تكنولوجيا تصنيع الشوكولاته

عرفت شجرة الكاكاو في أمريكا الوسطى حيث كان سكان المكسيك الأصليون يستخدمون بذور الكاكاو المحمصة والمطحونة كشراب ذو طعم لذيذ، ثم انتشرت هذه الشجرة في أوربا بواسطة المستكشف كريستوف كولومبس الذي نقلها إلى أوربا عام 1519، حيث فتحت أول حانة لتقديم مشروب الكاكاو في لندن وذلك عام 1657.

تحمل شجرة الكاكاو عددا كبيرا من الثمار ذات الحجم الكبير والمجعدة والتي تمتاز بلونها الأصفر أو الأحمر أو الرمادي حيث تحتوي الثمرة الواحدة على 30 - 40 حبة، وتبدأ الشجرة إثمارها في العام الثالث أو الرابع وتستمر في الإنتاج لمدة خمسين عام.

لاقت هذه الشجرة رواجاً كبيرا حيث اتسعت زراعتها في أمريكا الوسطى وجزر الهند الغربية ثم انتقلت زراعتها إلى أفريقيا حيث تعد غانا من أولى الدول في إنتاج الكاكاو حيث بلغ إنتاجها ما يقارب 35% من الإنتاج العالمي، وهكذا انتشرت صناعة الكاكاو والشوكولاته في معظم دول العالم في بداية القرن الثامن عشر.

يبلغ الإنتاج العالمي نحو 1600000 رطل كاكاو سنويا، وبالإضافة لصناعة الشوكولاته يدخل الكاكاو في صناعة المستحضرات الطبية والتجميل .

المواد الأولية في صناعة الشوكولاته :

فولة الكاكاو - الحليب المجفف - السكر - الليسثين – الفانيليا اللوزيات.

فولة الكاكاو :

تجري على الثمار معاملات خاصة قبل أن تكون جاهزة للتصنيع وأهمها :

(1) الصفات الجيدة :

لقد تم وضع مواصفات عالمية بهدف تحديد جودة الثمار والبذور لتسهيل تداولها تجاريا وتحديد سعرها ومن أهم هذه الصفات ما يلي :

* أن تكون ذات حجم كبير بحيث لا يزيد عدد الحبوب في 1 كغ عن 160 حبة.

* التجانس في الحجم، سليمة غير متشققة خالية من الكسر.

* عدم التصاق الاندوسبيرم بالغلاف مع سهولة كسر الحبة باليد.

* خلوها من الروائح الغريبة أو غير المرغوبة ما عدا رائحة الكاكاو المميزة.

* ذات طعم دهني خفيف المرارة والغير حامضي.

(2) التركيب الكيميائي لحبة الكاكاو :

يختلف التركيب الكيميائي للحبوب المتخمرة عن تلك غير المتخمرة، حيث تتراوح نسبة زبدة الكاكاو من 52 - 55 %، ويمكن إيضاح التركيب الكيميائي لحبة الكاكاو في الجدول رقم (1) .

جدول رقم (1) يبين التركيب الكيميائي لحبة الكاكاو المتخمرة وغير المتخمرة.

بالإضافة لما سبق يجب ان تتصف فولة الكاكاو وفقا لمواصفات الأسواق العالمية بمجموعة من المواصفات التركيبية المتممة والتي يمكن ان نجملها في الجدول رقم (2).

الجدول رقم (2)

(3) تدريج حبوب الكاكاو :

يتم تسويق حبوب لكاكاو وفقا لأربع درجات، حيث يشترط في الدرجة الأولى أن لا تزيد نسبة الحبوب التالفة وغير المطابقة للمواصفات على 5%، وترتفع هذه النسبة تباعا في الدرجات الأدنى، وبشكل عام يتم استخدام الدرجات المرتفعة من فولة الكاكاو في الصناعة حيث يستعمل النوع Ariba - Bahia لإنتاج أفضل أنواع الكاكاو والشوكولاته.

(4) تحضير فولة الكاكاو :

يتم استخراج حبوب الكاكاو من الثمار حيث تجمع وتوضع في صناديق خشبية أو في حفر في الأرض مكشوفة وتغطى بأوراق شجر الكاكاو حيث تترك لتتخمر لمدة تتراوح بين 3 - 10 أيام، ويتم تقليب الحبوب بشكل يومي لتهويتها وتسريع عملية التخمر، حيث تتحول بعض السكريات إلى كحولات، ومع حدوث التحلل لجزء كبير من العفصات يخف الطعم القابض المر وفي النهاية يتغير لون الحبوب إلى البني الفاتح مع انخفاض حموضتها.

يجب ضبط عملية التخمر من حيث ظروفها ومدتها بشكل جيد حيث تؤدي زيادة مدة عملية التخمر إلى زيادة تحلل مكونات حبوب الكاكاو ويمكن أن يؤدي إلى حدوث التزنخ، بينما يؤدي اختصار مدة التخمر إلى اكتساب الكاكاو الناتج الطعم الحامضي.

تغسل الحبوب بشكل جيد بعد انتهاء فترة التخمر ثم تجفف ببطء بواسطة أشعة الشمس أو بواسطة التجفيف الصناعي، ثم تفرز وتعبأ في عبوات مناسبة وتخزن .

تهدف هذه العملية بشكل عام إلى تسهيل إزالة لب الثمرة عن أغلفتها وقتل حيوية البذور وإعطاء اللون والطعم والنكهة المرغوبة، حيث يبدأ التخمر عادة في لب الثمرة المحتوي على نسبة من السكريات وذلك بواسطة الخمائر حيث تتحول هذه السكريات إلى كحول وغاز ثاني أكسيد الكربون ثم تتم أكسدة الكحول إلى حمض الخليك بواسطة بكتريا حمض الخل مما يؤدي إلى رفع درجة الحرارة والتي يجب أن يتم ضبطها بواسطة التهوية بحيث تصبح ملائمة لنمو ونشاط الخمائر ولمنع نمو الأحياء الدقيقة غير الهوائية الضارة وكذلك لأكسدة التانينات.

تستغرق هذه المرحلة من التخمر ما يقارب اليومين وفي المرحلة اللاحقة من التخمر ترتفع درجة الحرارة إلى ما يقارب 50 م حيث تنشط عندها انزيمات الدياستاز محللة النشا في الحبوب إلى دكسترين وسكر، وتنتشر في الوقت نفسه الصبغات النباتية الموجودة في الخلايا غير النشوية إلى جميع أجزاء الحبوب ويتسرب التيوبروتين من أجزاء البذرة الداخلية إلى القشرة، ويتم أكسدة التانينات والصبغات بفعل أنزيم الأوكسيداز مما يؤدي إلى تغير اللون، وتنتهي عملية التخمر عندما تنخفض درجة الحرارة إلى 35 م.

أهم العمليات الأولية المساعدة في تصنيع الشوكولاتة :

كما ذكرنا سابقا فإن حبوب الكاكاو يتم تدرجها وفقا لأربع درجات وبالتالي فإنه عند تصنيع الشوكولاتة يجب اختيار الأنواع والدرجات التي تعطي إنتاجا جيدا سواء من حيث مسحوق الكاكاو أو من حيث زبدة الكاكاو مما يحتم علينا تنفيذ العمليات التي تجري على حبوب الكاكاو لتحويله إلى مسحوق وزبدة كاكاو بشكل جيد وبكفاءة عالية .

1. التنظيف :

تحتوي بذور الكاكاو الموردة إلى المصانع على نسبة من الشوائب التي لا بد من استبعادها وذلك بواسطة غربلتها بمجموعة من الغرابيل الهزازة بحيث تسمح ثقوبها بمرور الشوائب بينما يتم شفط النفايات الخفيفة والغبار بواسطة مروحة سحب تتوضع أعلى جهاز الغربلة، ثم تنقل بعد ذلك الحبوب عبر سير ناقل إلى مجمع ومنه تنقل بواسطة ناقلة كيلات إلى جهاز التحميص.

2. التحميص والجرش :

تعتبر هذه العملية ذات أهمية كبيرة في صناعة مسحوق الكاكاو، حيث يعمل التحميص على تجفيف القشرة الخارجية بحيث تصبح خفيفة الوزن وهشة مما يسهل كسرها وفصلها عن اللب، كما تساعد عملية التحميص على إظهار النكهة المميزة لمسحوق الكاكاو نتيجة تفاعل بعض مكونات الحبة تحت تأثير الحرارة وكذلك اختفاء رائحة بعض المواد الطيارة وبالتالي ظهور النكهة المرغوبة بالإضافة إلى أن عملية التحميص تعمل على القضاء على يرقات الحشرات إن وجدت بين الحبوب أو في داخلها .

تتكون المحمصة من اسطوانة معدنية مزودة من الأعلى بقمع تغذية ترفع الحبوب إليه بواسطة سير من الكيلات ويتم تنظيم نزول الحبوب إلى الاسطوانة حسب طاقتها الإنتاجية، حيث تقلب فيها مع إمرار تيار من الهواء الساخن تتراوح درجة حرارته من 100-120م وبالسرعة الملائمة حتى تتم عملية تحميصها فترتفع إلى قمة الاسطوانة حيث تصطدم بقرص التهشيم المعدني مما يؤدي إلى فصل القشور عن اللب ويتم التخلص منها بواسطة تيار من الهواء تولده مروحة ويتم جمعه في قمع خاص، تسقط الحبوب بفعل ثقلها النوعي إلى وعاء تقذف منه بفعل ضغط عال إلى صندوق تجميع الحبوب المقشورة والمحمصة.

يجب أن لا تزيد نسبة القشور المتبقية على 1% من وزن البذور وتبلغ نسبة الفقد في الوزن من 4-7% تستغرق المدة اللازمة لهذه العملية من 45 - 50 دقيقة.

تغذى الحبوب المقشورة من صندوق التجميع إلى اسطوانات الجرش والتي يبلغ عددها من أربع إلى خمس متراكبة تقل المسافة بينها من الأعلى إلى الأسفل حيث ينزل الناتج على غرابيل خاصة بهذه الاسطوانات بحيث يتم تدريج الجريش وفق نعومته إلى أربع درجات ناعم جدا - ناعم - خشن – خشن جدا .

يتم فصل الجنين بإمرار الحبوب على اسطوانة إزالة الأجنة لأن بقاءها يؤدي إلى تزنخ الشوكولاته، ثم يعبأ المجروش في العبوات المناسبة ويرسل إلى آلة الطحن والتنعيم .

3. الطحن والتنعيم :

تتم هذه العملية بواسطة اسطوانات التنعيم التي تعمل على تحويل الجريش إلى عجينة سائلة تسمى الماس، وتتألف وحدة التنعيم من ثلاثة اسطوانات إلى خمسة متوضعه فوق بعضها البعض بحيث تقل المسافة بين كل اسطوانتين تدوران باتجاهين متعاكسين باتجاه الأسفل، يجمع الجريش الذي تم تنعيمه على صورة عجينة لزجة القوام في صهريج مزدوج الجدران يسخن بواسطة البخار الساخن بهدف تحويل العجينة إلى سائل لزج القوام يحتوي على 40 % زبدة و60% بودرة كاكاو، ينقل بعدها السائل الناتج إلى صهاريج مزودة بمقلبات ومسخنة بالبخار حيث يتم رفع درجة حرارة السائل إلى 100 م لمدة 24 - 36 ساعة، وكما هو معروف فإن زيادة الحرارة المترافق مع التقليب الجيد يؤدي إلى زيادة نسبة الزبدة الناتجة.

4. فصل الزبدة عن الكاكاو :

يتم ذلك بواسطة طاحونة مسخنة بالبخار سعتها 1500 كغ حيث ينقل إليها الماس وترفع درجة حرارتها إلى 80 ويضاف إليها فحمات البوتاسيوم وقليل من حمض الستريك، يترك الماس مع التقليب مدة 24 ساعة حيث تبدأ عملية فصل الزبدة عن الكاكاو عندما يرفع الماس إلى المكبس الهيدروليكي لفصل الزبدة منه يصب الماس في قوالب المكبس والتي يتراوح عددها ستة قوالب بسعة 96 كغ، تعزل القوالب عن بعضها بواسطة مصاف فولاذية دقيقة مع إطار من نسيج صوفي يسمح بمرور الزبدة فقط حيث تنتج الدفعة الواحدة 6 أقراص وزن كل منها 8 كغ من الكاكاو وما تبقى فهو زبدة .

تستغرق عملية الكبس من 10 - 20 دقيقة تبعا لنسبة زبدة الكاكاو في الماس تؤخذ الزبدة بعد فصلها في صهاريج خاصة حيث تترك لترقد فيها مدة 24 ساعة ثم تبرد إلى درجة حرارة قريبة من التجمد ثم تعبأ في عبوات مناسبة وتخزن.

أهم الصفات الفيزيائية والكيميائية لزبدة الكاكاو :

* يجب أن تتراوح كثافتها على درجة حرارة 15م 0.970.

* نقطة الانصهار تتراوح بين 32 - 35 م.

* رقم التصبن 192 - 195.

* مكافئ تصبن 286 - 294.

* الرقم اليودي 35 - 42.

* معامل الانكسار على 60 م 1.400 .

* نسبة الغليسيريدات المشبعة 2.5 %.

* الغليسيريدات الأحادية 77 %.

* الغليسيريدات الثنائية 16 %.

* أوليين ثلاثي 0.4%.

5. طحن أقراص الكاكاو :

تتم بإمرار الأقراص خلال عدد من الاسطوانات تبعد عن بعضها بنسب متفاوتة مع ضرورة تبريد الاسطوانات بالماء بهدف المحافظة على صلابة المنتج ويتم في النهاية الحصول على بودرة الكاكاو التي يتراوح حجم حبيباتها ما بين 35 - 70 ميكرون، ثم تجري تعبئتها إما في عبوات صغيرة أو ضمن عبوات كبيرة الحجم.

قبل البدء بشرح خطوات تصنيع الشوكولاته يجب أن نستعرض أولا أحد المكونات الهامة الداخلة في تصنيع الشوكولاتة وهو السكر، وكما هو معروف فإن الشوكولاتة تعتبر من أهم تطبيقات السكر الغذائية حيث يقوم السكر بتعديل الطعم المر القابض الطبيعي للكاكاو ومسحوقه كما يعطي الشوكولاته قوامها المعروف.

وتعتمد الكمية المضافة من السكر على مقدار الحلاوة المقبولة من قبل المستهلكين حيث ثبت أن إضافة السكر بنسبة 50% يعطي الشوكولاتة طعما زائد الحلاوة غير مقبول من قبل الكثير من المستهلكين، كما تحدد الكمية المضافة من السكر تبعا للزوجة الشوكولاتة حيث تزداد لزوجتها بزيادة كمية السكر المضاف وبالتالي يجب تنعيم السكر بحيث تقل حجوم حبيباته عن 20 ملليمكرون وبذلك يضاف الليسثين لتقليل اللزوجة الناجمة عن زيادته، كما يجب استبعاد الماء عن المزيج منعا لتكون مستحلب غير مرغوب في صناعة الشوكولاتة، كما يجب أن تكون نقاوة السكر المستعمل عالية حيث يساعد ذلك على إعطاء شوكولاتة أفضل.

لا يتم تنعيم السكر إلى بودرة في صناعة الشوكولاتة في الحليب أثناء عملية تحضيرها بطريقة التفتيت والعجن بل يتم إضافته على صورته المتبلورة، حيث يتم تحويل بلورات السكر الطبيعية إلى بلورات دقيقة وفقا لما هو مرغوب وذلك عن طريق تركيز الحليب أولا حتى تصل نسبة المواد الصلبة به إلى 40% ثم يذاب السكر المتبلور النقي العادي فيه ويرفع تركيز المزيج بالتبخير تحت التفريغ إلى 90 % مواد صلبة ذائبة ثم يعجن بالكمية المطلوبة من سائل الكاكاو حيث يتبلور السكر الذائب تدريجيا مع الوقت، وتظهر أهمية العجن في تحريض سائل الكاكاو لتكوين نوى للحد الذي يشجع على تبلور السكر إلى بلورات دقيقة وبعدد كبير والتي يستمر تكونها حتى نهاية عملية تبخير معظم الماء.

خطوات تصنيع الشوكولاتة :

1. العجن :

يتم في حوض معدني أسطواني يثبت في قعره حجر مستدير من الغرانيت يعلوه حجران اسطوانيان، يتم ضبط دوران الأحجار السابقة وسرعتها بحيث يدور الحجر السفلي باتجاه معاكس لدوران الحجرين العلويين ويتم تسخين القاع بواسطة بخار الماء.

يضاف السكر أولا ثم الحليب ثم بودرة الكاكاو ثم تضاف الزبدة على دفعات مع استمرار العجن وقبل نهايته تضاف الفانيليا، تستغرق هذه العملية نحو 10 دقائق يتحول المخلوط بعدها إلى ما يشبه العجينة الكثيفة شبه المتجانسة.

يزود جهاز الطحن بجهاز سحب العجينة والذي هو عبارة عن ناقلة حلزونية تدفع بالعجينة إلى أوعية معدنية غير قابلة للصدأ.

2. التنعيم:

تتم هذه العملية بواسطة خمس اسطوانات معدنية توضع فوق بعضها البعض، مجهزة بنظام تبريد بالماء وأجهزة ضغط، ويتم تحديد المسافة بين الاسطوانات وكذلك سرعتها، تبلغ سرعة الاسطوانات 20 - 30 دورة في الدقيقة بحيث تزداد من الأسفل إلى الأعلى كما تقل المسافة بين الاسطوانات بالاتجاه نفسه.

تغذى العجينة إلى فتحة الاسطوانتين السفليتين ومن ثم ترتفع إلى الأعلى وهكذا إلى أن تصل إلى الفتحة الأخيرة العلوية المجهزة بسكين كشط تعمل على كشط الشوكولاته العالقة على الاسطوانة العليا لتفرغ في أوعية خاصة.

يمكن التحكم في نعومة الشوكولاتة الناتجة عن طريق التحكم في سرعة دوران الاسطوانات والمسافة بينهما والضغط الواقع عليها، وبشكل عام تعمل هذه العملية على زيادة نعومة حبيبات الشوكولاتة حيث تتحول من عجينة إلى ما يشبه المسحوق الصلب.

3. الخفق :

يتم في حوض أسطواني مزدوج الجدران تبلغ سعته من 500 - 600 كغ وقطره 1.5 م، يسخن بالماء الساخن أو البخار لضبط درجة حرارة الشوكولاتة فيه إلى 55 م.

تخفق الشوكولاتة داخل هذا الحوض بواسطة ثلاث اسطوانات مخروطية موجودة داخل قمع كبير تدور على محورها باتجاه واحد كما يوجد في أسفل الحوض ثلاثة سكاكين تقوم برفع الشوكولاتة من الأسفل إلى الأعلى لتغذية المخاريط، تستغرق عملية الخفق 72 ساعة يضاف الليسثين في نهايتها على دفعات.

تعتبر هذه العملية ذات أهمية كبيرة فهي تعمل على طرد جزء من رطوبة الشوكولاتة ومن أحماضها الطيارة التي تؤثر في حموضة الشوكولاتة، كما تعمل على زيادة نعومة الشوكولاتة وتجانسها، بالإضافة إلى إظهار نكهة الشوكولاتة الطبيعية وكرملة وتحليل جزء من السكر.

4. التعديل الحراري :

يتم في حوض أسطواني مزدوج الجدران بقطر 1.5 م يسخن بالماء الساخن أو البخار، يتم تزويد الجهاز بمحور عمودي يرتكز عليه خمسة أعمدة أخرى يوضع في نهاية كل منها صفيحة على شكل شبه منحرف تعمل على كشط الشوكولاتة العالقة على الجدران وتقليبها بشكل مستمر.

يتم تغذية الحوض بالشوكولاتة ويشغل جهاز التقليب مع تبريد المزيج بشكل تدريجي بواسطة الماء البارد حتى بدء تجمد الشوكولاتة ثم ترفع درجة حرارة الماء إلى 35 م ولمدة ساعتين حيث تصبح الشوكولاتة جاهزة للصب.

5. الصب:

يتألف جهاز الصب من ثلاثة أقسام، الأول سير نقل القوالب إلى القسم الثاني الذي يتألف من سير ناقل متعامد مع السير الأول يعمل على نقل القوالب إلى جهاز الصب، أما القسم الثالث فهو جهاز الصب الذي يتألف من حوض سعته 20 كغ مزدوج الجدران يسخن بالماء للمحافظة على الشوكولاتة سائلة على درجة حرارة 35 م، يتم تزويد حوض تغذية جهاز الصب بالشوكولاتة بواسطة أنابيب مزودة بصمامات ضبط لا تسمح بنزول إلا الكمية المطلوبة فقط من الشوكولاتة دون زيادة.

6. الرج أو التسوية :

تتم بواسطة جهاز الرج الذي يعطي اهتزازات ترددية بفعل محرك تعلوه قاعدة معدنية سميكة تتسع إلى 8 قوالب محمولة على نوابض معدنية قوية تساعد على عملية الرج والتي تستغرق في كل دفعة 5 دقائق، وتهدف هذه العملية إلى تسوية سطوح حبات الشوكولاتة وخلخلة الهواء وطرده من داخل القطعة.

7. التبريد:

يتم إدخال القوالب بعد صب الشوكولاتة فيها إلى نفق التبريد التي تتراوح درجة حرارته 0 - 6 م، ويتم ذلك بواسطة سير ناقل ويمكن التحكم بسرعة التبريد عن طريق التحكم بدرجة الحرارة وسرعة السير الناقل، تستغرق هذه العملية ما يقارب الساعة الواحدة بالمتوسط.

8. التعبئة :

تحمل قوالب الشوكولاتة بعد خروجها من البراد على سير هزاز بهدف تسهيل نزع حبات الشوكولاتة من القوالب حيث تقلب بشكل معكوس بعد مسافة من انتقالها مما يؤدي إلى سقوط الشوكولاتة منها على سير جلدي حيث تجمع وترسل إلى آلة التغليف حيث يتم تغليفها ثم تعبأ في عبوات مناسبة وتخزن بالتبريد إلى حين استهلاكها.