Wstęp

Kakaowiec właściwy (drzewo kakaowe) (Theobroma cacao L.) rośnie naturalnie w wilgotnych lasach tropikalnych Ameryki Południowej i Środkowej, poza tym szeroko rozpowszechnione w uprawie. Obecnie największe powierzchnie upraw znajdują się w Afryce. Istnieją dwie główne odmiany kakaowców i dwa typy ziarna kakaowego: Forastero i Kriollo. Ta pierwsza odmiana drzew kakaowych uprawiana jest powszechnie i to z niej pochodzi większość produkowanego na świecie ziarna (80%). Najwięcej plantacji Forastero znajduje się w zachodniej Afryce, Brazylii i południowo-wschodniej Azji. Odmiana Kriollo jest bardziej aromatyczna. Uprawia się ją na znacznie mniejszą skalę (10-15%) w Ameryce Centralnej, Ekwadorze i Wenezueli.

Owocem kakaowca są owalne jagody (25 X 10 cm), bruzdkowane lub gładkie o kształcie przerośniętego ogórka. Okryte są grubą łupiną o różnej barwie. Zawierają 20 do 60 płaskich lub kulistych nasion ("ziaren kakaowych"), które są umieszczone w przyjemnie pachnącym miąższu o słodkawym smaku. Nasiona te są surowcem do produkcji czekolady.

Zbiór. Zebrane dojrzałe owoce delikatnie rozcina się nożem, ziarna wyjmuje się wraz z białym miąższem i układa w kopczyki. Tak rozpoczyna się proces fermentacji alkoholowej z udziałem drożdży.

Fermentacja. Podczas procesu fermentacji cukry zawarte w przylegającym do ziarna miąższu zmieniają się początkowo pod wpływem enzymów w alkohol etylowy i dwutlenek węgla. Następnie część alkoholu przechodzi w kwas octowy, który przenika przez całe ziarno. Fermentacja trwa od 3 do 6 dni, na skutek procesów biochemicznych temp. wzrasta do 40-50ºC.

Suszenie. Po fermentacji ziarna poddaje się suszeniu w słońcu lub w specjalnych suszarkach. W wyniku fermentacji i suszenia ziarno kakaowe przybiera brązowe zabarwienie pachnie kwasem octowym a na skutek zmniejszenia zawartości garbników maleje w znacznym stopniu jego naturalny cierpki smak.

Przebieranie i pakowanie. Po wysuszeniu ziarna są przebierane i pakowane, najczęściej w przewiewne worki. Tak przygotowane gotowe są do magazynowania i transportu do różnych krajów na całym świecie.

Prażenie ziarna. Zabieg ten ułatwia oddzielenie łuski (okrywy nasiennej), której obecność jest niepożądana w wyrobach czekoladowych w procesie odłuszczania.

Zawartość wody w czasie prażenia spada w jądrze do około 2% a w łupinie nawet do 0.2%. Ta ilość wody w uprażonym ziarnie kakaowym jest wielkością optymalną. Przy takiej właśnie zawartości wody najlepiej przebiega proces mielenia prażonych jąder kakaowych na miazgę kakaową, zarówno pod względem wydajności procesu mielenia jak i miałkości roztarcia a także najszybciej przebiega proces tłoczenia tłuszczu kakaowego.

Nie należy prażyć ziarna kakaowego na zapas, gdyż na skutek higroskopijności ziarno traci jedno z najważniejszych cech nabytych przez prażenie - niską zawartość wody.

W czasie prażenia następuje również:
- częściowa utrata nieprzyjemnych lotnych substancji kwaśnych jak np. kwas octowy,
- rozkład substancji garbnikowych związane z tym zmieszenie goryczy i cierpkości,
- poprawa smaku i aromatu,
- zmiana zabarwienia ziarna.

Odłuszczanie. Ziarno kakaowe składa się w około 88,7% z liścieni, 11,5% z łupiny i w 0,8% z kiełków. Łupina kakaowa jest niepożądanym składnikiem czekolady i kakao z uwagi na bardzo dużą zawartość niestrawnej celulozy (ponad 16%). W celu oddzielenia łupiny i kiełków oraz pokruszenia ziarna na śrutę o różnych wymiarach stosuje się łuszczarki zwane też śrutownikami.

Z prażonych i wyłuskanych nasion kakaowca otrzymujemy trzy główne produkty:

- masło kakaowe

- proszek kakaowy (kakao)

- czekolada

Masło kakaowe może zostać wydobyte z ziaren na różne sposoby (tłoczenie lub ekstrakcja).

Proces ekstrakcji może być zastosowany do wydobycia tłuszczu z kuchu pozostałego po procesie tłoczenia, ten typ tłuszczu musi zostać następnie poddany rafinacji (oczyszczaniu).

W przemyśle spożywczym masło kakaowe wykorzystywane jest przy produkcji słodyczy, a przede wszystkim jest jednym z podstawowych składników czekolady, przy czym samo masło kakaowe ma jedynie delikatny czekoladowy smak i zapach. Stanowi jedyny, pochodzący od kakaowca składnik czekolad białych, które w ogóle nie zawierają kakao.

Ze względu na stosunkowo wysoką cenę w nieszlachetnych czekoladach masło kakaowe zastępowane jest częściowo emulgatorami (np. lecytyną -E322). Od 2000 r. Unia Europejska zezwala na użycie do produkcji innych niż kakaowy tłuszczów roślinnych, np. tłuszczu z palmy oleistej, przy czym ich maksymalny udział nie może przekraczać 5% masy czekolady.

Masło kakaowe jest jednym z bardziej stabilnych tłuszczów, zawiera naturalne przeciwutleniacze zapobiegające jełczeniu, co umożliwia przechowywanie masła kakaowego bez dodatku konserwantów, przez okres nawet pięciu lat.

Temperatura topnienia tłuszczu kakaowego wynosi 34-35°C. W jego skład wchodzą kwasy tłuszczowe:

- kwas palmitynowy,

- kwas stearynowy,

- kwas oleinowy,

- kwas linolowy.

Po tłoczeniu miazgi kakaowej otrzymujemy tłuszcz, czyli tzw. masło kakaowe oraz pozostałość miazgi po wytłoczonym tłuszczu, czyli tzw. kuch kakaowy (melanż). Jest on bardzo twardym grubym kręgiem o charakterystycznym gorzkim smaku i brązowym zabarwieniu. Kształtem przypomina płaski walec, o wymiarach zależnych od typu prasy hydraulicznej, stosowanej do tłoczenia.

Kakao otrzymywane jest przez zmielenie na proszek „kuchu”, czyli pozostałości ziaren kakaowca po wytłoczeniu masła kakaowego.

Woda w kuchu stanowi ok. 3% masy, tłuszcz od 9 - 22%, w zależności od stopnia tłoczenia. Ponadto w skład chemiczny kuchu wchodzą głównie cukry, substancje białkowe, teobromina, błonnik i sole mineralne. Tę część śruty kakaowej, z której ma być wyprodukowane kakao, należy poddać specjalnym zabiegom. Noszą one nazwę preparowania lub alkalizacji.

Proces alkalizacji przeprowadza się w celu:
- poprawa smaku kakao
- poprawa jakości zawiesiny kakao
- poprawa barwy kakao
- skrócenie czasu tłoczenia tłuszczu
- zwiększa wydajność pras hydraulicznych
Do alkalizacji stosuje się kwaśne i obojętne węglany potasu, amonu a także, zawiesiny tlenku magnezu.

Produkcja czekolady

Poszczególne gatunki ziarna kakaowego różnią się nie tylko pochodzeniem, wielkością, stopniem zanieczyszczenia, przefermentowania, wyglądem zewnętrznym, ale także smakiem, aromatem i związaną z nim barwa. Dlatego odpowiednie mieszanie ziarna daje korzystne efekty smakowe. Można mieszać dopiero śrutę, gdyż różne gatunki ziarna wymagają odmiennych parametrów prażenia.

W oparciu o zawartość kakao można wyróżnić trzy podstawowe typy czekolady. Są to:

- czekolada naturalna (ciemna),

- czekolada mleczna

- czekolada biała.

Dobrej jakości czekolada ciemna powinna zawierać co najmniej 43% kakao, ale nie mniej niż 26% masła kakaowego. W tej grupie najbardziej wytrawne czekolady zawierają 70, 80, a nawet ponad 90% kakao, ale ze względu na mało słodki smak są mało popularne.

Czekolady mleczne cieszą się największą popularnością wśród smakoszy. Wysokiej jakości czekolady mleczne powinny zawierać co najmniej 30% kakao i 18% mleka.

Czekolada biała, w swoim składzie nie zawiera proszku kakaowego, a jedynie 20% masła kakaowego, 14% mleka w proszku oraz 55% cukru. Przez znawców nie jest traktowana jako czekolada.

Po ustaleniu receptury i dodaniu do miazgi kakaowej wszystkich składników następuje długi i skomplikowany proces mieszania, który ma na celu uzyskanie masy czekoladowej najwyższej jakości. Na proces ten składają się następujące etapy:

- walcowanie,

- konszowanie,

- temperowanie.

Walcowanie. Pierwszym etapem produkcji czekolady jest upłynnienie rozdrobnionych nasion kakaowca. Nasiona te zawierają znaczną ilość tłuszczu i po dokładnym roztarciu w tak zwanych młynach walcowych uzyskujemy płynną miazgę kakaową. Miazga kakaowa jest wzbogacana w dodatki przewidziane recepturą, w zależności od typu czekolady jaki chcemy otrzymać.

Podczas walcowania następuje dokładne roztarcie masy czekoladowej. Kryształki cukru, czy drobinki ziaren kakaowca uzyskują bardzo niewielkie rozmiary, a masa czekoladowa staje się jednorodna.

Celem mielenia (walcowania) jest przede wszystkim przeprowadzenie sypkiej śruty kakaowej w półciekłą, dokładnie roztartą miazgę, kakaową przez rozerwanie celulozowej błony komórkowej i uwolnienie zamkniętych w niej substancji. Im dokładniejszemu zmieleniu ulegnie śruta, tym większa ilość komórek odda na zewnętrz swoją zawartość i tym drobniejszemu roztarciu ulegnie błona komórkowa, a więc proces będzie efektywniejszy.

Młyny walcowe dają miazgę o zawartości do 88% cząsteczek mniejszych od 10 mikronów.

Ziarno kakaowe zawiera średnio 55% tłuszczu o temperaturze topnienia od 32 do 35° C. W czasie mielenia wydzielające się ciepło tarcia podnosi temperaturę ponad temperaturę topnienia tłuszczu kakaowego tak, że powstała w wyniku mielenia miazga kakaowa ma konsystencję półpłynną i jest zawiesiną, w której fazą ciekłą jest tłuszcz kakaowy, a rozproszoną fazą - głównie stała - cząstki celulozy, białka i skrobi.

Im zawartość wody jest mniejsza, tym lepiej przebiega proces przemiału. W zasadzie nie powinna ona przekraczać 2%. Wraz, ze wzrostem zawartości wody wzrasta lepkość, co ma bardzo duże znaczenie w dalszych procesach produkcji czekolady. Ponieważ większa zawartość wody i związana z tym duża lepkość półproduktów czekoladowych jest zjawiskiem niekorzystnym - w procesie produkcji mas kakaowych czekoladowych dąży się do maksymalnego odparowania wody.

Konszowanie. Proces konszowania polega na długotrwałym (nawet do kilku dni), intensywnym mieszaniu podgrzanej masy czekoladowej. Temperatura zazwyczaj mieści się w granicach od 55 do 90°C. Konszowanie przeprowadza się w celu zemulgowania składników masy oraz odparowania nadmiaru wody.

Najważniejsze z przemian, zachodzących w czasie konszowania to:

zmniejszenie zawartości wody,

zmniejszenie lepkości,

zmniejszenie zawartości kwasów lotnych,

zmniejszenie ilości garbników,

zwiększenie zawartości substancji barwnych,

poprawa jednorodności masy przez emulgowanie składników (masy kakaowej, cukru-pudru i tłuszczu kakaowego),

zaokrąglenie cząstek fazy stałej.

Podczas konszowania dochodzi także do ścierania ostrych krawędzi drobinek masy czekoladowej, drobinki te ulegają zaokrągleniu, dzięki czemu czekolada jest gładka i aksamitna w smaku.

Temperowanie. Proces temperowania mas czekoladowych jest ściśle związany z właściwościami tłuszczu kakaowego. Tłuszcz kakaowy może tworzyć kryształy o różnych właściwościach:

Aby czekolada wyglądała apetycznie należy prowadzić proces jej produkcji w taki sposób, aby składała się z jak największej liczby kryształów V stopnia. W tym celu masę czekoladową podgrzewa się do 45°C, by roztopić wszelkie naturalne formy kryształów. Następnie schładza się ją do około 27°C, gdyż w takiej temperaturze najlepiej tworzą się kryształy IV i V. Później miesza się masę, aby wytworzyć jak najwięcej zalążków krystalizacji i podgrzewa do 31°C by usunąć kryształy IV stopnia. Tak przygotowana masa gotowa jest do rozlewu.

Rozlew i formowanie. Masa jest nalewana do form i w nich zastyga. Temperatura formy jest o jeden stopień Celsjusza wyższa od temperatury masy. Zastyganie odbywa się w chłodni, w temperaturze 8-10°C. Proces ten nazywa się formowaniem.

Ostatnim etapem produkcji jest wyjęcie gotowych tabliczek czekolady z form, opakowanie w folię i opatrzenie etykietką.

Właściwości prozdrowotne czekolady:

Ziarno kakaowca ma największe stężenie przeciwutleniaczy spośród wszystkich innych znanych produktów roślinnych. Czekolada w ilości 40 gramów zawiera tyle flawonoidów, ile lampka czerwonego wina bądź dwie filiżanki zielonej herbaty.

Według badań naukowców czekolada zapobiega miażdżycy i zakrzepom, pomaga zwalczyć infekcje, chroni przed nowotworami. Naukowcy doszli tez do wniosku ze osoby, które regularnie jedzą lub piją gorzką czekoladę o 50 % rzadziej umierają na zawał.

W czekoladzie odkryto wiele psychoaktywnych środków. Wśród nich są stymulanty, takie jak kofeina (choć w niewielkiej ilości), teobromina, tyramina i fenyloetyloamina. Związki te podnoszą ciśnienie krwi i poziom glukozy, powodując jednocześnie uczucie podekscytowania i szczęścia.

Ocena organoleptyczna metodą punktową

Metoda oceny punktowej polega na określeniu poziomu jakości poszczególnych cech (wyróżników) jakościowych za pomocą wartości liczbowych wg przyjętej skali punktowej oraz wyrażeniu na tej podstawie jakości całkowitej ocenianego produktu.

Ocenę punktową przeprowadza się przez porównanie jakości kolejnych cech produktu z podanymi definicjami jakościowymi w karcie oceny punktowej i wpisanie na specjalnym blankiecie sprawozdawczym.

Do oceny jakości produktu wykorzystuje się najczęściej skalę 5 - punktową:

nota 5 oznacza poziom jakości bardzo dobry

nota 4 oznacza poziom jakości dobry

nota 3 oznacza poziom jakości dostateczny

nota 2 oznacza poziom jakości niedostateczny

nota 1 oznacza poziom jakości zły

Wykonanie ćwiczenia

Zadanie 1. Sprawdzenie deklarowanej masy tabliczki czekolady

Znaleźć na opakowaniu deklarowaną masę tabliczki czekolady i porównać z masą rzeczywistą. Ewentualne różnice wyliczyć procentowo.

Zadanie 2. Ocena organoleptyczna czekolady

Dokonać indywidualnie oceny organoleptycznej czekolady metodą pięciopunktową, posługując się załączonymi wymaganiami (tabele poniżej). Wyliczyć oceny średnie z grupy dla każdego wyróżnika jakości. Następnie obliczyć średnią ogólną ocenę punktową wyrobu sumując iloczyny wartości średnich ocen poszczególnych cech jakościowych przez ich współczynniki ważkości (tabela w sprawozdaniu).

lp.	wyróżnik jakości	Ocean indywidualna (1-5)	Ocena średnia
1.	wygląd zewnętrzny w opakowaniu bezpośrednim
2.	kształt
3.	barwa
4.	powierzchnia górna
5.	powierzchnia dolna
6.	konsystencja - twardość
7.	konsystencja - gładkość
8.	przełom
9.	zapach
10.	smak

Sprawdzanie wyglądu zewnętrznego wyrobu w opakowaniu bezpośrednim lub jednostkowym

Należy przeprowadzić przez oględziny, zwracając uwagę na:

dokładność i prawidłowość zamknięcia opakowania oraz na uszkodzenia mechaniczne,

czytelność nadruku, prawidłowe oznakowanie i estetykę pakowania,

nieścieralność farb przy jednorazowym potarciu oraz ich bezwonność,

czystość i bezwonność opakowania,

obecność okruchów badanego wyrobu wewnątrz opakowania.

2. Sprawdzanie kształtu wyrobu

Przeprowadzić wzrokowo po zdjęciu opakowania, zwracając uwagę na prawidłowość kształtu, wyraźny rysunek formy, jakość krawędzi, występowanie nadłamań, zdeformowań i zgnieceń.

3. Sprawdzanie barwy wyrobu

Przeprowadzić wzrokowo przy świetle rozproszonym, umieszczając próbkę na białym tle i obserwując intensywność i równomierność barwy. W przypadku mieszanek należy zwracać uwagę na harmonijność barw poszczególnych składników.

4/5. Sprawdzanie powierzchni górnej i dolnej wyrobu

Przeprowadzać wzrokowo przy świetle rozproszonym oraz dotykiem, określając:

przylepność do palców (odczuwaną jako słabą lub mocną),

połysk, czyli błyszczenie powierzchni wyrobu,

gładkość, tj. występowanie nierówności widocznych lub odczuwanych przy dotyku,

plamistość, tj. obecność plam lub obcych wtrąceń,

ogólny stan powierzchni (uszkodzenia mechaniczne, wgłębienia i wykruszenia).

Powierzchnia górna:

Powierzchnia dolna:

6/7. Sprawdzanie konsystencji wyrobu

Próbkę należy umieścić na spodku i silnie nacisnąć palcem lub rozprowadzić w jamie ustnej, określając:

twardość - oporność próbki przy naciskaniu palcem lub przy gryzieniu,

gładkość - niewyczuwalność cząsteczek produktu przy rozprowadzaniu próbki w ustach.

Twardość:

Gładkość:

8. Sprawdzanie przełomu wyrobu

Produkt należy przełamać. Przełom ocenić wzrokowo oraz dotykiem.

9. Sprawdzanie zapachu wyrobu

Część próbki wyrobu po zdjęciu opakowania przenieść do naczyńka wagowego, naczyńko nakryć wieczkiem i ogrzewać je w dłoni przez 5 minut, następnie lekko uchylić wieczko i przez krótkie wąchanie ocenić zapach.

10. Sprawdzanie smaku wyrobu

Próbkę wyrobu rozgryźć, przeżuć i po wymieszaniu ze śliną przenieść na powierzchnię języka i badać smak, rozcierając o podniebienie w ciągu 1-2 minuty.

ĆWICZENIE: CZEKOLADA - OCENA ORGANOLEPTYCZNA

Imię i nazwisko: …................................................................

Data: …....................................................................................

Grupa ćwiczeniowa: ….........................................................

Sprawozdanie z ćwiczenia

1. Sprawdzenie zgodności z deklarowaną masą

	Masa deklarowana	Masa rzeczywista	Niezgodność (%)
Próbka 1
Próbka 2

2. Ocena organoleptyczna czekolady metodą pięciopunktową

lp.	wyróżnik jakości	współczynnik ważkości (a)	Próbka 1		Próbka 2
						ocena średnia (p1)	iloczyn a*p1	ocena średnia (p2)		iloczyn a*p2
1.	wygląd zewnętrzny w opakowaniu bezpośrednim	0,1
2.	kształt	0,05
3.	barwa	0,05
4.	powierzchnia górna	0,1
5.	powierzchnia dolna	0,05
6.	konsystencja - twardość	0,15
7.	konsystencja - gładkość	0,05
8.	przełom	0,05
9.	zapach	0,15
10.	smak	0,25
Suma iloczynów (średnia ogólna ocena punktowa):			------------		------------

Wnioski:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Katedra Technologii Owoców, Warzyw i Grzybów, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

---