UNIVERZITET U TUZLI
TEHNOLOKI FAKULTET TUZLA
ODSJEK: Prehrambena tehnologija
PREDMET: Tehnologija konditorskih proizvoda
Dragana MariMirza Ovina
PRIPREMA KAKAO ZRNASeminarski rad
Profesor/ica:Tuzla, decembar 2013.g. dr.sc.Dijana Milievi,
van.prof
3
Sadraj
Uvod 3I Kakao zrno4 1.1 Berba plodova i postupci nakon berbe5II
Priprema kakao zrna (predtehnoloka)6 2.1 Fermentacija6 2.2
Suenje7II Priprema kakao zrna (tehnoloka)8 3.1 Ocjena kvaliteta
kakao zrna8 3.2 ienje zrna8 3.3 Termika obrada zrna9 3.4 Drobljenje
zrna10 3.5 Kakao lom-mljevenje11Zakljuak12Literatura13
Uvod
Kakao se od davnina smatrao izuzetno dragocjenom namirnicom, te
se u pojedinim dijelovima June Amerike koristio kao valuta, a
ponekad je imao ak i sakralne karakteristike.Kakao je u Evropi prvi
puta bio prisutan 1519. godine i to u obliku napitka. vedski
botaniar Karl Line je prvi klasificirao kakao odnosno drvo kakaovca
nazivom (Theobroma cacao L.) gdje theobroma upravo znai hrana
bogova.
okolada kakvu danas poznajemo javlja se 1830. godine. Holandski
proizvoda Konrad Johanes van Huten otkrio je nain kako da podesi
smjesu okolade da bude u obliku paste i zatim je poeo tako da je
proizvodi.
I Kakao zrnoOsnovne vrste kakao zrna su (sl.1): Kriolo Forestero
Trinitario
Kriolo je najplemenitije i nastarije zrno. U upotrebi je bilo
najzastupljenije u 18. i 19. vijeku dok je industrija okolade jos
bila u zaetku. Danas se rijetko koristi u veim koliinama zbog
visoke cijene odravanja njegove karakteristine arome.
Forestero zrna spadaju u najrasprostranjeniju vrstu na svijetu.
Gaji se na plantaama uamazonskom pojasu Brazila, te u veem dijelu
zapadne Afrike. Forestero zrna osim na kultivisanim, mogu biti
ubrana i na poludivljim i divljim stablima odnosno plodovima.
Trinitario zrna se smatraju hibridnom vrstom, tj. mjeavinom
osobina Kriolo i Forastero populacije. Kultivacija ove vrste je
zapoeta u Trinidadu, nakon ega se proirila na Ekvador, Venecuelu,
te zapadnu Afriku i Indoneziju.
Trite kakaa razlikuje dvije kategorije zrna: fina ili aromatina
zrna obina (konzumna) zrnaFina zrna potiu striktno od Kriolo vrste,
dok obina potiu od Forastero ili Trinitario vrste. Udio finih zrna
u ukupnoj svjetskoj potronji je oko 5% to indicira da cjelokupno
trite poiva na potronji obinog (bulk) zrna.
Slika 1: Tri dominantne vrste kakao zrna Kriolo, Forastero,
Trinitario
1.1 Berba plodova i postupci nakon berbe
Odvajanje ploda od stabla je posao za koji je potrebno mnogo
znanja i viegodinje iskustvo. Plod tokom zrenja mijenja boju i
berai zakljuuju koji plod se moe obrati, po boji i zvuku kad se
kucne u plod. Iskusni berai su relativno visoko plaena radna snaga.
Plod se sijee vrlo paljivo, tako da se ne oteti mala peteljka koja
dri plod, jer iz nje ponovo raste cvijet. Za plodove koji su visoko
na drvetu kakovca koriste se teleskopske kuke sa sjeivima (sl.
2).
Slika 2: Primjer branja teko dostupnih plodova kakaa
Nakon branja plodovi se odvoze na sabirno mjesto koje moe biti
ili na periferiji same plantae, ili se transportuju do mjesta gdje
se odvija fermentacija i suenje.Zatim se presijeca plod, ali vrlo
paljivo, jer kakao zrno ne smije da se oteti. Obino se to radi
drvenim ekiem, ali najee berai rasijecaju plodove istim maetama
kojima ih i skidaju sa drveta.Ukoliko se rasijecanje plodova
obavlja neposredno blizu plantae prazne ljuske plodova se
rasprostiru po tlu radi fertilizacije zemljita.
Zrno se zajedno sa pulpom vadi iz plodova i to drvenim kaikama.
Ne smiju se koristiti metalne kaike kako ne bi dolo do tamnjenja
zrna zbog reakcije izmeu metala i sastojaka zrna odnosno pulpe.
II Priprema kakao zrna (predtehnoloka)
2.1 FermentacijaSjemenke se moraju podvri fermentaciji
najkasnije 24 sata nakon branja. Cilj fermentacije, je razaranje
prionule sri, stvaranje octene kiseline, unitenje klica i
sprjeavanje hemijskih ibiohemijskih reakcija sastojaka
sjemenki.Fermentacija traje razliito, najee od 5 do 14 dana, ovisno
o nainu fermentacije, vrsti kakaovca i klimatskim uslovima. Moe se
obaviti na razliite naine, a najei su:1. u jamama u zemlji u obliku
velike zdjele u koje se plodovi slau na podlogu od palminog lia
koje slui i kao pokriva. Ovaj nain se rijetko koristi zbog loih
uslova. Naime, oznojavanje ne moe prodrijeti s jedne strane na
drugu, prozraivanje je smanjeno na minimum i to sve utjee na
kvalitet zrna,2. slaganje sjemenki u hrpe je nain veoma rairen kod
domorodaca u podrujima u kojima se kakaovac uzgaja, ali ima
nedostataka. Nedovoljno je zraenje i postoji mogunost smrzavanja
zrna i pored zatitne podloge od palminog lia (sl. 3).3. u korpama
ili krletkama od bambusa je najbolji nain i najee se primjenjuje, a
najbolje je fermentaciju provoditi u kutijama koje imaju dovoljno
rupa za prozraivanje, dok se mijeanje provodi prebacivanjem iz
kutije u kutiju (sl. 3). Odmah na poetku procesa dolazi do poveanja
temperature u hrpi zrna od 45 do 50 C, a onda i do oznojavanja.
Slika 3: Naini fermentacije kakao zrna, na palminom liu; u
drvenim kutijama
U prvoj fazi dolazi, uz pomo kvasaca, do alkoholnog vrenja i iz
fermentabilnih eera nastaju etanol i CO2. U nekim sluajevima, na
razvijenim plantaama, radi ubrzavanja procesa fermentacije i
spreavanja razvoja stranih kultura dodaju se iste kulture kvaevih
gljivica. Time se istovremeno dobiju i kakao zrna odlinog
kvaliteta. U isto vrijeme se odvija i hidroliza pektina a
posljedica je topljenje prionule sri na sjemenkama. Kako bi se u
ovoj fazi osigurala ujednaena temperatura i prozraivanje zbog
prisustva mikroorganizama koji sudjeluju u procesu, potrebno je
stalno prozraivanje a to se postie prebacivanjem iz kutije u
kutiju. Vano je da se alkoholno vrenje prekine na vrijeme, a to se
postie prozraivanjem ime anaerobni proces prelazi u aerobni. Pri
tome se razvijaju bakterije octenog vrenja koje prevode etanol u
octenu kiselinu.U drugoj fazi se provodi stalna aeracija pri emu su
sjemenke na hrpama u stalnom kontaktu sa zrakom. Visoka vlanost i
temperatura potjeu djelovanje niza autohtonih enzima na sastojke
sjemenki, a posebno je vana kiselinska i enzimska hidroliza
proteina i proteinskih tvari. Vrlo je bitno da se fermentacija
prekine na vrijeme i da ne traje ni predugo ni prekratko.
2.2 SuenjeNakon fermentacije slijedi suenje fermentiranih
sjemenki ime se koliina vode u sjemenkama smanjuje sa 55 do 60% na
5 do 7%. U ovoj fazi postepeno se zaustavlja djelovanje enzima,
dolazi do oksidacije i kondenzacije polihidroksifenola i
polimerizacije produkata razgradnje proteina sa
polihidroksifenolima, nastaju tvari mirisa, okusa i boje kakao
zrna. Suenje se moe izvriti na suncu, sa ili bez dosuivanja u
suarama (sl. 4). Ako su uslovi nepovoljni onda se kompletno suenje
odvija u suarama, na niim temperaturama i due vrijeme kako se ne bi
smanjio kvalitet kakao zrna.
Slika 4: Tradicionalna metoda suenja kakao zrna na suncu
Nakon suenja zrna su razliitog kvaliteta i rasporeuju se u tri
komercijalne grupe: prva ekstra klasa je najkvalitetnija, zrna
imaju crvenu jezgru i koriste se za najbolje okolade druga klasa -
zrna su smeeljubiasta i koriste se za komercijalnu proizvodnju trea
klasa su zrna na granici komercijalne upotrebljivosti i ne slue
zaproizvodnju okolade.
III Priprema kakao zrna (tehnoloka)
3.1 Ocjena kvaliteta kakao zrnaKvalitet kakao zrna ogleda se u
senzornim, fizikalnim i hemijskim svojstvima, te u prisutnosti
oteenih zrna i stranih tvari, a to zavisi o uslovima uzgoja, nainu
proizvodnje, transporta i skladitenja kakao zrna. Pri proizvodnji
okolade mora se voditi rauna o kriteriju kvaliteta ako se eli
postii kvalitetan proizvod. Prije prerade ocjenjuje se kvalitet
kakao zrna. Ovo se radi pomou dvije metode. Prvom metodom ocjenjuju
se sljedee karakteristike: stupanj fermentacije- sadraj vlage (max
6%) broj nedostataka- broj slomljenih zrna broj zrna (broj zrna u
100 g) stepen zaraenosti plijesnima profil arome boja sadraj masti
(min 52%) sadraj ljuske (10-12%) kvalitet masti, koji se odnosi na
postotak slobodnih masnih kiselina (oleinska kiselina) sadraj
ljuske (10-12%) ujednaenost veliine zrna zaraenost insektima i
glodarimaDruga tehnika provjere kvaliteta zasniva se na veliini
zrna kakaa i koristi ili broj zrna (broj zrna u 100 g) ili masu 100
zrna, u gramima. Razliite veliine zrna kakaa imaju razliite cijene
na svjetskom tritu. Niu cijenu imaju zrna porijeklom iz Azije, koja
su sitnija pa imaju manji sadraj jezgra, vei sadraj ljuske i manji
sadraj masti. Nasuprot njima zrna porijeklom iz zapadne Afrike su
krupnija pa samim tim i skuplja i kvalitetnija.3.2 ienje zrnaienje
zrna se izvodi na poetku procesa proizvodnje okolade. Uklanjanje
neistoa se mora obaviti radi dobijanja kvalitetne kakao mase, i iz
razloga to je veina neistoa vrsta pa bi tokom procesa proizvodnje
zrna moglo doi do oteenja ureaja za preradu zrna. Takoer i organske
primjese kada se ne bi otklonile, one bi u toku prenja sagorjele i
dale proizvodu nepoeljnu aromu.Istovremeno se vri i sortiranje u
dvije grupe po veliini ime se osigurava ujednaen kvalitet nakon
termike obrade i mljevenja. Oiena zrna se izdvajaju prosijavanjem
preko tri vibraciona sita (sl. 5).Prosijavanje zrna kakaoa se vri u
struji zraka koji odnosi pijesak, dijlove ljuski koja se kao otpad
skuplja u posebnom ureaju. Iskoritenje kakao zrna je 98-98,5%,
gubitak u lomu je 1%, a u otpadu 0,5-1%.
Slika 5: Vibraciona sita za prosijavanje zrna kakaa
3.3 Termika obrada zrna-prenjeNa suenim i fermentiranim zrnima u
toku ovog procesa dolazi do nekoliko fizikih i hemijskih promjena a
to su: labavljenje ljuske, gubitak vlage iz zrna do 2%, kakao lom
postaje troan i tamnije boje, smanjenje broja mikroorganizama
prisutnih u zrnu, ovo je bitno zbog postizanja karakteristika
prehrambenih proizvoda, kao to su kakao maslac, kakao u prahu i
kakao masa koji imaju mikrobioloke specifikacije, dolazi do
razgradnje aminokiselina i djelimine denaturacije proteina,
prirodno redukujui eeri skoro su uniteni u toku razgradnje
aminokiselina, gubici isparljivih kiselina i drugih materija koji
doprinose kiselosti i gorini, materije koje prolaze samo minimalne
promjene masti, polifenoli i alkaloidi, temperatura prenja varira
izmeu 90 i 170 C, zavisno od vrste prenja koje se primjenjuje; suho
ili vlano prenjeDjelovanjem topline nastaju brojni sloeni spojevi,
tj. sastojci arome i boje. Isparava dio vode, a sa njom i lako
isparivi spojevi siretno-kiselog ukusa i lako isparljiva aromatina
jedinjenja. Na temperaturama od 100-120 0C postie se jae suenje sa
manjim promjenama na zrnu, dok termikom obradom kakao zrna na
temperaturama 120-1500C promjene su izraenije.Vrijeme trajanja
prenja je 10 do 30 minuta. Tokom procesa prenja nastaju razliiti
spojevi koji daju zrnu karakteristinu aromu, udio vode se smanjuje
za 2%, smanjuje se i kiselost zrna. Termikom obradom unitavaju se
svi mikrobioloki kontaminanti.Za prenje se primjenjuju razliite
prionice koje za zagrijavanje koriste vrui zrak, energiju
infracrvenog zraenja, suho zasienu paru, vruu smjesu zraka i
sagorjelih plinova ili indirektno kondukcijom preko zagrijane
povrine, to je sluaj kod kuglastih ili bubnjastih arnih prionica. U
svakom sluaju svi ovi naini zagrijavanja trebaju dati dovoljnu
koliinu toplote koja e prodrijeti u svako zrno gdje se i odvija
proces prenja. Nakon prenja se obavlja postupak hlaenja zrna.
Hlaenje se obavlja nakon termike obrade kako bi se omoguilo
ovravanje kakao masti. Kakao zrno treba da se ohladi do temperature
od 30 0C u to kraem roku.
3.4 Drobljenje zrnaNakon prenja se vri drobljenje kakao zrna u
drobilicama kako bi se iz mase izdrobljenih zrna izdvojila ljuska i
klica. Klica se izdvaja jer u njoj se nalaze lako kvarljive mast i
ima lou aromu. Cilj drobljenja je dobijanje odgovarajuih dimenzija,
specifine dimenzije i nepromijenjenog sastava zrna. Produkti
mljevenja ostaju u vrstom stanju u svojstvenom granulometrijskom
sastavu. Operacija usitnjavanja zasniva se na tri tipa mehanizma:
Usitnjavanju izmeu dvije vrste povrine. Usitnjavanju pomou jedne
vrste povrine od koju udara materijal predvien za mljevenje
Usitnjavanju u struji zraka.Nakon drobljenja dobija se smjesa
krupnog kakao loma, krupnijih komadia ljuske, sitnijeg kakao loma
sa sitnijim djelovima kakao ljuske, klice, sitnijeg kakao loma sa
djelimino zadranom kakao ljuskom.Ureaj za drobljenje se sastoji od
dva nazubljena metalna rotirajua valjka koja se podeavaju prema
obliku i veliini kakao zrna, a nalazi se u sklopu ureaja za
odvajanje i sortiranje.
Ureaj za odvajanje i sortiranje se sastoji od 5-8 pravougaonih
vibracionih sita, sita koja su postavljena jedno ispod drugog pod
uglom.Propad iz sita se odvodi u zajedniki kanal za kako lom. Sita
su metalna sa etkama za ienje otvora, svako sito je izloeno struji
vazduha koji se kree u suprotnom smjeru od kretanja smjee poslije
drobljenja(sl. 6).
Slika 6: Ureaj za drobljenje, odvajanje i sortiranje zrna
3.5 Kakao lom - mljevenje
Kakao lom se nakon drobljenja i odvajanja kakao ljuske i klice
usitnjava u finu homogrnu kakao masu. Prije samog mljevenja kakao
loma mogue su razliite obrade zavisno od namjene u cilju dobijanja
kvalitetnog proizvoda. Jezgro ima takvu strukturu da sadri oko 55%
kakao maslaca u vrstom obliku unutar stanice. Usitnjavanjem kakao
loma dolazi do razaranja njegovih staninih zidova i oslobaanja
kakao maslaca. Usljed trenja dolazi do poveanja temperature mase i
kakao maslac prelazi u teno stanje.Danas se mljevenje odvija u
dvije faze: grubo usitnjavanje (predmljevenje) fino usitnjavanje
(zavrno mljevenje)Kod grubog usitnjavanja kakao masa prelazi u teno
stanje i u takvom stanju je mogue u jednoj ili vie faza izvriti
usitnjavanje do finih estica bezmasne suhe materije kakao zrna.
Daljim usitnjavanjem smanjuje se veliina bezmasne suhe materije te
nastaje kakao masa. Rafinisana kakao masa se zagrijava u
rezervoarima na temperaturi od oko 90-100 C u cilju unitenja
mikroorganizama, poslije ega se kakao masa pakuje za prodaju.
Kakao-masa na 40 0 C je gusta suspenzija kakao-boje, aromatinog
kakao mirisa i kakao ukusa, kisela, opora i gorka. Sastojci
kakao-mase odgovaraju sastojcima kakao-jezgra. Kakao-masa sadri od
0,7 do 1,4% kakao-masti manje nego kakao jezgro zbog zaostale
kakao-ljuske.
Zakljuak
Pod kakao zrnom podrazumijevaju se izdvojene, fermentirane i
osuene sjemenke ploda kakaovca (Theobroma cacao L.). Ovaj rad se
preteno zasniva na predstavljanju predtehnoloke i tehnoloke
pripreme i prerade zrna, od berbe do finaliziranog kakao loma
spremnog za proizvodnju okolade, proizvoda srodnih okoladi i
ostalih proizvoda od kakaa.Istraivanja su pokazala da kakao sadri
dvostruko vieantioksidanasanego crveno vino i tri puta vie
antioksidansa od zelenog aja. Takoer, kakao je bogat mineralima
poput sumpora, magnezija, kalcija, eljeza, cinka, mangana i
dr.Znaaj kakao zrna je izrazito velik i u smislu globalne trgovine
sirovinama. Pojedine zemlje svoju cjelokupnu privredu i ekonomiju
zasnivaju na rasadu, berbi i izvozu ove dragocjene sirovine.
Literatura
Lambaa-Berak, . (2006): Tehnologija hrane, Visoka kola za
turistiki menadment, ibenik.Lambert, S. (2010): Cocoa Processing
Methods for the Production of High Quality Cocoa, Agricultural
Science Institute AusAID, Perth.Miloevi, D. (2010): Tehnologija
mleka i mlenih proizvoda - skripta ,Visoka tehnoloka kola
strukovnih studija , abac.Musa-Akhaze, N. (2012): Drying
characteristics of Cocoa beans using an artificial dryer, Journal
of Engineering and Applied Sciences, 194-197, London.
