При высокочастотном способе нагрева молекулы диэлектрика или полупроводника, помещенного в электрическое поле, поляризуются и вследствие этого стремятся ориентироваться в соответствии с направлением поля. Электрическое поле, создаваемое высокочастотной установкой, меняет свое направление несколько миллионов раз в секунду, столько же раз меняют свою ориентацию и молекулы. В результате внутримолекулярного трения материал нагревается равномерно по всей толщине.
Экспериментальные исследования процесса термической обработки какао-бобов с помощью высокочастотного нагрева, проведенные А. Т. Птушкиным, показали возможность создания установок непрерывного действия. Путем изменения настройки генератора в установке возможна быстрая смена режима. Точное соблюдение выбранного режима гарантирует равномерность обжарки и исключает пережог продукта. В процессе обжарки токами высокой частоты какао-бобы приобретают хорошие вкусовые качества, которые передаются готовому шоколаду.
Однако применение высокочастотного нагрева в производстве шоколада требует высокой квалификации рабочих по обслуживанию установок и большого расхода энергии.
Можно полагать, что интенсивный рост электрификации нашей страны наряду с подготовкой рабочих массовых профессий высокой квалификации позволит внедрить этот метод обжарки какао-бобов.
При использовании радиационного способа (ИК-нагрева) для обработки какао-бобов происходит проникновение тепловых лучей внутрь продукта, что способствует более равномерному распределению температуры и влажности по всему объему исследуемого продукта. Это позволяет интенсифицировать процесс обжарки и улучшить технологические свойства какао-бобов. Кроме того, данный метод обеспечивает непрерывность процесса обжарки.
Генераторами инфракрасного излучения могут быть лампы зеркального типа ИК мощностью 250 и 500 Вт (светлые излучатели) и темные излучатели в виде керамических или металлических плит, труб, нагреваемых до соответствующей температуры, проволоки с высоким удельным сопротивлением, а также керамических пластин, нагретых до температуры 600-1000°С.
Исследования показали, что радиационный способ нагрева какао-бобов в случае использования светлых излучателей приводит к улучшению качества какао-бобов по сравнению с другими способами термической обработки.
Инфракрасные лучи составляют значительную часть шкалы электромагнитных колебаний. Это излучение является результатом вращательных и колебательных движений молекул, при которых внешние электроны атомов и молекул становятся источниками излучения. Возникающие спектры лежат в близкой (коротковолновой) инфракрасной области (0,76-2,5 мкм). При поглощении инфракрасных лучей увеличивается интенсивность движения атомов материала, что приводит к нагреву тела.
Лучистая энергия частично поглощается телом, находящимся в поле ее действия, а частично отражается. Все диэлектрики, к которым относятся какао-бобы, обладают высокими значениями коэффициентов поглощения. Лучистый поток, падая на тело, частично проникает внутрь тела на некоторую глубину (0,1-7 мм), зависящую от длины волны световых лучей.
Основным преимуществом тепловой обработки материалов радиацией является значительное сокращение длительности процесса сушки, что обусловлено высокими коэффициентами теплообмена при обогреве излучением, улучшением качества какао-бобов как по химическим, так и по органолептическим показателям.
На рис. 36 дана принципиальная схема установки для радиационной обработки какао-бобов с зеркальными лампами 1 в качестве генераторов. Какао-бобы через загрузочные ворсунки 2 поступают на сетчатые транспортеры 3, находящиеся в поле действия инфракрасных лучей, и обжариваются до необходимого содержания сухих веществ.
Рис. 36. Схема установки для радиационной обработки какао-бобов с зеркальными лампами.
Обжаренные какао-бобы независимо от способа обжарки должны быть быстро охлаждены. В противном случае значительно возрастают потери какао-масла в результате диффузии в какаовеллу.