Mundo Bean to Bar | 30/04/2019 | Equipos para fabricar granos a barra para fabricantes a pequeña escala

Este es un resumen basado en el trabajo de Hinneh et al. (2019). Para ver el artículo completo, busque lo siguiente:

Durante miles de años, hacer chocolate requería un metate, un pequeño mortero con forma de mesa. El metate se colocaría sobre una llama pequeña y los granos de cacao se molerían hasta obtener una pasta, y el calor de la llama ayudaría a derretir la grasa del cacao mientras se tritura.

Hoy en día, se utilizan equipos grandes y costosos para moler, refinar y afinar el chocolate hasta convertirlo en un producto suave y lujoso. Incluso para los fabricantes de chocolate de tamaño moderado, el equipo para fabricar el chocolate en sí puede costar alrededor de 30.000 dólares. Para los fabricantes de chocolate que no tienen 30.000 dólares para invertir, necesitan opciones más asequibles.

Esta investigación analizó los distintos tipos de equipos adecuados para los pequeños fabricantes y el impacto que estas máquinas tuvieron en el chocolate. Las dos opciones principales incluyen una melanger Cocoatown y una batidora Stephan. Ambos son relativamente asequibles, compactos y de más fácil acceso.

Descripción general del experimento

El chocolate se elaboraba en tres procesos, utilizando una mezcla de diferentes equipos. El chocolate 1 se elaboró ​​utilizando equipos estándar de mayor escala, incluido un molino de bolas para moler y refinar el cacao y una concha para afinar el chocolate.

Chocolate 3 se elaboró ​​utilizando equipos más asequibles de menor escala, incluida una melanger CocoaTown para moler y refinar, y una batidora Stephan para actuar como caracola.

Chocolate 2 se preparó utilizando equipos de ambos: la melanger Cocoatown, más asequible para moler, y la concha ELK'olino, más costosa, para rematar.

Los resultados del equipo se centraron en:

• Tamaño de partícula
• Microscopía
• Contenido de humedad
• Distribución de partículas
• Comportamiento del flujo

Descripción del equipo:

Mezcladores

VEMA y Hobart son mezcladores planetarios y se utilizaron para combinar los ingredientes antes de refinarlos y concharlos. El mezclador VEMA tiene temperatura controlada y los ingredientes se mezclaron a 45°C. La batidora Hobart es similar, pero no tiene temperatura controlada, por lo que se calentó con una pistola de calor.

Refinador de 3 rodillos

Este equipo descompone el núcleo de la semilla (también conocido como semillas de cacao). Tiene dos propósitos principales: reducir el tamaño de las partículas de las semillas molidas y ayudar a liberar la grasa (manteca de cacao) del interior de las células del grano. Reducir el tamaño de las partículas por debajo de 30 micrones garantizará que nuestra lengua no pueda detectar los pequeños granos y se sienta suave. Liberar la grasa ayudará a lubricar las partículas dentro del chocolate y evitará que el chocolate quede demasiado viscoso o espeso.

ELK'olino Conche

Una vez que las partículas de chocolate se han refinado lo suficientemente pequeñas mediante la molienda y se ha liberado suficiente grasa, es hora de afinar el sabor del chocolate. Esto se hace utilizando una caracola, inventada por primera vez en 1879 por Rudolf Lindt en Suiza.

Una caracola moderna, como la ELK'olino utilizada en este experimento, afina el sabor del chocolate mediante el movimiento y la temperatura. El movimiento de ida y vuelta de la caracola permite la liberación de moléculas aromáticas en el aire. Elimina los ácidos formados durante la fermentación así como otros aromas, cambiando el sabor general del chocolate.

También se agrega calor, para diferentes propósitos. Si se agrega suficiente calor se dice que se induce una reacción de Maillard, pero esto es mínimo debido al menor contenido de agua. En esta etapa también se libera la humedad del chocolate y se dice que lleva consigo algunas de las moléculas aromáticas. El conchado demasiado tiempo básicamente libera la mayoría de las moléculas aromáticas y da como resultado un sabor muy suave y plano.

CocoaTown Melanger (Roswell, EE. UU.)

Se utilizó la melanger CocoaTown en lugar del refinador de 3 rodillos. Usaron tanto una melanger más pequeña con rodillos cilíndricos como una melanger más grande con rodillos cónicos.

Los melangers pueden reducir el tamaño de las partículas a menos de 20 micrones, pero tardan mucho más en hacerlo. La refinadora de 3 rodillos pudo moler la misma cantidad en 10 a 15 minutos, mientras que la melanger tardó 3 (para la melanger más pequeña) o 4,5 horas para la melanger más grande).

Refinó el tamaño de las partículas significativamente más que el refinador de 3 rodillos. Esto es beneficioso porque reducir el tamaño de las partículas permite que se libere más grasa y evita que las partículas de cacao y el azúcar absorban más humedad. Estas partículas son hidrófilas, lo que significa que atraen y absorben agua. Si se exponen durante demasiado tiempo antes de cubrirse de grasa, tienen más posibilidades de absorber humedad, lo que provocará una aglomeración inducida por la humedad. Cualquier humedad agregada al chocolate, incluso solo el 1%, espesará el líquido y alterará la textura del producto final.

Stephan Mixer (Hameln, Alemania)

La batidora Stephan es una herramienta multiusos, con cuchillas giratorias y un brazo raspador para raspar los lados del bol. Se utilizó en este experimento para reemplazar la caracola ELK'olino. Aunque la batidora Stephan no es una concha, mueve el chocolate como una concha, con accesorios para poder ajustar la temperatura y la presión.

Dispone de boquilla de vapor y presión para controlar tanto la temperatura como la presión. En este estudio, una mayor duración de la presión reducida en el mezclador Stephan permitió una mayor eliminación de humedad. Se cree que al reducir la presión se reduce el punto de ebullición, lo que permite que escape más humedad. También se sugiere que esta humedad también lleva consigo moléculas aromáticas y podría ayudar a eliminar los aromas ácidos y otros aromas desfavorables.

Descripción general de cómo el equipo afectó al chocolate

Distribución del tamaño de partículas (PSD)

Como era de esperar, cuanto mayor sea el tiempo de refinado, menor será el tamaño de las partículas. La investigación comparó la PSD entre la refinadora de 3 rodillos y la melanger. Además, los investigadores utilizaron dos melangers diferentes, uno más pequeño con rodillos cilíndricos y otro más grande con rodillos cónicos.

Observaron que el chocolate elaborado con melanger más pequeño con rodillos cilíndricos reducía el tamaño de las partículas más que el melanger más grande (Tan y Balasubramanian (2017) encontraron los mismos resultados). Si observa el gráfico aquí, puede ver un tamaño de partícula inicial de aproximadamente 31 micrones. El mini tambor pudo reducir las partículas a aproximadamente 10 micrones, el tambor grande redujo las partículas a 12 micrones y el refinador de 3 rodillos las redujo a aproximadamente 13,5 micrones. En general, las melangers redujeron el tamaño de las partículas más que el refinador de 3 rodillos.

La diferencia entre los dos melangers probablemente tenga que ver con la forma de los rodillos: los rodillos cilíndricos (en el tambor más pequeño) introducen una fuerza de corte, triturando más partículas de cacao y azúcar. Las piedras del rodillo cónico (en el tambor más grande) no introducen una fuerza de corte y, por lo tanto, no descomponen tantas partículas de cacao y azúcar.

La diferencia entre las melangers y la refinadora de 3 rodillos puede deberse al tipo de equipo, pero también al tiempo que pasa el cacao en ellos. La refinadora de 3 rodillos pudo completar el proceso en 10 a 15 minutos, frente a las 3 y 4,5 horas que tardaron las melangers.

El chocolate se compone de pequeñas partículas de cacao marrón y azúcar que flotan en grasa (manteca de cacao). A medida que se muelen las semillas o semillas de la semilla de cacao, las paredes celulares se rompen y se libera la grasa del interior. A medida que la mezcla se refina y se calienta, la grasa se derrite y lubrica todas las pequeñas partículas de cacao rotas, así como el azúcar que se va descomponiendo al mismo tiempo. Cuanta más grasa haya disponible para lubricar las partículas, más suelto (menos espeso) se volverá el chocolate líquido. La imagen microscópica de arriba muestra las partículas de cacao, grasa y azúcar. Los pequeños gránulos de almidón (b) se ven perfectamente esféricos e intactos porque ya tienen menos de 12 micrones o menos antes de molerse, por lo que la trituración de la semilla de cacao no afecta los gránulos de almidón.

Contenido de humedad

Controlar el contenido de humedad es crucial para la elaboración del chocolate, ya que afecta directamente la sensación en boca y la viscosidad del chocolate. Demasiada humedad hará que el chocolate sea demasiado espeso cuando esté líquido y tenga una textura menos que deseable.

El contenido de humedad de los chocolates uno y dos, que utilizaron la concha ELK'olino grande, fue del 0,63 % y 0,62 % respectivamente. El contenido de humedad del chocolate utilizando la batidora Stephan osciló entre 0,52% y 1,03%, dependiendo de la duración de la bomba de vacío. Cuanto más tiempo estuvo en uso la bomba de vacío, mayor fue la cantidad de humedad que se eliminó. Sugieren que la disminución de la presión, que conduce a una disminución del punto de ebullición, ayuda a evaporar el agua dentro del chocolate a una temperatura más baja. Es importante tener en cuenta que el contenido de humedad del chocolate de la batidora Stephan y de la concha ELK'olino estuvo dentro del rango aceptable de 0,5-1,5%.

Comportamiento del flujo

El proceso de elaboración del chocolate tiene un gran impacto en el comportamiento del flujo, pero los ingredientes, el contenido de grasa y la humedad también tienen una gran influencia. El flujo o reología del chocolate se puede medir por su valor de rendimiento. El chocolate es un fluido no newtoniano, lo que significa que requiere energía o estrés para ponerse en movimiento. Cuanto mayor sea el valor elástico, más tensión se necesitará para mover el líquido. Como puedes imaginar, cuanto mayor sea el valor del rendimiento, más espeso será el chocolate.

A veces quieres un chocolate más espeso, como para hacer marcas al bañarlo. El chocolate más espeso (mayor valor de rendimiento) se levantará al tocarlo. A veces quieres un chocolate muy fino, como cubrir algo con la menor cantidad de chocolate posible para ahorrar costes. Sin embargo, al fabricar chocolate, los fabricantes suelen querer conseguir un valor de rendimiento bajo para que el chocolate sea más fácil de usar y manipular.

A continuación podemos ver que los diferentes chocolates producidos dieron como resultado diferentes valores de rendimiento. Parece haber cierta correlación con el contenido de humedad y el valor de rendimiento.

El chocolate elaborado con la batidora Stephan pareció tener un valor de rendimiento más bajo con una mayor duración del vacío. Esto también se correlaciona con el contenido de humedad, por lo que parece que el flujo y el contenido de humedad están directamente relacionados. Cuanto menor sea la humedad, menor será el valor del rendimiento.

La capacidad de la melanger para reducir el tamaño de las partículas y cubrir más de ellas con grasa parece haber reducido directamente la viscosidad del chocolate. Cuanto más pequeño sea el tamaño de las partículas, más grasa se liberará y menos se obstaculizarán entre sí cuando se muevan. El mayor contenido de grasa les permite fluir unos sobre otros como una autopista bien organizada, donde los coches son partículas y los carriles son manteca de cacao. La viscosidad final parecía estar más relacionada con la cantidad de grasa total en el chocolate.

Conclusión

Hinneh et al. afirmó que la melanger CocoaTown es una alternativa razonable al refinador de 3 rodillos para moler el tamaño de las partículas del chocolate, y parece que también las muele a un tamaño más pequeño. Sin embargo, el refinador de 3 rodillos es más eficiente en cuanto a tiempo.

El tipo de rodillo (cilíndrico o cónico) en la melanger también tuvo un impacto en el tamaño de las partículas. Los rodillos cilíndricos pudieron producir una mayor fuerza de corte, lo que resultó en un tamaño de partícula más pequeño.

También se sugiere que la batidora Stephan sea una alternativa favorable a una concha real. La duración del vacío en la mezcladora Stephan tuvo un impacto significativo en la eliminación de más humedad del chocolate y, por lo tanto, mejoró las propiedades de fluidez del chocolate. Sin embargo, el contenido de grasa del chocolate pareció tener un impacto más importante en el flujo.

Para leer el artículo original: Equipos de fabricación de granos a barras para fabricantes a pequeña escala