Ферментация является первоначальной стадией обработки свежих какао-бобов и производится непосредственно на плантациях на местах сбора урожая.
Свежие семена, освобожденные от мякоти, складывают в деревянные ящики, земляные ямы или насыпают в кучи и сверху укрывают слоем банановых листьев. В некоторых странах ферментацию какао-бобов проводят в ящиках. Длительность ферментации выбирается в зависимости от сортовых особенностей бобов. Ферментация благородных сортов длится 2-3 дня, потребительских 5-7 дней. За это время прилипшие к бобам остатки мякоти разлагаются, температура в массе бобов повышается до 45-50°С. Конечная температура при прочих равных условиях зависит от количества бобов. К концу первых суток, когда температура достигает 32-33°С, бобы хорошо перемешивают для равномерной ферментации их во всех слоях. Вторично перемешивают их к концу вторых суток, когда температура бобов составляет 37-38°С. К концу третьих суток ферментации температура достигает 45-50°С.
Различают внешнюю и внутреннюю ферментацию. Под внешней ферментацией понимают химические процессы, происходящие в пульпе под влиянием микроорганизмов, - спиртовое брожение, переходящее в уксуснокислое брожение.
Под внутренней ферментацией понимают сложные, но недостаточно изученные процессы, в результате которых в ходе технологической обработки таких бобов возможно образование вкусовых и ароматических веществ. Внутренняя ферментация, по-видимому, и играет основную роль и определяет вкусовые качества ферментированных какао-бобов.
Исследования какао-бобов до и после ферментации показали, что изменения претерпевает ряд органических соединений, содержащихся в них.
В начальный период ферментации в пульпе, заполняющей пространство между бобами, в анаэробных условиях происходит спиртовое брожение под действием дрожжей, которые в нее попадают извне. Росту дрожжей способствует высокое содержание сахара в пульпе (10-13%, из них около 2/3 моносахаров) и низкое значение рН (3,6-3,7). В течение последующих 24 ч вследствие лучшей аэрации массы спиртовое брожение переходит в уксуснокислое. В результате протекающих реакций образуется углекислый газ и вода: гексоза -> этанол -> уксусная кислота -> СО2 + Н2О.
Все реакции дают экзотермический эффект. Количество тепла особенно возрастает к концу вторых суток, когда начинает преобладать уксуснокислое брожение. При дальнейшем повышении темпепературы сверх 40°С наблюдается уменьшение уксуснокислого брожения.
Одновременно с процессом брожения Сахаров пульпы наблюдается разжижение ее в результате действия ферментов на пектиновые вещества. В стекающей с бобов жидкости в процессе ферментации незначительно возрастает количество теобромина в результате диффузии его из тканей боба в пульпу, а водная часть пульпы, содержащая уксусную кислоту и спирт, переходит частично в семядоли и увеличивает их влажность.
В результате ферментации пульпы создаются предпосылки для ферментативных реакций в самих какао-бобах. В семенах какао-бобов происходят биохимические ферментативные и химические процессы, в результате которых изменяется окраска бобов от белой или фиолетовой до коричневой или коричнево-красной и образуются соединения, обусловливающие последующее образование вкусовых и ароматических веществ, смягчается горький и терпкий вкус. При ферментации какао-бобы очищаются от плодовой мякоти и в результате действия на зародыш тепла, уксусной кислоты и спирта теряют всхожесть.
Через какаовеллу, с одной стороны, происходит проникновение образующихся спирта, уксусной кислоты и тепла внутрь боба, с другой - утечка из семядоли разнообразных химических компонентов, которые растворяются в жидкости, проникающей в боб из разжиженной пульпы. Вода участвует в растворении и диффузии полифенолов. Этанол и уксусная кислота способствуют этому процессу.
Полифенолы, белки и сахара служат основными субстратами для действия ферментов при ферментации.
При ферментации происходят следующие процессы:
1) снижается содержание фенольных соединений в какао-бобах, происходит гидролиз антоцианов с образованием арабинозы и галактозы; более полный гидролиз антоцианов обусловливает хороший аромат; для гидролиза важны высокие температуры (45-50°С) и определенная концентрация уксусной кислоты (1-2%);
2) значительно снижается количество растворимых белков в какао-бобах вследствие взаимодействия полифенолов с белками и образованием нерастворимых белково-фенольных комплексов;
3) возрастает содержание растворимого азота в результате протеолиза белка; количество белка снижается;
4) постепенно снижается активность ферментов (полифенолоксидазы, В-галактозидазы, протеиназы, амилазы и пероксидазы);
5) сахароза гидролизуется до инвертного сахара;
6) уменьшается содержание теобромина и кофеина вследствие их частичного перехода в пульпу.
При ферментации какао-бобов не претерпевают изменений крахмал и какао-масло.
Какао-бобы, прошедшие ферментацию, подвергают сушке. Во время сушки происходит не только удаление излишней влаги, но и завершение биохимических, ферментативных процессов, поэтому сушка проводится при температуре, не разрушающей сразу ферменты. При сушке какао-бобов наблюдается снижение содержания фенольных соединений в результате их окисления и конденсации при доступе большого количества воздуха и действия полифенолоксидазы и увеличение содержания нерастворимых фенолов вследствие полимеризации.
Сушка какао-бобов способствует дальнейшему улучшению их вкусовых качеств, появлению полноценного аромата и усилению окраски. Оптимальная температура сушки около 40°С. Бобы сушат на солнце, или нагретым воздухом, или паром до влажности 6-7%.