientelor Colergang, frământătoare, Omogenizarea brută a malaxoare: acestora (unt cacao, Bűhller, masă cacao, zahăr Conti, Buss, pudră, lapte praf, cafea Edmenger etc. etc.)

Temperatura untului şi a masei de cacao. 60…70ºC Temperatura finală a masei de ciocolată: 40…45ºC Conţinutul de grăsime în masa de ciocolată: 26…28% Durata malaxării: 10-15 min Distanţa dintre tăvălugi: 0,010,02mm

Măcinarea masei ciocolată

Mărunţirea avansată a Broeze cu 3-8 componentelor solide; tăvălugi omogenizarea lor de Transportoare Reducerea umidităţii metalice cu masei de ciocolată; bandă îmbunătăţirea aromei

Transformarea prafului de masă de ciocolată într-o pastă vâscoasă Plastificarea masei de Asigurarea remăcinării ciocolată masei şi evitarea degradării acesteia

Gradul de dispersie după o trecere: 92% pentru ciocolata obişnuită, 96% pentru cea de desert şi 90% la glazură, pentru o mărime a particulelor de 30µ

Se fac 2-3 treceri prin mori cu 3 tăvălugi Completarea masei cu cantităţi mici de unt de cacao cu Melanjoare de t=40…50ºC omogenizare (mixere) Omogenizarea componentelor dotate cu manta dublă Reducerea văscozităţii masei

Melanjare.Fluid izare

Fluidizarea masei prin Maşini Masa e amestecată cu lecitina, adaos de unt de cacao universale de diferenţa de unt, vanilia, şi lecitină amestecare esenţe, arome, pe durata a 1015 min, la temperatura de Omogenizarea 40…45ºC componentelor Mixere Doza de lecitină: 0,3%diluată Asigurarea prelucrării Frământătoare într-o porţiune mică de unt de maselor pentru glazuricacao (1:1) cuverturi

Conşe Prelucrarea în frământător şi Asigurarea gradului orizontale aparatul de temperat, timp de Omogenizarea optim de dispersie 5 ore şi 2-3 ore în conşe masei de Melanjoare longitudinale ciocolată Asigurarea onctuozităţii şi Maşini de Conţinutul de grăsime: 33aromelor definitive ale amestecare 33,5% (se poate folosi ca masă glazurii pentru glazură şi cuvertură Conţinutul de grăsime al masei Rotunjirea particulelor desert: 30% solide Conţinutul de grăsimi al masei de adaos: 32-35% Creşterea gradului de Conşe dispersie (mărunţire) criculareConşare uscată: 28% grăsimi până la 96-98% verticale Tip Petholdt Temperatura de conşare: Conşarea masei Tip Frisse 65..70ºC pentru masă fără de ciocolată Reducerea astringenţei; Tip Tourell lapte şi 45..50ºC pentru masă formarea onctuozităţii Tip extruder cu lapte şi aromei Ultrasunete Durata conşării: 48-72 ore Adaosul de unt de cacao, vanilină, lecitină (când nu s-a efectuat operaţia de fluidizare în amonte)

Reducerea umidităţii de la 1,2 la 0,6% Conşarea uscată: 5-6 ore Către sfârşitul adaugă vanilia

conşării

se

Crearea condiţiilor de formare a centrilor de Temperatoare Răcirea maselor de la cristalizare ai formei cilindrice 65…45ºC la 29…31ºC în Temperarea stabile β – a untului de zone(trepte de temperare) masei de cacao ciocolată Şnecuri cu Durata temperării: 40-50 min, Creşterea stabilităţii la manta dublă în funcţie de destinaţia masei conservare a ciocolatei; previne albirea Reţine eventualele impurităţi şi asociaţii de particule solide Temperatura masei: 30…32ºC Filtrare Filtre tip Asigură funcţionarea pahar Funcţionare continuă normală a duzelor de la (Φ