DE2510708C3 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Milchschokolademassen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Milchschokolademassen, wobei der geröstete Kakaokernbruch feingemahlen und unter Zugabe von Zucker, Lecithin, Kakaobutter und Milchpulver geknetet, _bo gewalzt, homogenisiert und veredelt wird.

Um für Milchschokolademassen hohe Geschmacksqualität und Feinheit zu erreichen, ist ein großer Maschinen- und Zeitaufwand erforderlich, da Bearbeitungsstufen wie Feinmahlen des gerösteten Kakaokern- _h-, bruches, Einmischen von Kakaobutter, Lecithin, Zucker und Milchpulver, Feinwalzen, Homogenisieren aller MassekomDonenten und Entfernen von Schadaromen erforderlich sind, wobei es unvermeidbar ist, die Masise im Bereich gewisser Verarbeitungsabschnitte chargenweise zu behandeln, was natürlich einer wünschenswert kontinuierlichen Durchführung der Massebehandlung entgegensteht.

Bemühungen, den Bearbeitungsablauf und insbesondere die langen Conchierzeiten günstiger zu gestalten, sind bereits angestellt worden. Mit einem quasi halbkontinuierlichen Verfahren, das die vorteilhafte Wirkung einer kontinuierlichen Dünnschichtbehnndlung (DE-PS 15 57 184) zwecks Austrieb von Schadaromen und Stinkstoffen unmittelbar nach der Feinmahlung des Kakaokernbruches ausnutzt, konnte die Conchierzeit beispeilsweise von ca. vierundzwanzig bereits auf 8 bis 12 Stunden bei gleicher Qualität des Fertigproduktes heruntergedrückt werden, wobei der Kaxaokernbruch folgende Maschinen bzw. Apparate passieren muß:

Vormühle, Feinmühle, Dünnschichtbehandlungsapjparate, Kontikneter, Walzwerk und Conche, wobei das Conchieren chargenweise durchgeführt werden muß, um das durch das vor dem Kontikneter, also ziemlich spät zugesetzte Milchpulver zwangsläufig mit eingebrachte Wasser, das im Endprodukt nur einen bestimmten Prozentsatz haben darf, wieder bis auf den zulässigen Anteil auszutreiben und ebenso unerwünschte Aromen, die ebenfalls mit dem Milchpulver eingebracht werden.

Der Gesamtenergieaufwand, aber auch der maschinelle Aufwand sind bei der herkömmlichen aber auch bei der halbkontinuierlichen Verfahrensweise, insbesondere durch den notwendigen Concheneinsatz entsprechend hoch.

Einerseits hatte man zwar schon lange erkannt, daß mit Erhöhung der Energiekonzentration die erforderliche Conchierzeit reduziert werden kann, andererseits mußte man aber erkennen, daß aus konstruktiven Gründen eine wesentliche Erhöhung der Leistungsdichte (kW/m³) nicht mehr möglich ist.

Auch der mögliche Weg, zunächst eine Rohschokoladenmasse aus Kakao + Zucker + Milchpulver + Kk Kakaobutter in einer geeigneten Einrichtung zu verflüssigen und anschließend einer Diinnschich[behandlung zu unterziehen, bringt nicht den gewünschten Erfolg. Umfangreiche Untersuchungen haben nämlich gezeigt, daß eine solche Behandlung wohl möglich, der Erfolg jedoch zu gering ist und daher keine wirtschaftliche Lösung darstellt. Es konnte nachgewiesen werden, daß sich die sensorischen Eigenschaften der Schokolademasse durch die Dünnschichtbehandlung zwar merklich im positiven Sinne ändern, eine Entfeuchtung und Viskositätsverbesserung auf Endzustand jedoch unter v/irtschaftlichen Bedingungen und ohne Qualitätseinbu-Be der Masse im Dünnschicht-Kurzzeitverfahren nicht erreichen lassen. Verantwortlich hierfür ist das große Adsorbtionsvermögen des in der Masse bereits enthaltenen Zuckers.

Bei einem Verfahren nach Heft 6, Süßwaren 1974, Seite 256 und Heft 7, Seiten 287, 288, 290, 291, »Neue Schokoladenherstellungsverfahren«, werden die unerwünschten Aromenstoffe in isinem diskontinuierlich arbeitenden Reaktor mit Wasserdampf aus dem Kernbruch extrahiert. Anschließend wird der Kerribruch diskontinuierlich getrocknet, kontinuierlich zu Kakaomasse vermählen und in einen Kakaomassetank gefördert. Parallel hierzu werden die Komponenten Zucker und Milchpu'ver diskontinierlich gemischt, anschließend kontinuierlich vermählen und einem

Reaktor zugeführt

Dieser diskontinuierlich arbeitende Reaktor, der im Prinzip ein Feststoff-Trockner ist, läßt das Gemisch unter Zugabe von Lösungsmitteln geschmacklich in »gewünschter« Richtung reagieren. Das überschüssige Wasser wird anschließend ausgedampft und das Reaktionsprodukt in einen Bunker gefördert

Dieses sogenannte LSCP-Verfahren arbeitet nicht kontinuierlich und wirtschaftlich aufwendig, wobei die notwendige Homogenisierzeit zur Erreichung der gewünschten Fließfähigkeit noch bei 12 bis 24 Stunden liegt und zur Erzielung der notwendigen Fließfähigkeit bei kürzerer Homogenisierzeit muß der Fettgehalt der Schokoladenmasse um mindestens 3 bis 4% über den sonst üblichen Standard erhöht werden.

Gegenüber herkömmlichen Verfahren liegt beim Verfahren nach der DE-OS 22 38 519 der Unterschied nur im Bereich der Röstung und Entgasung.

Im Gegensatz zur sonst üblichen Verfahrensweise — Rösten von ganzen Bohnen (mit den Schalen) bzw. Rösten von Kakaokernbruch — wird der Kakaokernbruch vor dem Rösten vermählen und anschließend in einen Dünnschichtverdampfer geröstet und entgast

Die aus dem Dünnschichtverdampfer austretende Kakaomasse ist hinsichtlich Feuchtigkeit ur.u Geschmack auf Schokoladen-Endzustand gebracht und kann durch Beimischen von Zucker und Kakaobutter sowie gemeinsames Zerkleinern und Homogenisieren zu Bitterschokoladenmasse verarbeitet werden.

im Falle der Milchschokoladen-Herstellung genügt es jedoch nicht, das Walzgut nur zu verflüssigen. Das im Milchpulver enthaltene Wasser muß auf ein Minimum reduziert werden, wozu ein Conchierprozeß der Masse erforderlich ist der mindestens 12 h dauert

Bei Miichschokoladenherstellung bringt dieses Verfahren nur den Vorteil, der qualitativen besseren Röstung. Ein kontinuierlicher Prozeßablauf ist jedoch aus den genannten Gründen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das bei mindestens gleichem Qualitätsergebnis und gleicher Durchsatzleistung mit einem geringeren Energie- und Maschinenaufwand auskommt, das vollkontinuierlich durchgeführt werden kann und bei dem der Homogenisierungsprozeß schon weitgehend vom erforderlichen Austrieb von Überschußwasser und Schadaromen entlastet ist.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfah^ren der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem feingemahlenen, einer kontinuierlich wechselweisen Chargenmischung bzw. -knetung unterzogenen Kakaokernbruch bei dieser Chargenbearbeitung Kakaobutter und Milchpulver zugegeben werden, wobei während der Behandlung der jeweils einen Charge, die andere, fertig gemischte bzw. geknetete Charge kontinuierlich entleert und die das Milchpulver bereits <-,5 enthaltene Masse anschließend zwecks Entfeuchtung und Entdunstung einer an sich bekannten Dünnschichlbehandiung unterzogen wird, wobei nachfolgend Kakaobutter, Lecithin und Zucker zugegeben und kontinuierlich einer Chargenhomogenisierung unterzo- t,o gen werden, aus der während der Zeit der Homogenisierung in der einen Charge die Fertigmasse der anderen Charge kontinuierlich abgezogen oder anschließend durch einen an sich bekannten statischen Mischer geleitet und abgezogen wird. _h-,

Wesentlich hierbei ist also, daß das Milchpulver mit seinem Wasseranteil end seinen Schadaromen bereits der noch nicht entdunsteten und mit Zucker versetzten Kakaomasse zugesetzt und mit dieser gemeinsam die Dünnschichtbehandlung passiert, so daß die daraus abgezogene Masse einerseits bereits das Milchpulver enthält, andererseits aber schon weitestgehend frei von Überschußwasser und Schadaromen ist, was zur Folge hat, daß die anschließenden Behandlungsstufen nicht mehr durch diese auszuscheidenden Komponenten belastet sind.

Eine relativ lang dauernde Conchier- bzw. Veredelungszeit die einer vollkontinuierlichen Behandlung entgegensteht, ist also nicht mehr erforderlich.

Der für diese erfindungsgemäße Behandlung erforderliche Maschinenaufwand, nämlich zwei wechselweise arbeitende Chargenmischer bzw. Intensivveredler, die noch näher beschrieben werden, ist nur scheinbar größer, denn einmal sind Chargenmischer nicht so kosten- und energieaufwendig wie Conchen und zum anderen kommt man beim erwähnten halbkontinuierlichen Verfahren nicht mit nur einer Conche aus, wenn der kontinuierlich arbeitende Teil der entsprechenden Gesamtanlage dauernd laufen soll. Hinter der letzten Veredelungsstufe kann vorteilhaft noc'-.die Masse durch einen statischen Mischer (DE-PS 21 JO :34) geleitet werden.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens besteht aus folgenden Elementen:

Vormühle, Feinmühle, zwei wechselweise arbeitenden Chargenmischern, Dünnschichtbehandlungseinrichtungen (DE-PS 15 57 184), Kontikneter, Zuckermühle, Walzwerk, Kugelmühle od. ä. und gegebenenfalls statischem Mischer (DE-PS 21 30 134).

Die Zuordnung dieser teilweise bekannten Elemente erfolgt nach der Erfindung derart daß der Dünnschichtbehandlungseinrichtung ein wechselweise kontinuierlich beschickbarer und entleerbarer Chargenmischer vorgeschaltet und ein entsprechend arbeitendes und ausgebildeter Mischer unter Zwischenschaltung eines Kontikneters oder Chargenmischers und einer Mahleinrichtung nachgeschaltet ist.

Der Chargenmischer ist vorzugsweise deiart ausgebildet, daß zwei mit Misch- bzw. Knetelementen versehene Tröge umschaltbar mit Beschickungs- und Entleerungsleitungen verbunden sind, wobei die Tröge auf Belastungsanzeigeelementen gelagert sind. Die Verwendung eines Chargenmischers anstelle des Kontikneters hat den Vorteil, daß in einer Anlage nur ein Mischer zum Einsatz kommt.

Je nach Geschmacks- und Qualitätsanforderungen kann der Zucker vor oder hinter dem Feinmahlwerk (Walze, Kugelmühle od. dgl.) zugegeben werden, wobei der Zucker bei nachträglicher Zugabe selbstverständlich vorher auf Endfeinheit gebracht sein muß, was allerdings gewisse Auswirkungen auf den Geschmack hat, da voll ausgemahlener Zucker zu einer anderen Geschr.auksnuancierung führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren, die Anlage zu seiner Durchführung und die mit dem Verfahren erreichbaren Vorteile werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

F i %. 1 im Schaubild die Gesamtanlage (Anlage C und Anaige D),

Fig. 2 im Schaubild die Anlage für das bekannte halbkoritinuierliche Verfahren (Anlage B),

Fig. 3 im Schaubild die Anlage für ein weiteres herkömmliches Verfahren (Anlage A) und

F i g. 4 im Schnitt den Chargenmischer.

In den Figuren sind folgende Abkürzungen benutzt:

K-B = Kakaobutter;

Le = Lecithin;

CO = Conchen;

M-P = Milchpulver; '

Römische Ziffern = Stückzahl der erforderlichen Maschinen.

Gemäß Fig. 1 werden die gerösteten und vorgebrochenen Kakaoiverne in einer Vormühle 1 und einer Feinmühle 2 gemahlen. Aus der Feinmühle 2 gelangt die Masse in einen der Tröge 9 des Chargenmischers 3, wobei gleichzeitig die Masse während der Behandlung der Massecharge im anderen Trog 9 kontinuierlich aus dem jeweils anderen Trog 9 abgezogen wird. Mit dem n feingemahlenen Kakao wird mit nicht dargestellten Dosierelementen Kakaobutter und Milchpulver zugegeben. Die aus Kakao, Kakaobutter und Milchpulver bestehende Masse gelangt dann in die Dünnschichtbehsndluri^scirjrichiiir!" 4, wc bereits Übcrschußvvssscr <" und Schadaromen, die sowohl durch den Kakao als auch das Milchpulver in der Masse enthalten sind, weitestgehend entfernt werden, so daß damit die Folgebehandlung nicht mehr belastet ist.

Die weitere Zugabe von Kakaobutter und Lecithin und deren Vermischung mit der Kakaomasse erfolgt mittels eines kontinuierlich arbeitenden Kneters 5, in den auch der mit der Zuckermühle 6 gemahlene Zucker aufgegeben werden kann. Wie erwähnt, kann für den Kontikneter 5 auch ein entsprechender Chargenmischer benutzt werden. Unter Umgehung der Mahleinrichtung 7, beispeilsweise Walzwerkes kann aber der bereits dann notwendig auf Endfeinheit gebrachte Zucker, wie gestrichelt angedeutet (Anlage D), auch erst in den Chargenmischer 3' eingebracht werden (Getrenntvermahlungsprinzip). Die aus dem Kontikneter 5 kommende Masse gelangt über die Mahleinrichtung 7 in den ebenfalls 7 wechselweise arbeitenden Chargenmischer 3', bei dem der kontinuierliche Abzugsvorgang der Fertigmasse wie beim Mischer 3 auf die Behandlungszeit im anderen Trog 9 abgestellt ist.

Die durchgesetzten Mengen durch die einzelnen Anlageelemente sind in den Schaubildern zu Vergleichszwecken und beispielsweise angegeben.

Hinter dem Chargenmischer 3' kann noch ein statischer Mischer 8 nachgeschaltet werden. Zwecks Verdeutlichung des mit diesem Verfahren erreichbaren Fortschrittes sind in den Fig. 2, 3 ein konventionelles und das halbkontiniiierliche Verfahren (beide bekannt) dargestellt.

Bei einem Vergleich ergibt sich folgendes:

Als Beispiel sei folgende Rezeptur angenommen:

12% Kakaomasse
18% Kakaobutter

50% Zucker 20% Vollmilchpulver
100% Schokolademasse

Verglichen werden 4 Fertigungsverfahren, nämlich

A) Konventionelles Verfahren. t,o

B) Halbkonventionelles Verfahren.

C) Neues Verfahren.

D) Neues Verfahren nach dem Getrennt-Vermahlungsprinzip.

Eine Anlage, die nach dem neuen Verfahren C) c,-. arbeitet, wurde für einen Durchsatz von 2 t/h=48 t/Tag konzipiert. Die Anlagen A), B) und D) haben gleiche Tagesleistungen.

Gegenüber Anlage A) werden an Maschiner eingespart bzw. mehr benötigt:

Anlage B)
8 Conchen ä3t
Füllmenge

+ 1 Dünnsehichtbehandlungseinrichtung έΐ t/h

Anlage C)

3 Walzwerke
a 500 kg/h

50% Kneterkapazität
(von 4 t/h auf 2 t/h)

+1 Dünnschichtbehandlungseinrichtung έΙ t/h

+ 2 intensivveredler

a 2 t/h +1 Mitteldruck-Masse-

pumpe ä 2 t/h

6 Walzwerke
ä 500 kg/h

I Kneter ä 4 t/h
16 Conchen

+ 1 Dünnschichtbehandlungseinrichtung a 1000 kg/h

+ 2 Intensivveredler ä2t/h

+ 1 Statischer Mischer ä2 t/h

+ 1 Mitteldruck-Massepumpe ä 2 t/h

Bezüglich der Investitionskosten ergibt sich hieraus folgende Relation:

A :B:C:D = 3,4 : 2,7 : 1,6 : I

d. h. beispielsweise, daß die Anlage A gegenüber dei Anlage D den 3,4fachen Investitionsaufwand erforder lieh macht, ohne Berücksichtigung der Raumkosten, die jedoch in der Reihenfolge A), B). C). D) wesentlich abnehmen.

Für den Energiehaushalt ergibt sich folgendes Bild:

A :B:C:D = 2,5:2: 1,7 : 1

d. h. beispielsweise, daß der Energiebedarf der Anlage A gegenüber der Anlage D 2.5mal so hoch ist.

Ausführungsbeispiel

Für eine Schokoladenmassenherstellung in der Anlage C gemäß Fig. 1 wird der Kakaokernbruch auf einer Prall-Schermühle bekannter Bauart: vermählen und gelangt aus dieser in eine Feinmühle (Kugelmühle), und zwar in einer Menge von 240 kg/h. Die Feinmühle wird dabei auf einer Temperatur von ca. 80^sC gehalten. Von der flüssig aus der Feinmühle gepumpten Masse werden 120 kg/h in den einen Trog 9 gespeist, während aus dem anderen Trog 9 bereits kontinuierlich die aus Milchpulver, Kakaobutter und Kakao gemischte Masse abgezogen wird. (Der Anfahrvorgang bei Intriebnahme der Anlage ist dabei als bereits vollzogen vorausgesetzt) Die in die Tröge 9 wechselweise zugeführte flüssige Kakaobutter (100 kg/h) hat eine Temperatur von ca. 40⁰C und das Milchpulver ca. 20⁰C. Jeder Trog wird dabei durch bekannte Temperiermaßnahmen auf ca. 50° C gehalten.

Die Verweilzeit in einem Trog bzw. die Entleerungszeit des anderen Troges betragen jeweils etwa eine Viertelstunde. Die Misch- bzw. Knetelememte 10, 14 in den Trögen haben eine Umlaufgeschwindigkeit von ca.

1 m/sec. Die wechselweise kontinuierlich aus den Trögen 9 des Chargenmischers 3 abgezogene Masse läuft nun kontinuierlich durch die drei Säulen bzw. Stufen der DUnnschichtbehandlungseinrichtung 4, deren innere Abhub- und Schleuderelemente mit einer Umlaufgeschwindigkeit von ca. I3m/Sek. angetrieben werden. In diesen drei Stufen beträgt die Temperatur ca. 9O⁰C. wobei die automatische Temperaturregelung mittels >-ehr oder weniger aufgeheizter Luft erfolgt, die vorher ein thermostatisch geregeltes Heizelement passiert. Die Säulen sind mit wasserbeschickten Doppelmänteln versehen, die jedoch nur zum Vorheizen dienen, da die Wärme danach im wesentlichen durch die Massereibung und die Luft zugeführt bzw. erzeugt wird. Die geförderte Luftmenge je Säule betrug bei praktisch Normaldruck von 760 Torr ca. 4 mVmin. Die mit 840 kg/h aus diesem Teil der Anlage fließenden Masse wird auf ca. 60-65°C heruntergekühlt und gelangt in den Kontikneter 5, der so gekühlt wird, daß aus ihm die Masse mit ca. 30°C austritt, nachdem vorher der gemahlene Zucker mit ca. iJ0°C aus der Mühle 6 ebenfalls kontinuierlich in den Kneter eingespeist wurde unter Zugabe von 64 kg/h flüssiger Kakaobutter und Lecithin. Danach wird die mit 1904 kg/h aus dem Kontikneter 5 austretende Masse kontinuierlich auf vier Mahleinrichtungen 7 beispielsweise Schokoladenwalzwerke bekannter Bauart verteilt, bei deren Passage sich die Masse auf ca. 25°C abgekühlt. Von da aus wird die Masse kontinuierlich und abwechselnd in die Tröge 9 des Chargenmischers 3' gegeben, die außerdem abwechselnd mit jeweils 48 kg/h Kakaobutter von 4O⁰C und mit Lecithin kontinuierlich beschickt werden. Durch die Reibungswärme und Wärmezufuhr durch den wasserbeschickbaren Doppelmantel der Tröge wird in den Trögen die Temperatur auf ca. 65°C gehalten und gelangt durch Leitung 12 dann unter Druck der Pumpe 16 nach kontinuierlicher Passage des statischen Mischers 8 bekannter Bauart zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zum Eintafeln.

Die Zugabemenge von Lecithin beträgt insgesamt ca. 0,4% bezogen auf das Gesamtgewicht der durchgesetzten Masse.

Die beiden Chargenmischer 3, bzw. 3' sind gemäß F i g. 4 wie folgt aufgebaut:

Vorzugsweise enthalten die Tröge <> je ein Paar miteinander kämmende Mischschnecken 10, gegen die die Masse im Umlauf von einem Rührwerk 14 gedrückt wird. Beide Tröge 9, die von einer umschaltbaren Leitung 11 aus abwechselnd gefüllt werden, sind in

Μ einem Gestell 15 auf Druckmeßdosen 1.3 gelagert, so daß bei Erreichen der jeweiligen Gesamtiüiimenge in einem Trog die Zudosierung aller Komponenten abgestellt wird. Während in einem Trog eine intensive Mischbehandlung erfolgt, wird der andere Trog entleert, so daß damit ein kontinuierlicher Gesamtdurchlauf gewährleistet ist. Grundvoraussetzung dafür ist aber die verfahrensgemäße erzielbare Entlastung der Masse insbesondere in der Endveredelungsphase von Überschußfeuchte und Schadaromen, die die relativ kurzen Verweilzeiten ermöglicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Milchschokoladenmassen, wobei der geröstete Kakaokernbruch feingemahlen und unter Zugabe von Kakaobutter, Lecithin, Zucker und Milchpulver geknetet, gewalzt, homogenisiert und veredelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem feingemahlenen, einer kontinuierlich wechselweisen Char- ι ο gennischung bzw. -knetung unterzogenen Kakaokernbruch bei dieser Chargenbearbeitung Kakaobutter und Milchpulver zugegeben werden, wobei während der Behandlung der jeweils einen Charge, die andere fertig gemischte bzw. geknetete Charge kontinuierlich entleert und die das Milchpulver bereits enthaltende Masse anschließend zwecks Entfeuchtung und Entdunstung einer an sich bekannten Dünnschichtbehandlung unterzogen wird, wobei nachfolgend Kakaobutter, Lecithin und Zucker der Masse zugegeben und die Masse kontinuierlich einer wechselweisen Chargenhomogenisierung unterzogen wird, aus der während der Zeit der Homogenisierung in der einen Charge die Fertigmasse der anderen Charge kontinuierlich abgezogen oder anschließend durch einen an sich bekannten statischen Mischer (8) geleitet und aus diesem abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zucker auf Endfeinheit vermählen und in der Endhomogenisierungsphase zugegeben wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus V.t- und Feinmühle, Dünnschichtbehandlungseinrichtung, Misch- bzw. Kneteinrichtungen, Feinmahl werk -nd Zuckermühle, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtbehandlungseinrichtung (4) ein wechselweise kontinuierlich beschickbarer und entleerbarer Chargenmischer (3) vorgeschaltet und ein entsprechend arbeitender und ausgebildeter Mischer (3') unter Zwischenschaltung eines Kontikneters (5) oder Chargenmischers (3 bzw. 3') und einer Mahleinrichtung (7) nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Chargenmischer (3,3') aus zwei mit Misch- bzw. Knetelementen (10) versehenen Trögen (9) gebildet ist, die umschaltbar mit Beschickungs-(11) und Entleerungsleitungen (12) verbunden sind, wobei die Tröge auf Belastungsanzeigeelementen, wie Druckmeßdosen (13) gelagert sind.