Процес розмелювання какаовели

1. Процес розмелювання какаовели, який включає: введення стисненого повітря в установку для вихрового оброблення, що має нижній розвантажувальний кінець і верхній випускний отвір; внесення в установку для вихрового оброблення какаовели, яка переноситься у введеному повітрі і переміщується до нижнього розвантажувального кінця камери, де принаймні частина какаовели подрібнюється до досягнення нижнього розвантажувального кінця, причому какаовела переміщується у повітрі всередині установки для вихрового оброблення без контактування з рухомими механічними частинами, вивантаження гранульованого продукту какаовели з нижнього розвантажувального кінця камери. 2. Процес за п. 1, де гранульована какаовела має середній розмір частинок у діапазоні від 1 мкм до 1000 мкм. 3. Процес за п. 1, де гранульована какаовела має середній розмір частинок менший ніж 60 мкм. 4. Процес за п. 1, де гранульована какаовела має середній розмір частинок менший ніж 25 мкм. 5. Процес за п. 1, який додатково включає використання гранульованого продукту какаовели як інгредієнта у виготовленні харчового продукту. 6. Процес за п. 1, який додатково включає виділення компонента з гранульованого продукту какаовели, вибраного з групи, що складається з екс 2 (19) 1 3 Галузь винаходу Даний винахід в основному стосується процесу розмелювання какаовели без рухомих механічних частин і гранульованого харчового продукту з неї. Передумови винаходу Какао-боби, або насіння плодів дерева какао, мають внутрішню частину або ядро, яке вкрите природно прикріпленою оболонкою. Після їхнього збирання сирі какао-боби можуть бути ферментовані протягом декількох днів, для того щоб могли відбутися біохімічні зміни, які допомагають розвинути аромат, зменшити гіркоту і зробити насіння темнішим. Потім боби висушують і шліфують (очищають). Оболонку (какаовелу) розламують (наприклад, механічно, за допомогою інтенсивного оброблення інфрачервоним нагріванням, і т.д.) і потім видаляють і відділяють ("провіюють") від ядер. Як правило, невелика, але все-таки помітна частина розламаних ядер залишається після провіювання з фракцією оболонки, або як прикріплені до і/або як слабко зв'язані з фрагментами оболонки. Какао-боби можуть бути попередньо обсмажені перед розламуванням і провіюванням. Альтернативно, дроблені ядра какао-бобів можуть бути окремо обсмажені після провіювання. Обсмажування допомагає удосконалити смак, аромат і колір шоколаду. Ядра какао-бобів є добре відомим джерелом олії какао та макухи, і їх обробляють у відомий спосіб, щоб екстрагувати ці та інші компоненти ядра. Однак какаовела також є потенційно цінним джерелом харчових поживних речовин і дієтичних матеріалів і містить дроблені ядра какао-бобів, оскільки відділення не є 100%. Какаовела містить, наприклад, поліфеноли (~1-2%), алкалоїди, такі як теобромін (~1-2%), вітаміни, такі як вітамін D, мінерали, такі як кальцій і фосфор, амінокислоти, а також розчинні і нерозчинні харчові волокна (~2530%), тощо. Сама какаовела також включає приблизно 6% жиру какаовели, а також містить какаожир та інші сполуки, пов'язані з будь-якою невеликою частиною ядер какао-бобів, все ще прикріплених до фракції оболонки після провіювання, і/або які інакшим чином супроводжують її. Обсмажену какаовелу також використовують для екстракції ароматів. Какаовелу використовують в ароматних напоях, виробництві какао та шоколаду, мульчі і добриві, та в кормах для великої рогатої худоби, тощо. Частка какаовели в какао-бобах може становити приблизно 12-15% від загальної маси бобів. Таким чином, сукупні кількості какаовели у технологічному обладнанні з високим об'ємом какао-бобів можуть стати суттєвими. Після відділення від ядер какао-бобів какаовелу переводять у форму макрочастинок, щоб допомогти подальшому обробленню, зберіганню та повторному використанню матеріалу оболонки. Традиційне механічне розмелювання какаовели звичайно використовує рухомі частини для здійснення розтирання какаовели. Застосовувані у да 95893 4 ний час системи для розмелювання оболонки включають, наприклад, лопатеві млини, пальцеві млини, диференціальні млини, тощо. Какаовела є надзвичайно абразивною, що робить її розмелювання складним і підвищує спрацьовування частин обладнання, які контактують з нею. Як результат, механічне розмелювання какаовели є надзвичайно дорогим у показниках утримання і технічного обслуговування механізмів. Механічне розмелювання також сприяє виробленню локального тепла і утворенню неконтрольованих ділянок місцевого перегріву,а також підвищенню загальної температури у подрібненому продукті какаовели. Інтенсивне тепло або надмірно підвищена температура, створювані в какаовелі під час механічного перемелювання, руйнують або погіршують поживні речовини та інші бажані компоненти, присутні у какаовелі. Локальне та загальне нагрівання какаовели, викликане її механічним розмелюванням, звичайно не піддається контролю. Крім того, як показано, невелика частина ядер какао-бобів утримується і/або іншим чином залишається слабко зв'язаною з фракцією фрагментів оболонки, утвореною в процесі провіювання. Розтоплений жир цієї частини ядер какао-бобів, що утримуються на какаовелі, разом із самою какаовелою може блокувати традиційну систему механічного розмелювання. Тому керування ароматом продукту для механічно розмеленої какаовели, як правило, є нездійсненним. Значні кількості какаовели залишаються не розмеленими і не використовуються повторно, і замість цього з ними обходяться як з непотрібним побічним продуктом. Необхідними є поліпшені і нові пристрої для подрібнення какаовели у промисловому масштабі, які зменшують деградуючий вплив тепла на продукт та витрати на утримання і технічне обслуговування обладнання. Даний винахід спрямований на вищезазначену та інші потреби в ефективний та економічно здійсненний спосіб. Стислий виклад винаходу Даний винахід передбачає процес розмелювання какаовели у харчові гранульовані продукти без необхідності використовувати рухомі механічні частини, щоб спричинити розтирання какаовели. В одному втіленні передбачений процес приготування розмеленої какаовели, в якому стиснене повітря вводять в установку для вихрового оброблення. Ця установка може включати камеру для створення в ній завихрення, що включає секцію у формі зрізаного конуса, в якій повітря переміщується у низхідному напрямку крізь камеру, включаючи конічну секцію, до її нижнього кінця. Повітря, досягаючи нижнього кінця, тече назад вгору і виходить з камери через випускний отвір. Какаовелу вносять в установку для вихрового оброблення, і вона переноситься у введеному повітрі, переміщуючись у низхідному напрямку крізь установку для вихрового оброблення. Принаймні частина какаовели подрібнюється до досягнення нижнього розвантажувального кінця. Розмелений 5 продукт какаовели, одержаний з використанням вихрового оброблення, відповідно до втілень, наведених тут, знаходиться у формі сухого тонко диспергованого плинного порошку або гранульованого матеріалу. Він є стійким при зберіганні, і його легко транспортувати та зберігати. У подальшому втіленні одночасно з какаовелою у блок вихрового оброблення необов'язково можуть бути внесені додаткові харчові інгредієнти, щоб забезпечити продукт типу гранульованої основи какао. Наприклад, в установці для вихрового оброблення разом із какаовелою можуть бути гомогенно змішані і подрібнені різні сухі плинні сипкі інгредієнти, які звичайно використовують в основі какао або шоколаду, такі як підсолоджувальні речовини, какао-порошок і/або сухі речовини молока. Оскільки какаовелу подрібнюють в установці для вихрового оброблення без її контактування з рухомими механічними частинами, механічне навантаження на саме помольне обладнання та теплове навантаження на какаовелу значно зменшуються або виключаються. Підвищене спрацьовування частин та пов'язані з цим великі витрати на технічне обслуговування, з якими стикаються у звичайних подрібнювальних установках, використовуваних для какаовели, значно зменшується або уникається. У даному винаході можна досягнути більших рівнів зменшення розміру частинок какаовели без спрацьовування подрібнювальних частин, що стає обмежуючим фактором. В одному втіленні гранульована какаовела, одержана за допомогою вихрового оброблення, має середній розмір частинок менший ніж 1000 мкм, і він може знаходитися у діапазоні від приблизно 1 мкм до приблизно 1000 мкм. Зокрема, гранульована какаовела може мати середній розмір частинок менший ніж приблизно 60 мкм, конкретніше, менший ніж 30 мкм, і навіть більш конкретно, менший ніж приблизно 25 мкм. Останній згаданий діапазон розміру частинок є значно тоншим, ніж для промислового какао-порошку, одержаного з ядер какао-бобів. Ці частинки дрібного розміру забезпечують вигідні сенсорні властивості, наприклад, там, де мають намір або бажають використовувати розмелену какаовелу як замінник какао-порошку або сухих речовин какао. Це також допомагає у втіленнях, де екстракцію поживної речовини або екстракцію аромату обсмаженої оболонки мають намір проводити на розмеленій какаовелі. Завдяки збільшеній площі поверхні тонко розмеленого матеріалу можна досягнути вищого виходу екстракції. У розмеленій какаовелі, одержаній з використанням вихрового оброблення згідно з наведеними тут втіленнями, суттєво зберігався вміст поживних і дієтичних речовин. Коротка тривалість операції вихрового розмелювання (наприклад, 210 секунд) і відсутність вироблення локального тепла під час розмелювання допомагає у збереженні бажаних харчових та функціональних аспектів какаовели. Також всередину установки для вихрового оброблення під час оброблення какаовели можна вводити стиснене повітря низької температури або не підігріте стиснене повітря, щоб мінімізувати або уникнути погіршення характерис 95893 6 тик поживних речовин какаовели, спричиненого нагріванням, під час подрібнювальної обробки. Альтернативно, какаовела може бути оброблена нагрітим повітрям всередині установки для вихрового оброблення у контрольований спосіб, ефективний для виявлення бажаних ароматичних сполук всередині матеріалу какаовели під час розмелювання. Цей ефект може бути бажаним, наприклад, там, де розмеленою какаовелою необхідно замінити традиційний какао-порошок, одержаний з ядер какао-бобів. В іншому втіленні стиснене повітря може бути охолоджене перед введенням до установки для вихрового оброблення. Використання охолодженого повітря може бути бажаним, щоб допомогти у збереженні цінних або корисних компонентів або сполук у матеріалі какаовели, які мають більшу чутливість до умов підвищеної температури. Процес за даним винаходом звичайно є застосовним до всіх без обмеження типів какаовели. Наприклад, він може бути застосований до какаовели, одержаної з обсмажених або необсмажених какао-бобів або їхніх сумішей. Він також може бути застосований до какаовели, одержаної з ферментованих або неферментованих какао-бобів або їхніх сумішей. Однак у залежності від кінцевого використання, запланованого для гранульованого продукту какаовели, може бути переважним вибір для оброблення певних типів какаовели у порівнянні з іншими. Наприклад, якщо гранульований продукт какаовели заплановано використовувати як домішку або інгредієнт у харчовому продукті, переважною є обсмажена і/або ферментована какаовела, оскільки вона має тенденцію розвивати більший аромат, присмак і колір, сумісні з харчовими застосуваннями. Ці застосування можуть включати екстракцію ароматичних речовин з розмеленої какаовели. Альтернативно, якщо є бажаним виділити корисні поживні, лікарські і/або пов'язані зі здоров'ям сполуки з гранульованого продукту какаовели, наприклад, за допомогою екстракційного процесу, краще використовувати неферментовану і/або необсмажену какаовелу, оскільки вона схильна зберігати вищі концентрації певних природних сполук, що становлять інтерес у цьому відношенні. Розмелений продукт какаовели, і зокрема, розмелений обсмажений продукт какаовели, має сенсорні і функціональні характеристики, придатні для приготування або ароматизації харчових продуктів або напоїв. Наприклад, розмелений продукт какаовели сам по собі і/або екстракти ароматів, одержані з нього, можуть бути використані у виробництві шоколаду або композицій шоколаду, та у приготуванні харчових продуктів і напоїв, що їх включають. Наприклад, він може бути використаний як замінник, частково або повністю, какаопорошку і/або сухих речовин какао у кондитерських виробах, таких як шоколад; харчових продуктах, що включають композиції шоколаду, наприклад, у формі інгредієнта основної маси, наповнювачів, глазурування; і какао-напоях. Какаовела, одержана з використанням вихрового оброблення відповідно до втілень даного винаходу, також є джерелом цінних поживних і дієти 7 чних речовин, які можуть бути екстраговані або іншим чином виділені у концентрованій формі. Наприклад, компоненти какаовели, що зберігаються в розмеленій оболонці, такі як поліфеноли (наприклад, проціанідини), алкалоїди, такі як теобромін, вітаміни, такі як вітамін D, жир какаовели (~6%), жир ядер какао-бобів, що залишилися включеними до фракції какаовели після провіювання, мінерали, такі як кальцій та фосфор, амінокислоти, а також розчинні та нерозчинні харчові волокна, окремо або як їхня суміш, можуть бути виділені з розмеленої какаовели для використання у формі концентрату. Наприклад, форму концентрату компонента какаовели можна використовувати як домішку або інгредієнт при приготуванні харчових продуктів, або як біологічно активний додаток або нутрицевтичний продукт, або як фармацевтичний препарат, або лікарський засіб або додаток, тощо. Стислий опис креслень Інші особливості та переваги даного винаходу стануть очевидними з наступного детального опису переважних втілень винаходу з посиланнями на креслення, в яких: фігура 1 є блок-схемою способу оброблення какаовели і необов'язкового використання її розмеленого продукту у харчовій промисловості згідно з втіленням даного винаходу; фігура 2 є схемою системи, корисної для вироблення розмеленої какаовели згідно з втіленням даного винаходу; фігура 3 є виглядом у поперечному перерізі циклонної секції, використовуваної у технологічній установці, проілюстрованій на фігурі 2; фігура 4 є схемою системи, корисної для вироблення розмеленої какаовели згідно з іншим втіленням даного винаходу. Деталі, зображені на фігурах, не обов'язково накреслені у масштабі. Елементи з аналогічними номерами на різних фігурах являють собою аналогічні компоненти, якщо не зазначене інше. Детальний опис винаходу Переважні втілення винаходу будуть описані нижче з конкретним посиланням на унікальний процес приготування розмеленої какаовели, придатної для використання у виробництві харчових продуктів, таких як шоколад або продукти, що містять шоколад, без використання або потреби у рухомих механічних частинах. Як буде оцінено, даний винахід забезпечує багато переваг і вигод у порівнянні з традиційними технологіями механічного розмелювання, застосовуваними до какаовели, наприклад, зменшені витрати на технічне обслуговування обладнання, поліпшену якість продукту, посилене керування технологічним процесом над характеристиками продукту і зменшену потребу в обробленні та видаленні відходів. Для цілей даного винаходу терміни "гранульована" або "сипка" стосуються вільно плинної маси невеликих дискретних твердих частинок. Для цілей даного винаходу терміни "розмелювання" і "подрібнення" використовують як рівнозначні, і вони стосуються дроблення, розтирання, шліфування, стирання або тертя частинок, щоб розбити їх на менші частинки і/або вивільнити менші час 95893 8 тинки, і включає механізми, що включають контакт між рухомими частинками і/або між рухомою частинкою та статичною поверхнею. "Розмелена" або "подрібнена" частинка є продуктом такого оброблення. Терміни "сухий" або "з низьким вмістом вологи", які використовують тут як рівнозначні в контексті гранульованих або сипких матеріалів, означають, що матеріал містить менше ніж приблизно 14% загальної вологи. Що стосується фігури 1, у цьому не обмежуючому ілюстрованому втіленні проілюстрований процес 10 розмелювання какаовели у системі, яка не використовує рухомі механічні частини, щоб спричиняти розтирання какаовели на дуже дрібнодисперсний порошок або гранульовану форму. Одержують какаовелу (етап 1), потім какаовелу піддають подрібнювальному обробленню, що зменшує розмір частинок, для забезпечення гранульованого матеріалу какаовели (етап 2), і одержаний у результаті гранульований продукт матеріалу какаовели роблять доступним для додаткового використання у виробництві харчових продуктів або приправ, або використовують як життєздатне джерело корисних ароматичних або пов'язаних зі здоров'ям сполук, які можуть бути виділені з неї (етап 3). Посилаючись зараз на фігури 2-4, нижче обговорюються деталі типового розташування обладнання і процес його експлуатації для проведення подрібнення какаовели, як показано на етапі 2 на фігурі 1. Що стосується фігури 2, там показана типова система 100 для виконання подрібнення вихідною матеріалу 102, що містить какаовелу, відповідно до втілення процесу за даним винаходом. Циклон 101 є структурною камерою, що складається з двох секцій, які сполучаються плинним середовищем: верхньої циліндричної камери 103, що визначає порожнину 104; і нижньої камери 105 у формі зрізаного конуса, що визначає порожнину 106. Як верхня, так і нижня камери є кільцевими структурами, в яких суцільна стінка або корпус оточують внутрішній простір. На цій ілюстрації верхня камера 103 має, як правило, постійний діаметр поперечного перерізу, тоді як нижня камера 105 всередині сходить на конус у напрямку свого нижнього кінця 112. У не обмежуючому втіленні кут конусності  (альфа) нижньої камери 105 може змінюватися від приблизно 66 до приблизно 70 градусів (див. фігуру 3). Для цілей даного винаходу термін "камера" означає структуру, яка оточує відсік, порожнину або простір більше ніж з одного боку. Стиснене повітря 116 і какаовелу 102 окремо вводять у циклон 101 біля верхньої камери 103. Оброблену какаовелу, що має зменшений розмір частинок у порівнянні з какаовелою. яку подають до технологічної установки, вивантажують як твердий сипкий матеріал 113 із нижнього кінця 112 циклона 101. На цій ілюстрації твердий сипкий матеріал 113 є розмеленою какаовелою. Показаний необов'язковий клапанний механізм 111, такий як поворотний клапан або поворотний повітряний замок, який дозволяє вилучення висушеного, розмеленого матеріалу какаовели з циклона без переривання безперебійної експлуатації системи і 9 який мінімізує витік введеного повітря з циклона 101. Альтернативно, на нижньому кінці 112 циклона 101 може бути встановлений порожнистий циліндричний подовжений вал (не показаний), щоб допомогти спрямувати гранульований продукт у резервуар абощо, розташований під циклоном. За відсутності клапанного механізму біля нижнього кінця 112 циклона 101 стиснене повітря, введене у циклон, буде також просочуватися з циклона 101 крізь отвір 111 біля нижнього кінця 112 циклона. Цю додаткову втрату повітря може бути необхідним компенсувати швидкістю подачі повітря на впуску, щоб підтримати бажані умови тиску повітря всередині циклона, наприклад, шляхом її достатнього підвищення для компенсації втрати повітря, яка має місце як з дна циклона, так і з потоком відпрацьованого газу 114. Повітря і, можливо, деяка невелика кількість парів вологи, що вивільняються з вихідного матеріалу какаовели під час оброблення всередині циклона 101, випускаються як відпрацьовані гази 114 з циклона через рукав 107 і витяжний канал 109. Під час оброблення у циклоні з вихідного матеріалу може вивільнятися деяка незначна кількість легких уламків, і вони можуть бути видалені з потоком відпрацьованого газу 114. Потік відпрацьованого газу 114 необов'язково може бути відфільтрований від частинок і/або промитий, щоб видалити леткі сполуки або інші сполуки, наприклад, використовуючи окремий скруберний модуль, наприклад, скрубер насадкового типу, перед тим, як випустити його в атмосферу (див. наприклад, фігуру 4, деталь 1141). Пристрій для просіювання 115 описаний більш детально нижче. Щоб ввести стиснене повітря 116 у циклон 101, механізм нагнітання повітря 121, такий як повітродувка або повітряний компресор, генерує потік стисненого повітря з великим об'ємом і високою швидкістю, який проводять за допомогою повітроводу 125 крізь модуль оброблення повітря, показаний як блок нагрівання 123 на фігурі 2, і звідти він входить у верхню камеру 103 циклона 101. Стиснене повітря 116 перед введенням у циклонний блок 101 може бути нагріте (фігура 2), або альтернативно, воно може бути охолоджене, щоб допомогти зберегти цінні компоненти, які можуть бути чутливими до нагрівання (фігура 4), або може залишатися при температурі навколишнього середовища (не нагрітим). Наприклад, під час оброблення какаовели всередину установки для вихрового оброблення може бути введене стиснене повітря з температурою навколишнього середовища або охолоджене до низької температури (наприклад, < приблизно 30°С (77°F)), щоб мінімізувати або уникнути погіршення характеристик поживних речовин какаовели, спричиненого нагріванням, під час подрібнювальної обробки. Альтернативно, повітря, яке подають, перед введенням до установки для вихрового оброблення може бути нагріте у контрольований спосіб, ефективний для виявлення бажаних ароматичних сполук (наприклад, аромату обсмажених зерен) всередині матеріалу какаовели під час розмелювання. Для цілей даного винаходу термін "нагріте повітря" стосується повітря, нагрітого до температури, ви 95893 10 щої ніж температура навколишнього середовища, наприклад, вищої ніж приблизно 30°С. Термін "стиснене нагріте повітря" стосується повітря, яке має обидві ці характеристики. Термін "охолоджене повітря" стосується повітря, нагрітого до температури, нижчої ніж температура навколишнього середовища, і термін "стиснене охолоджене повітря" стосується повітря, яке має обидві ці характеристики. Термін "стиснене повітря" стосуються повітря, стисненого до піску, вищою ніж атмосферний тиск, наприклад, вище ніж 760 мм рт. ст. абсолют2 ною тиску (14,7 фунтів/дюйм абсолютного тиску). Стиснене повітря 116 вводять у порожнину 104 циклона 101 в основному по дотичній до внутрішньої стінки 108 верхньої камери 103. Це можна зробити, наприклад, спрямовуючи потік повітря 116 до чисельних отворів 120 (наприклад, від 2 до 8 отворів), розташованих скрізь по колу і забезпечених крізь стінку 108 верхньої камери 103, крізь яку входить потік стисненого повітря. Відбивачі 122 можуть бути встановлені на внутрішній стінці 108 верхньої камери 103 для відхилення вхідного потоку стисненого повітря у напрямку, по суті дотичному до внутрішньої стінки 108, відповідно до розташування, яке було описане, наприклад, у публікації заявки па патент США № 2002/0027173 А1, описи якої включені сюди за допомогою посилання. Стиснене повітря може бути введене у верхню камеру 103 циклона 101 у напрямку проти годинникової стрілки або за годинниковою стрілкою. Введене повітря 10, як правило, далі може бути циклонно стиснене у порожнині 104 і порожнині 106. Через відцентрові сили, присутні у циклонному середовищі, вважають, що тиск ближче до зовнішніх країв порожнини 106 є суттєво вищим за атмосферний тиск, тоді як тиск ближче до центральної осі порожнини 106 є нижчим за атмосферний тиск. Як показано на фігурі 3, як не обмежуючій ілюстрації, після введення у верхню камеру 103 стиснене повітря 116 рухається по спіралі або поширюється іншим способом, як правило, вздовж по широкому низхідному шляху, як вихор 13 крізь верхню камеру 103 і нижню камеру конусоподібної форми 105, поки не досягає її нижнього кінця 112. На цій ілюстрації біля нижнього кінця 112 порожнини 106, визначеної внутрішніми стінками 123 нижньої камери 105, низхідний напрямок руху повітря змінюється на протилежний, і повітря (та будь-які пари вологи, що виділяються з вихідного матеріалу під час оброблення всередині циклона 101) завихрюється назад вгору як менший вихор 15, звичайно всередині більшою вихору 13. Менший вихор 15 рухається назад вгору з нижнього кінця 112 нижньої камери 105 у центральну зону 128, розташовану безпосередньо біля центральної осі 129 циклона 101 і звичайно всередині більшого вихору 13. Менший вихор 15 рухається у висхідному напрямку, поки не вийде з камери через рукав 107 і далі через витяжний канал 109. Пристрої, що руйнують вихор (не показані) необов'язково можуть бути поміщені нижче або всередині нижнього кінця 112, щоб сприяти переходу більшого вихору 13 у менший вихор 15. Відомі різні пристрої для циклонів для руйнування вихо 11 ру, такі як внесення коробчатої камери на дно конусоподібної камери. Какаовелу 102 окремо вносять у верхню камеру 103. Внесена какаовела 102 падає під дією сили тяжіння вниз у порожнину 104, поки вона захоплюється повітряним вихором 13 усередині циклона 101. Какаовелу 102 переважно вносять у верхню камеру 103 у такій орієнтації, що вона падатиме у циклонний вихор 13, створюваний всередині циклона 101, де він розташований у просторі між рукавом 107 і внутрішньою стінкою 108 верхньої камери 103. Такий спосіб подачі служить мінімізації кількості какаовели 102, яка початково може впасти у найбільш віддалені внутрішні або зовнішні радіальні частини вихору, де циклонні сили, яких зазнає завантажений матеріал, можуть бути нижчими. Захоплена какаовела перемішується у вихорі 13 повітря, що рухається по спіралі або іншим чином поширюється у низхідному напрямку крізь нижню камеру 105, поки не досягне нижнього кінця 112 нижньої камери 105. Під час цього протоку у низхідному напрямку ефекти подрібнення матеріалу какаовели можуть мати місце у різний час і в різних місцях протягом протоку матеріалу какаовели у низхідному напрямку крізь циклон. Не бажаючи бути зв'язаними будь-якою теорією, вважають, що сили, зумовлені градієнтом тиску та коріолісові сили, кавітаційні вибухи та взаємодії зіткнення між шматочками або частинками какаовели, захопленими високошвидкісним циклонним стисненим повітрям, можуть бути дуже руйнівними для фізичної структури цього матеріалу какаовели. Альтернативно або на додачу до цього відцентрова сила вихору може з силою переміщувати матеріал какаовели проти внутрішніх стінок 108 і 123 камери. Ці форми тертя, окремо або у поєднанні, або інші форми тертя, що можуть мати місце всередині циклона, які можуть бути не повністю зрозумілими, спричиняють дроблення (подрібнення) какаовели, яке відбувається одночасно з будь-яким її висушуванням. У результаті під час переміщення матеріалу какаовели з верхньої камери 103 вниз до нижнього кінця 112 нижньої камери 105 матеріал какаовели фізично обробляють у вигідний спосіб. Блок 101 не вимагає механічних рухомих частин для здійснення подрібнення матеріалу какаовели. У подальшому втіленні винаходу випущений твердий сипкий продукт 113 може бути просіяний, наприклад, з використанням сита, такого як просіювач або інший придатний механізм 115 для сортування/класифікації частинок, щоб сортувати і відділити високодисперсну фракцію розмеленого матеріалу какаовели 1130 у твердому сипкому продукті 113, яка має розміри частинок, що відповідають критеріям розміру, таким як величина, менша за визначений розмір, що є придатною для оброблення після подрібнення, від більш грубої фракції продукту 1131. Грубіша (що перевищує номінальний розмір) фракція продукту 1131 необов'язково може бути знову спрямована у верхню камеру циклона для додаткового оброблення в ній. Для механічного транспортування грубішого матеріалу, спрямованого назад до пристрою завантаження сировини 127 або інших завантажуваль 95893 12 них пристроїв у верхній камері 103 циклона 101, міг бути використаний конвеєр (не показаний). Пристроєм завантаження сировини 127 також може бути похилий конвеєр, шнековий живильник, тощо (дивіться, наприклад, фігуру 4, деталь 1270), який транспортує матеріал какаовели 102 у камеру 104 циклона 101 біля верхньої камери 103. Буде оцінено належним чином, що рукав 107 може регульовано переміщуватися вгору і вниз у різні вертикальні положення всередині циклона 101. Взагалі, чим нижче рукав 107 розташований відносно порожнини 106, тим меншим є сукупний загальний об'єм циклона 101, який доступний для циркуляції повітря. Оскільки об'єм введеного повітря залишається постійним, таке зменшення об’єму викликає швидший потік повітря, спричиняючи більший циклонний ефект по всій порожнині 106 і, отже, спричиняючи довшу циркуляцію матеріалу, що має бути подрібнений, у камері 104 та порожнині 106. Підйом рукава 107, як правило, має протилежний ефект. Вертикальне положення рукава 107 може бути відрегульоване для даної сировини та умов експлуатації, щоб поліпшити ефективність процесу та вихід продукту. На витяжному каналі 109 також може бути забезпечений регулятор тяги 126, щоб контролювати об’єм повітря, дозволений для витікання з центральної зони з низьким тиском порожнини 106 у навколишню атмосферу, який може впливати на циклонні швидкості і градієнти сили всередині циклона 101. Крім необов'язковою регулятора тяги, блок 101 звичайно не потребує для роботи ніяких рухомих частин, і особливо стосовно виконання подрібнювальної дії, яка відбувається всередині блока. Безперервно завантажуючи матеріал какаовели 102 у циклон 101, одержують безперервний обсяг випуску подрібненого матеріалу какаовели 113. Не обмежуючим прикладом промислової установки, яка може функціонувати безперервно, відповідно до процесів за даним винаходом, є установка WINDHEXE, виготовлена Vortex Dehydration Systems, LLC, Hanover, Мериленд, США. Опис такого типу установки викладений у публікації заявки на патент США №2002/0027173 А1, опис якої включений сюди у своїй повноті за допомогою посилання. Циклонна система 100 забезпечує механічну енергію для подальшого роздроблення та гранулювання внесеної какаовели. Подрібнений матеріал какаовели 113 (1130). що виходить з циклону 101, демонструє форму плинного твердого сипкого типу, який може бути порошкоподібним матеріалом. Крім того, виразне і значне зменшення розміру частинок впливає на какаовелу 102 у формуванні гранульованого матеріалу какаовели у циклоні 101 системи 100 без необхідності контактування з цією метою какаовели з будь-якими рухомими механічними частинами, що зменшує потреби в технічному обслуговуванні та очищенні обладнання. Технологічна установка 101 може залишатися відносно чистою та охайною, оскільки матеріал какаовели не має тенденції до прилипання у вигляді залишку до внутрішніх стінок технологічної установки, використовуваної для подрі 13 бнення його у гранульовану форму. Це може полегшити будь-яке бажане перенастроювання для оброблення різних типів завантажувального матеріалу в межах тієї самої установки. В одній схемі процесу для оброблення какаовели стиснене повітря може бути подане у циклон під тиском в діапазоні від приблизно 0,7 до приб2 лизно 7 кг/см (від приблизно 10 до приблизно 100 2 фунтів/дюйм ), зокрема, від приблизно 2,8 до при2 близно 4,2 кг/см (від приблизно 40 до приблизно 2 60 фунтів/дюйм ), і конкретніше, від приблизно 3,2 2 до приблизно 3,9 кг/см (від приблизно 45 до при2 близно 55 фунтів/дюйм ). Об'ємна швидкість введення стисненого повітря у циклон знаходиться у діапазоні від приблизно 850 до приблизно 17000 3 м /годину (від приблизно 500 до приблизно 10000 кубічних футів/хвилину), зокрема, від приблизно 3 1275 до приблизно 3400 м /годину (від приблизно 750 до приблизно 2000 кубічних футів/хвилину), і конкретніше, від приблизно 1360 до приблизно 3 2040 м /годину (від приблизно 800 до приблизно 1200 кубічних футів/хвилину). Швидкість подачі какаовели може варіювати, але, як правило, може знаходитися у межах від приблизно 0,45 до приблизно 136 кг/хвилину (від приблизно 1 до приблизно 300 фунтів/хвилину), зокрема, від приблизно 22,6 до приблизно 68 кг/хвилину (від приблизно 50 до приблизно 150 фунтів/хвилину) для циклона з діаметром від приблизно 0,3 до приблизно 3 метрів (від приблизно 1 до приблизно 10 футів) (максимальний). Діаметр циклона може становити, наприклад, від приблизно 0,3 до приблизно 3 метрів у діаметрі, зокрема, від приблизно 0,3 до приблизно 1,8 метрів у діаметрі. Температура стисненого повітря, яке подають у циклон 101, як правило, може знаходитися у діапазоні від приблизно 0°С до приблизно 150°С (від 32°F до 302°F), за умови, що дотримуються інших пов'язаних із температурою обмежень, викладених тут. В одній необмежуючій схемі процесу для оброблення какаовели введення стисненого повітря у циклон 101 включає подачу стисненого нагрітого повітря у циклон при температурі, ефективній для виявлення бажаних ароматичних сполук у какаовелі, які доповнюють застосування розмеленого продукту для заміни какао-порошку. Для цього втілення нагріте повітря звичайно вводять у циклон при температурі в діапазоні від приблизно 0°С до приблизно 150°С (від 32°F до 302°F), зокрема, від приблизно 49°С до приблизно 135°С (від 120°F до 275°F), конкретніше, від приблизно 121°С до приблизно 132°С (від 250°F до 270°F). Як зазначено раніше, можуть бути бажаними нижчі або вищі температури повітря процесу, в залежності від наміченого використання какаовели. При температурах повітря нижчих ніж приблизно 49°С (120°F), зокрема, за умов високої відносної вологості навколишнього середовища, какаовела може мати тенденцію до прилипання або скупчення всередині циклона, якщо тільки стиснене повітря також не осушують перед тим, як його вводять у циклон. По мірі того, як температура повітря підвищується, повітря, як правило, має більшу водну ємність, і цього сценарію легше уникнути. Як зазначено, якщо температура повітря є 95893 14 занадто високою, какаовела або її бажані компоненти можуть бути ушкоджені або погіршені під дією тепла. Відносно короткотривалий час перебування всередині вихрового пристрою, необхідний для розмелювання какаовели, і відносно низькі температури процесу, які можуть бути використані, допомагають у збереженні бажаних харчових та функціональних аспектів какаовели. В одному втіленні після внесення какаовели у циклон гранульований продукт з неї вивантажують з технологічної установки в межах приблизно 15 секунд, зокрема, в межах від приблизно 2 до приблизно 10 секунд, і конкретніше, в межах від приблизної до приблизно 5 секунд. Леткі компоненти також можна обробляти, проводячи витяжну трубу циклона через скруберну секцію, тощо, після того, як вона вийде з циклонної секції. Традиційне розмелювання звичайно використовує рухомі частини для здійснення розтирання матеріалу, яке сприяє виробленню локального тепла. Інтенсивне тепло або надмірно підвищена температура можуть збільшити ризик погіршення бажаних харчових і/або функціональних особливостей какаовели. Какаовела може бути внесена у циклон 101 у сухому або вологому (мокрому) стані. Переважно її вносять у сухому стані. В одному втіленні какаовела, використовувана як завантажувальний матеріал процесу подрібнення, при внесенні у циклон 101 системи 100 звичайно містить від приблизно 1% до приблизно 14% вологи, зокрема, від приблизно 1% до приблизно 8%. Подрібнена какаовела, одержана з цього процесу, звичайно містить від приблизно 1% до приблизно 14% вологи. Що стосується фігури 4, стиснене повітря 116 перед введенням у блок циклонного оброблення 101 може бути попередньо нагріте або попередньо охолоджене. Наприклад, у деяких застосуваннях може бути бажаним зберегти певні чутливі до нагрівання компоненти або сполуки, присутні у какаовелі, під час оброблення у блоці вихрового оброблення. Як показано на фігурі 4, система 100 дозволяє спрямування стисненого повітря через охолоджувач повітря 1232, призначений знижувати температуру стисненого повітря перед його введенням у блок циклонного оброблення 101. В одному втіленні температуру стисненого повітря знижують, використовуючи охолоджувач повітря 1232, до температури, нижчої ніж температура навколишнього повітря (тобто температура зовнішнього повітря). Наприклад, температура стисненого повітря перед введенням у блок циклонного оброблення може бути знижена до приблизно 10°С (50°F) або нижче, і зокрема, до приблизно 4,5°С (40°F) або нижче. Як зазначено, може бути необхідним осушення стисненого повітря перед його введенням у циклонну секцію за умов високої відносної вологості (наприклад, відносної вологості вищої ніж 50%), щоб гарантувати, що завантажувальний матеріал ("какаовела") може бути розтертий у гранульовану форму і не буде накопичуватися у вигляді липкої маси всередині циклона. Повітря можна осушити, застосовуючи звичайний охолоджувальний змійовик або подібний пристрій, використовуваний для 15 осушування технологічною повітря (див., наприклад, фігуру 4, деталь 1231). Вологопоглинач або осушувач повітря 1231 може бути промисловою установкою загального призначення, наприклад, осушувач повітря Model ΜDΧ 1000 від Motivair, Amherst. NJ. Вологопоглинач 1231, холодильник 1232 і нагрівач 123 є блоками підсистеми, представленої як модуль оброблення повітря 1233 на фігурі 4. Охолоджувач повітря 1232 може бути комерційним або промисловим теплообмінним блоком або холодильною установкою, або іншим придатним охолоджувальним пристроєм, наприклад, охолоджувальним блоком, здатним знизити температуру безперервною потоку оброблюваного повітря в межах до приблизно 6°С (10°F) температури холодильного агента. Як показано на фігурі 4, для вибіркового регулювання та керування потоком повітря крізь різні блоки оброблення повітря у модулі 1233 можуть бути використані регулювальні клапани, тощо. Одержують гранульований продукт какаовели, який може бути стійким при зберіганні і легко транспортуватися за умов навколишньою середовища, або який можна відразу ж використати у харчовій промисловості або інших застосуваннях або обробленнях. Розмелений продукт какаовели одержують як тонкоподрібнений порошок або гранульований матеріал. Гранульована какаовела має середній розмір частинок у діапазоні від приблизно 1 до приблизно 1000 мкм, зокрема, має середній розмір частинок менший ніж приблизно 60 мкм, і більш конкретно, має середній розмір частинок менший ніж приблизно 30 мкм. Як завантажувальний матеріал, какаовела може постачатися і використовуватися у різних окремих формах, таких як фрагменти, шматочки, стружка, частинки або їхні поєднання. В одному втіленні завантажувальний матеріал какаовели знаходиться у формі фрагментів, що мають середній максимальний діаметр від приблизно 0,5 мм до приблизно 30 мм, зокрема, від приблизно 1 мм до приблизно 20 мм. Як було зазначено раніше, какаовела після провіювання звичайно включатиме деяку невелику частину ядер какао-бобів, прикріплених до неї, і/або що супроводжують її без зчеплення. Для цілей даного винаходу термін "какаовела" розуміють як такий, що звичайно стосується таких типів матеріалів какаовели. Типові розміри какаовели, одержаної безпосередньо з віяльної машини, є придатними для розмелювального оброблення відповідно до втілень даного винаходу. Попереднє подрібнення не вимагається. Розмелений продукт какаовели мас сенсорні і функціональні характеристики, придатні для приготування харчових продуктів, і його можна використовувати у приготуванні харчових продуктів як домішку, приправу або інгредієнт. Його можна використовувати у виробництві шоколаду або композицій шоколаду, та у приготуванні харчових продуктів і напоїв, що їх включають. Наприклад, він може бути використаний як замінник, частково або повністю, какао-порошку і/або сухих речовин какао у кондитерських виробах, таких як шоколад; харчових продуктах, що включають композиції шоколаду, наприклад, у формі інгредієнта основної ма 95893 16 си, наповнювачів, глазурування; і какао-напоях. Розмелену какаовелу можна використовувати у такій самій частці, як наявна у цілих какао-бобах (12-15%) і змішувати з какао-порошком або тертим какао (подрібненими ядрами какао-бобів). Какаовелу можна також використовувати безпосередньо як окремий інгредієнт у приготуванні та виробництві харчових продуктів. Харчові продукти, що містять у собі розмелену какаовелу, можуть включати, наприклад, печиво, кондитерські вироби, сухі сніданки, закусочні батончики, солодощі і т.д. Розмелену какаовелу також можна використовувати у кормах для великої рогатої худоби або як харчовий наповнювач. Розмелену какаовелу також можна використовувати у нехарчових застосуваннях, таких як мульча і добриво. Розмелена какаовела також є джерелом цінних поживних речовин, екстрактів ароматичних речовин і дієтичних речовин. Наприклад, її компоненти, які можуть бути поліфенолами, такими як проціанідини та/або інші, алкалоїдами, такими як теобромін, вітамінами, таким як вітамін D, мінералами, такими як кальцій і фосфор, амінокислотами, харчовими волокнами, жиром какао або їхніми сумішами, можуть бути виділені з розмеленої какаовели і використані далі у більш концентрованій формі, такій як харчовий або біологічно активний додаток, або нутрицевтичний продукт. Повідомлялося, що поліфеноли взагалі і проціанідини зокрема є корисними як антиоксиданти і як протиракові та протипухлинні препарати, тощо. Теобромін має відомі корисні терапевтичні або лікарські ефекти, наприклад, є діуретиком або легким стимулятором, тощо. Ці сполуки та інші компоненти і сполуки розмеленої какаовели також можуть мати інші корисні ефекти і властивості, що роблять бажаним їхнє додавання до харчових продуктів за допомогою розмеленої какаовели або окремо, у вигляді концентрованих форм, екстрагованих з розмеленої какаовели. У подальшому необов'язковому втіленні одночасно з какаовелою у блок вихрового оброблення вносять додаткові харчові інгредієнти, щоб забезпечити продукт типу гранульованої основи какао. Наприклад, в установці для вихрового оброблення з какаовелою можуть бути гомогенно змішані різні сухі плинні сипкі інгредієнти, які звичайно використовують в основі какао або шоколаду, такі як підсолоджувальні речовини і/або сухі речовини молока або какао-порошок. Підсолоджувальна речовина переважно включає харчову цукристу речовину, що містить вуглеводи, і більш переважно, є цукром у формі сухого порошку. Сухий порошок може бути кристалічним. Використовуваний цукор може бути, наприклад, сахарозою, глюкозою, декстрозою, лактозою, фруктозою, інвертованим цукром, сухими речовинами кукурудзяної патоки або замінниками цукру, такими як високомолекулярні спирти, наприклад, сорбіт, манітол, ксилітом, мальтитол, лактитол, полідекстроза, тощо, або їхніми сумішами. Переважно, використовуваний цукор є однією сахарозою, але, якщо це бажано, разом із сахарозою у незначних кількостях можуть бути використані один або декілька інших цукрів. Якщо це бажано, частину цукру 17 або замінник цукру можна замінити низькокалорійною підсолоджувальною речовиною, такою як сукралоза, цикламат, аспартам, NutraSweet, тощо, або їхніми сумішами. Сухі речовини молока можуть включати, наприклад, цільне сухе молоко, білки сироватки молока або сухі речовини молока зі зниженим вмістом жиру або знежиреного молока. Сухі речовини молока зі зниженим вмістом жиру переважно містять менше ніж 5%, за масою, жиру, більш переважно, менше ніж 2%, за масою, жиру, і найбільш переважно, є сухим знежиреним молоком, або його інгредієнтами, або рекомбінованими сухими речовинами молока. Інші харчові сухі порошки, борошно або сипкі речовини також можуть бути змішані з какаовелою у цей спосіб. Вони можуть включати ароматизатори або функціональні домішки або компоненти. Наведені нижче приклади призначені ілюструвати, а не обмежувати, винахід. Усі відсотки наведені за масою, якщо не зазначено інше. Приклади Приклад 1 Какаовелу обробляли в установці для вихрового оброблення, щоб оцінити вплив подрібнення на оболонку. Какаовелу одержували з провіяних обсмажених какао-бобів. Какаовела мала вміст вологи приблизно 6%. Какаовелу вносили в установку WINDHEXE для подрібнення матеріалу кільцевим вихровим повітряним потоком. Установка WINDHEXE була виготовлена Vortex Dehydration Systems, LLC, Hanover, Мериленд, США. Базова конфігурація такого типу установки описана у публікації заявки на патент СШΑ №2002/0027173 А1, і на неї зроблене посилання. Ця технологічна установка мала два впускні отвори, розташовані на однакових від 95893 18 станях навколо верхньої частини установки, крізь які одночасно вводили потік стисненого повітря у напрямку проти годинникової стрілки. Випробування проводили в установці WINDHEXE, що має діаметр три фути, зі стисненим повітрям, введеним при 128°С (262°F), швидкості подачі повітря 1000 кубічних футів/хвилину і 2 2 тиску 3,3 кг/см (47 фунтів/дюйм ). Розмір діаметра стосується розміру порожнини камери, в яку здійснювали внесення какаовели. Швидкість подачі какаовели була встановлена для приблизного вивантаження приблизно 0,45 кг (1 фунту) твердого продукту за хвилину. Какаовелу завантажували у бункер, який подавав її безпосередньо у шнековий живильник, що подавав її в установку WINDHEXE. Потік плинного порошкоподібного продукту вивантажували з дна циклона приблизно через 2-10 секунд. Плинний порошок збирали та аналізували на гранулометричний склад. Найбільші частинки продукту мали розмір 45-50 мкм, як виміряний за допомогою мікрометричного гвинта. Продукт мав характерний аромат какао. Тоді як винахід був детально описаний з конкретними посиланнями на конкретні втілення процесів і продуктів, буде зрозумілим, що на даному розкритті можуть бути основані різні зміни, модифікації та адаптації, і мають на увазі, що вони знаходяться в межах сутності та обсягу даного винаходу, як визначено нижченаведеними пунктами формули винаходу. Зокрема, ознаки всіх незалежних і залежних пунктів формули винаходу можуть бути комбіновані одна з одною доти, поки вони не суперечать одна одній. Таким чином, усі залежні пункти формули винаходу можна розглядати як залежні від будь-якого з попередніх пунктів. 19 95893 20 21 Комп’ютерна верстка Литвиненко Л. 95893 Підписне 22 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601