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Verfahren zur Verarbeitung von Kakaomassen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Massen, welche Kakaobestandteile enthalten, insbesondere bei der Herstellung von Tafelschokolade, wobei ein Gemisch aus den pneumatisch förderbaren Komponenten der Masse trocken vermahlen wird.
Bei der Verarbeitung von Massen mit Kakaobestandteilen wird z. B. Kakaopulver, Kakaobutter und Kakaomasse mit den andern Komponenten des herzustellenden Produktes, z. B. Zucker, Milchpulver, Aromastoffen u. dgl., vermischt und bis zur Homogenität vermahlen bzw. verarbeitet. Bei den konventionellen Verfahren werden die entsprechend dosiertenRohstoffe zunächst in einem Melangeur oder Knetwerk zusammengeführt und durchmischt. Die dabei entstehende Masse ist plastisch und wird in diesem Zustand auf Walzenstühlen durchgearbeitet. Dabei erfolgt eine Zerkleinerung der Komponenten, und die damit verbundene Oberflächenvergrösserung führt dazu, dass das Walzprodukt seine plastische Konsistenz verliert und in Form eines Pulvers anfällt.
Dieses Pulver wird dann plastifiziert, beispielsweise durch Zugabe von Kakaobutter in einer Plastifizierungsvorrichtung, und erneut einem Walzwerk zugeführt. Im Anschluss an diese Walzbehandlung wird häufig nochmals plastifiziert und die entstehende Masse längere Zeit conchiert. Die Conchierbehandlung nimmt gewöhnlich 12 - 72 Stunden in Anspruch und bedingt die Qualität des entstehenden Produktes.
Das beschriebene konventionelle Verfahren ist seit langer Zeit keinen prinzipiellen Abänderungen mehr unterworfen worden. wobei allfällige Verbesserungen sich im wesentlichen auf die grössere Dimensionierung und bessere Ausführung der bekannten Verarbeitungsmaschinen beschränkten. Bestrebungen, welche auf die Umgestaltung des konventionellen Verfahrens im Sinne eines kontinuierlichen Herstellungsprozesses zielten, trafen auf das Vorurteil der Fachwelt. Die Argumente gegen eine prinzipielle Umgestaltung des Herstellungsverfahrens bei der Verarbeitung kakaohaltiger Massen sind im wesentlichen dadurch begründet, dass allfällige Umstellungen und insbesondere der Verzicht auf die Bearbeitung mittels Walzen und Conchen bisher stets eine Qualitätsverminderung des Produktes mit sich brachten.
Anderseits ist es ohne weiteres einzusehen, dass ein wirtschaftliches, kontinuierliches Herstellungsverfahren gerade auf diese Bearbeitungsschritte verzichten muss, da eine Umstellung der konventionellen Walzen und Conchen derart, dass eine chargenweise Beschickung umgangen und ein kontinuierlicher Bearbeitungsprozess ermöglicht wird, aus prinzipiellen Erwägungen kaum ausführbar erscheint. Es ist schon vorgeschlagen worden, auf die Vermahlung der Komponenten mittels Walzen zu verzichten und ein Gemisch aus den pneumatisch förderbaren Komponenten der zu verarbeitenden Masse trocken zu vermahlen.
Dies kann beispielsweise in einer schlagmühlenartigen Vorrichtung, gegebenenfalls unter Kühlung, durchgeführt werden. Diese bekannte Bearbeitungsmethode erkennt jedoch nicht die für die Erzielung einer optimalen Schokoladequalität erforderlichen Bedingungen.
Ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun in der Schaffung eines Verarbeitungverfahrens für kakaohaltige Massen, welches eine kontinuierliche Verarbeitung ohne Qualitätsverminderung ermöglicht.
Um einen Weg zu finden, welcher die Verwendung von Walzen und Conchen bei der Verarbeitung kakaohaltiger Massen erübrigt, war zunächst die Frage zu klären, welche Vorgänge der konventionellen Verarbeitungsweise zugrunde lagen.
Eine eingehende Untersuchung dieser Vorgänge zeigte nun, dass die zur Verringerung der Korngrösse der Komponenten durchgeführte Verarbeitung auf Walzen eine intensive Wechselwirkung zwischen dem
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Luftsauerstoff und der bearbeiteten Masse, meist auch unter dem katalytischen Einfluss des Walzenmaterials, sowie eine Geschmacksverschlechterung der bearbeiteten Masse zur Folge hat. Die beim Vermahlen stattfindende Oberflächenvergrösserung, insbesondere der Kakaobestandteile, spielt dabei eine we'c sentliche Rolle. Die in der verarbeiteten Masse enthaltene Feuchtigkeit und die Berührung mit dem Metall der Walzen tragen ebenfalls wesentlich zu dieser stofflichen Veränderung des bearbeiteten Produktes bei.
Gleichzeitig scheint auch die wünschenswerte Veränderung der Gerbstoffanteile der Kakaomasse mindestens teilweise beim Walzen vor sich zu gehen. Im Conchierprozess werden dann nachträglich die den Geschmack beeinträchtigenden Bestandteile, insbesondere die aus der Kakaomasse stammende Essigsäure und weitere störende Geruch-und Geschmackstoffe, zusammen mit dem unerwünschten Wasseranteil ausgetrieben.
Eine Umgehung dieser beiden Verarbeitungsschritte (Walzen und Conchieren) setzt voraus, dass die Zerkleinerung der Bestandteile ohne unerwünschte Veränderungen des verarbeiteten Gutes zustandekommt, dass aber anderseits die erwünschten Bearbeitungswirkungen eintreten.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass die körnigen Anteile der Masse in pneumatisch förderbarem Zustand in einer inerten Atmosphäre gemahlen werden.
Die körnigen Anteile der Masse sind z. B. der Zucker, das Milchpulver rad Teile der Kakaomasse.
Die Masse ist dann pneumatisch förderbar, wenn ihr Anteil an königen Bestandteilen so hoch ist, dass die gegebenenfalls anwesenden nichtkörnigen Bestandteile, wie z. B. Kakaobutter, keine Plastifizierung der Masse bewirken. Dies bedeutet, dass bei der Verarbeitung von Rezepturen mit relativ grossen Anteilen an plastifizierend wirkenden Komponenten die Mahlbehandlung in Anwesenheit höchstens eines Teiles der für die Rezeptur erforderlichen Gesamtmenge der plastifizierenden und nichtkornigen Komponenten erfolgt. Im Falle der Herstellung von Tafelschokolade mit hohem Kakaobutteranteil, z.
B. bei dunklen Schokoladen, wird daher zweckmässigerweise mindestens ein Teil der Kakaobutter erst nach der Mahlbehandlung mit den andern Komponenten vereinigt, was unter Umständen ein Abpressen der Kakaomasse vor dem Vermahlen bedingt.
Als inert bezüglich der bearbeiteten Masse wird die Atmosphäre dann bezeichnet, wenn sie keinerlei Veränderung der sauerstoffempfindlichen Komponenten bewirkt. Die Edelgase und der Stickstoff entsprechen diesem Kriterium, wobei der letztere aus wirtschaftlichen Erwägungen bevorzugt wird. Da der normale CO-Gehalt der Luft bei der Verarbeitung kakaohaltiger Massen keine merklichen Veränderungen des Mahlgutes bewirkt, kann beispielsweise atmosphärische Luft, die bezüglich ihres Sauerstoffwertes beispielsweise auf unter 1 Vol.-% herabgesetzt ist, verwendet werden. Zweckmässigerweise wird man jedoch meist ein relativ reines, inertes Gas in der üblichen Abfüllung in Stahlbomben verwenden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das in inerte Atmosphäre zu vermahlene Gut vor dem Mahlen getrocknet, beispielsweise unter Verwendung eines Flugtrockners, bis der normale Feuchtigkeitsgehalt der Komponenten (zirka 1, 5%) herabgesetzt ist, vorzugsweise bis unter zirka 0, 5%. Der Grund für diese Massnahme besteht darin, dass aus dem pulverförmigen Gut die Feuchtigkeit leichter zu entfernen ist als aus plastischer Masse, wie dies im üblichen Verfahren beim Conchieren geschieht.
Die Temperatur des Gutes beim Mahlen soll zweckmässigerweise nicht wesentlich über Raumtemperatur liegen (20-250C). Daher wird das Gut nach dem Trocknen vorzugsweise auf Raumtemperatur abgekühlt und die Mahlvorrichtung beispielsweise mittels eines zirkulierenden Kühlmediums auf entsprechend niedriger Temperatur gehalten. Der Mahlprozess selbst wird vorzugsweise so durchgeführt, dass das gemahlene Gut eine mittlere Partikelgrösse von unter 40 li besitzt, wobei eine Partikelgrösse von etwa 20 1J. und darunter besonders günstig ist. Beim Verarbeiten von Schokolademasse kann man auf diese Weise als gemahlenes Produkt bereits ein hochwertiges und handelsfähiges Schokoladenprodukt erhalten.
Zur Herstellung von Tafelschokolade wird das die körnigen Komponenten der Rezeptur enthaltende Mahlprodukt in üblicher Weise unter Zusatz von Kakaobutter, Lezithin usw. plastifiziert und zu Tafeln gegossen. Vorzugsweise wird die plastifizierte Masse vor dem Giessen homogenisiert und/oder mit Ultraschall behandelt. Insbesondere die an sich bekannte Ultraschallbehandlung ist hiebei von erheblichem Einfluss auf das Produkt und kann beispielsweise mittels einer unter der Bezeichnuug"Ameliorator"be- kannten Vorrichtung rasch und sicher durchgeführt werden.
Auf diesem Wege kann man unter Verzicht auf die Verwendung von Walzwerken und Conchen ein Produkt erhalten, das den auf konventionelle Weise mit diesen Einrichtungen hergestellten Produkten mindestens ebenbürtig ist. Dabei kann die Verarbeitung sowohl halbkontinuierlich als auch vollkontinuierlich durchgeführt werden. Der Verzicht auf Walzen und Conchen kann folgende weitere Vorteile mit sich bringen :
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Der zeitgemässe Aufwand für die Bearbeitung wird erheblich reduziert. Während auf dem konventionellen Wege der durch die Kapazität der Conchen bestimmte Durchsatz einer gegebenen Anlage beispielsweise 12 t pro Tag betrug, ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren unter äquivalenten Bedingungen denselben Durchsatz in einem Bruchteil der sonst erforderlichen Zeit.
Bei gleichem Durchsatz ist der maschinenmässige Aufwand mit dem konventionellen Verfahren erheblich höher und beträgt z. B. bei einem Durchsatz von 12 t pro Tag 100 t Werkzeuggewicht. Derselbe Durchsatz kann durch das erfindungsgemässe Verfahren mit einem Werkzeuggewicht von 5 t erreicht werden.
Die Möglichkeit der kontinuierlichen Verarbeitung verbessert die hygienischen Bedingungen der Herstellung und setzt den Arbeitsaufwand um etwa die Hälfte herab. Die durch Umgebung von Walzen und Conchen ermöglichte Energieersparung beträgt etwa 66ago. Die Anschaffungskosten der Werkzeuge zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens betragen etwa ein Drittel der Kosten für die konventionellen Anlagen bei gleichem Durchsatz. Diese Vorteile wären schon bei gleicher Qualität des Produktes von erheblicher Bedeutung. Darüber hinaus soll das erfindungsgemässe Verfahren aber eine erhebliche Qualitätsverbesserung gegenüber kurzzeitig conchierten kakaohaitigen Produkten, insbesondere der Tafelschokolade und, bei geeigneten Rezepturen, die Verwendung geringerer Mengen Kakaobutter ermöglichen.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll nun an Hand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden :
In dem Fliessbild nach Fig. 1 werden die zu verarbeitenden Komponenten aus den Vorrats-bzw. Do.sierbehältern 1, 2 in den Mischer 3 eingeführt. Das den Mischer 3 verlassende Gut ist pneumatisch förderbar und wird pneumatisch durch die Förderleitung 4 in den Luftflugtrockner 5 mit der Austragschleuse 5a überführt, dem eine Kühlung 6 nachgeschaltet ist. Das getrocknete und gekühlte Mischprodukt gelangt dann in die Mahlanlage 7, wo es unter Ausschluss von Luftsauerstoff bzw. in einer inerten Atmosphäre gemahlen wird. Dieser Mahlvorgang erfolgt unter Kühlung, da eine Erhitzung des Produktes beim Mahlen vermieden werden sollte.
Das auf entsprechende Feinheit gebrachte Produkt wird dann durch den Zyklon 8 über die Dosiervorrichtung 9 in die Knetanlage 10 eingeführt. Dort erfolgt unter Zugabe von Kakaobutter aus dem Vorratsbehälter 11 über die Dosiereinrichtung 12 eine Plastifizierung durch die Schnecke des Kneters. Das den Kneter verlassende Produkt ist nun plastisch und wird in den Homogenisator 13 gedrückt. Über das zwischengeschaltete Vorratsgefäss 14 wird die homogenisierte plastische Masse in eine Anlage 15 zur Behandlung mit Ultraschall überführt. Das die Ultraschallanlage 15 verlassende Produkt kann direkt vergossen oder im Vorratsbehälter 16 für einen späteren Verarbeitungsvorgang aufbewahrt werden.
Es ist zu betonen, dass die im Fliessbild dargestellten Apparaturen an sich bekannt sind und ohne weiteres entsprechend dem verlangten Durchsatz einer Anlage aufeinander abgestimmt werden können. So kann z. B. an Stelle der gezeigten Schlagmühle jede andere äquivalent wirkende Mahlvorrichtung, wie z. B. Mikropulverisieranlagen, verwendet werden, wenn ein Vermahlen in trockener Phase und inerter Atmosphäre damit möglich ist.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren an Hand von Rezepturen bei der Herstellung von Tafelschokolade erläutern :
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27 kg Milchpulver (Sprühpulver,"Hatmaker")
43 kg Feinkristallzucker, Korngrösse unter 1 mm
10 kg Kakaomasse, Korngrösse unter 100 11
20 kg Kakaobutter mit 0, 5 kg Lezithin
Aromastoffe.
Milchpulver, Feinkristallzucker, Kakaomasse und Aromastoffe werden in einem Mischer zu einem homogenen, trockenen Pulver verarbeitet. Dieses Pulver gelangt über eine Aufgabevorrichtung in gleichmässiger Beschickung in einen Lufttrockner. Die Temperatur der zum Trocknen verwendeten Luft liegt zwischen 110 und 160 C. Der Wassergehalt der Komponenten vor der Trocknung beträgt etwa l. 2 - 1, 50/0
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bracht. Dieses Pulver wird in einer Schlagmühle in praktisch sauerstofffreier Atmosphäre so stark vermahlen, dass die Korngrösse des die Mahlanlage verlassenden Produktes unter 40 li und vorzugsweise unter 20 li beträgt.
Der Mahlanlage nachgeschaltet ist ein Zyklon, in welchem das Produkt mit einem Gesamtfettgehalt von ungefähr 15% in Form eines pneumatischen förderbaren Pulvers anfällt. Dieses Pulver kann als solches verwendet oder weiter verarbeitet werden. Zur Herstellung von Tafelschokolade wird das Pul-
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ver mit 20 kg Kakaobutter versetzt und in einem Melangeur oder Knetwerk bis zu homogener Konsistenz plastifiziert. Die so erhaltene Schokolademasse kann in einem Homogenisator und/oder in einem Gerät für Ultraschallbehandlung ("Ameliorator") zusätzlich verbessert werden.
Beispiel 2 : Zur Herstellung einer Milchcouverture wird dieselbe Rezeptur verwendet wie in Beispiel l, wobei lediglich der Anteil an Kakaobutter auf 25-30 kg gesteigert wird. Die Mahlbearbeitung wird ebenfalls unter Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt und das anfallende Mahlprodukt, welches eine Korngrösse von unter 50 besitzt, durch Zugabe von Kakaobutter plastifiziert.
Beispiel 3 : Zur Herstellung einer dunklen Schokolade werden folgende Komponenten verarbeitet :
45 kg Kakaomasse mit einer Korngrösse von unter 100 ut
45 kg Feinkristallzucker mit Korngrösse von unter 1 mm
10 kg Kakaobutter einschliesslich 0, 5 kg Lizithin
Aromastoffe.
Die gesamte Menge der Kakaomasse wird zunächst in einer Ulu2schallanlage ("Ameliorator") vorbehandelt. Darauf wird aus der Kakaomasse ein Teil der Kakaobutter abgepresst, um die pulverförmige Konsistenz des Produktes während der Mahlbehandlung sicherzustellen. Aus den 45 kg Kakaomasse werden etwa 15 kg Kakaobutter abgepresst, der entstehende Presskuchen vorgebrochen und in einem Mischer mit dem Zucker und den Aromastoffen zu einem homogenen Pulver verarbeitet. Dieses Pulver wird in einer Trocknungsanlage bei etwa 1400C auf einen Wassergehalt von unter 0, 5% gebracht. Das getrocknete Pulver wird dann unter praktisch völligem Ausschluss von Luftsauerstoff in einer Schlagmühle auf eine Feinheit von etwa 20 li Korngrösse gebracht.
Das entstehende Mahlprcdukt wird mit der gesamten Kakaobutter (25 kg) versetzt und wie in Beispiel 1 beschrieben plastifiziert. Eine Ultraschallbehandlung der so entstehenden Schokolademasse ist bei diesem Verfahren nicht erforderlich, da der Gerbstoffanteil, welcher den adstringierenden Geschmack der Masse verursachen würde, bereits durch die Beschallung der Kakaomasse vor dem Vermahlen so verändert ist, dass er keine geschmackliche Beeinträchtigung der entstehenden Masse bewirkt.
Beispiel 4: Zur Herstellung einer dunklen Couverture wird derselbe Ansatz wie in Beispiel 3 verwendet, wobei lediglich der Kakaobuttergehalt um etwa 10% erhöht ist. De ? BuKergehalt de : Kakaomas- se wird durch Abpressen von zirka 30% der Gesamtmasse in Form von Kakaobutter entfettet. Der entfettete Presskuchen wird vorgebrochen und in einem Mischer zusammen mit Zucker und Aromastoffen gleichmässig gemischt. Das Trocknen und Mahlen erfolgt wie in Beispiel 3. Das Mahlprodukt mit einer Korn- grösse von höchstens 40 g wird mit der gesamten Menge Kakaobutter plastifiziert und nach einer Homogenisierungsbehandlung durch Ultraschallbehandlung amelioriert.
Die in den Beispielen 1 - 4 beschriebenen Verfahren können selbstverständlich auch für andere Rezepturen verwendet werden.
Bei der Anpassung des Verfahrens an eine gegebene Rezeptur ist dabei in jedem Fall darauf zu achten, dass die Trocknung aller Komponenten vor der Mahlbehandlung erfolgt und dass das Produkt vor dem Mahlen einen Feuchtigkeitsgehalt von höchstens 0, 50/0 besitzt. Zweckmässigerweise wird der Kakaobuttergehalt der zu vermahlenden Masse so niedrig gehalten, dass in der Mahlanlage keine Zusammenballungen auftreten können, welche durch einen zu hohen Fettgehalt des Mahlgutes entstehen. Die Kühlung während des Mahlprozesse, welche im Einzelfall erforderlich ist, hängt wesentlich von der Art der verwen- deten Mahlanlage ab, doch sollte in jedem Fall das Mahlgut nicht wesentlich über Raumtemperatur (20 bis 250C) erwärmt werden.
Vorzugsweise wird die Kuhlung. mittels Durchleiten eines Kühlmediums durch die Mahleinrichtung bewirkt, so dass das die Mühle verlassende Produkt eine Temperatur von etwa 100C besitzt. Die Ausschaltung der adstringierenden Gerbstoffbsstandteile der Kakaomasse erfolgt in allen Fällen vorzugsweise durch Ultraschallbehandlung. Diese Behandlung ersetzt die Veränderung der Gerbstoffe, welche beim konventionellen Verfahren durch das Conchieren und Walzen erfolgt. Die Ultraschallbehandlung erzielt in ihrer Wirkung dasselbe Ergebnis, wahrscheinlich jedoch auf andere Weise (Kondensation der Gerbstoffe bis zur Unlöslichkeit). Dementsprechend ist die Dauer der Ultraschallbehandlung auf den gewünschten Geschmack des Produktes abzustimmen.
Eine zu kurze Ultraschallbehand- lung führt zu einer Schokolademasse mit zu hohem Gehalt an adstringierenden Stoffen, während eine zu lange Ultraschallbehandlung zu einer Geschmacksverflachung des Produktes führt. Es ist jedoch völlig freigestellt, ob diese Ausschaltung der Gerbstoffe vor oder nach dem Mahlprozess erfolgt. Der Vorteil einer Ultraschallbehandlung nach dem Mahlen besteht darin, dass das kontinuierliche Verfahren auf diese Weise einfacher durchzuführen ist, indem die plastifizierte Masse kontinuiesich durch das Ultraschallgerät durchgeleitet wird.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass eine vollkontinuierliche Verarbeitung auf dem beschriebenen
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Wege mit relativ geringem Aufwand durchzuführen ist. Der Zeitaufwand der beschriebenen Verfahren ist erheblich geringer als der der konventionellen Verarbeitungsmethoden. Die Qualität des erfindungsgemäss verarbeiteten Produktes bezüglich Geschmack und Konsistenz ist den auf konventionellem Wege verarbeiteten Produkten mindestens gleichwertig. Unter Verwendung einer entsprechenden Anlage kann beispielsweise das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren eine erhebliche Zeitersparung der Bearbeitung ergeben, da vom Zeitpunkt des Beginns der Vermischung der Komponenten bis zum Anfall der fertigen Masse ein Zeitraum von etwa 15 bis 30 Minuten erforderlich ist.
Eine derartige Beschleunigung der Verarbeitung bedeutet bei den saisonmässig schwankenden Bedarfsmengen auf diesem Verarbeitungsgebiet einen besonderen Vorteil.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verarbeitung von Massen, welche Kakaobestandteile enthalten, insbesondere bei der Herstellung von Tafelschokolade, wobei ein Gemisch aus den pneumatisch förderbaren Komponenten der Masse trocken vermahlen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermahlen in einer fur die Kakaobestandteile inerten Atmosphäre durchgeführt wird.