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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen
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von Schokoladenmasse, Kuvertüre, Fettglasuren und derFleichen Die
Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Ilerstellen von Schokoladenmasse,
Kuvertüre, Fettglasuren und dergleichen, bei dem eine aus Rezeptur-Bestandteilen
wie Kristallzucker, Kakaomasse oder Kakaopulver, Kakaobutter, vegetabilem Fett,
Milchpulver und dergleichen, die erforderlichellfalls in einer Vorstufe vorzerkleinert
und vorgemischt worden sind, gebildete Prozeßmasse im Kreislauf mehrmals einem Zerkleinerungsvorgang
unterworfen, unter Rühren durch eine Vorratszone geleitet und unter Anwenden hoher
Scherkräfte in eine dünne Schicht ausgebreitet und mit einem Austauschfluid, vorsugsw-eise
Luft, in Austausch-Kontakt gebracht wird,
Zur Durchführung des Verfahrens
geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung mit einem Bearbeitungskreislauf, in
welchem eine Zerkleinerungseinrichtung und ein Rührwerksbehälter in Reihe vorgesehen
sind, Zulauf- und Ablaufeinrichtungen für Prozeßmasse und Austauscheinrichtungen
zum Kontaktieren eines Austauschfluids, vorzugsweise Luft, mit der Prozeßmasse.
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Die vorbeschriebene Technik ist aus der BE-PS 414 651 bekannt.
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Dabei ist als Zerkleinerungsvorrichtung eine Mahleinrichtung mit relativ
zueinander bewegten Mahlzähnen (die auch der Zufuhr von als Austauschfluid verwendeter
Luft dienen) vorgesehen, und die Vorratszone ist von einem der Mahleinrichtung nachgeschalteten
Rührwerksbehälter gebildet, in welchem die Prozeßmasse eine freie Oberfläche für
Gasaustauschvorgange bildet. Insoweit gleicht diese bekannte Technik dem auch anderweitig
vorbekannten Conchieren im Anschluß an eine Mahlstufe, zum Beispiel nach der VE-AS
1 214 982, nach welcher in der Mahlstufe eine (gleichfalls auch als Belüftungseinrichtung
ausgebildete) Rührwerkskugelmühle vorgesehen ist, also eine Mahleinrichtung, bei
welcher relativ bewegte lose Mahlkörper verwendet werden. Die beschriebenen Verfahren
können kontinuierlich oder chargenweise ausgeführt werden.
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Das Conchieren, das heißt das unter Austausch mit dem Austauschfluid
stattfindende Rühren mit möglichst hoher Scherbeanspruchung der Masse, ist bekanntcrmaßen
ein sehr energie-und
zeitaufwendiger Vorgang, dessen Dauer weitgehend
von der gewünschten geschmacklichen Qualität der aus der Prozeßmasse hergestellten
Endprodukte, insbesondere Schokolade, bestimmt wird. Es hat deshalb nicht an Versuchen
gefehlt, durch verbesserte Behandlungstechniken die Conchierzeit zu verkürzen, zum
Beispiel durch Intensivierung des Gasaustauschs und/oder des Mahlens, - die genannten
Druckschriften stellen Beispiele dafür dar. Diese Versuche brachten jedoch in der
Praxis nicht den gewünschten Erfolg. Insbesondere zeigte sich bei dem eingangs beschriebenen
bekannten Verfahren, daß vielfach auch nach unwirtschaftlich vielen Umläufen die
Prozeßmasse zur herstellung hochwertiger Schokolade mit zartem Schmelz nicht geeignet
war.
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Auch gattungsfremde andere Verfahren, auf die hier nicht näher eingegangen
zu werden braucht, zeigten Iceinen in der Praxis brauchbaren Weg zur Verkürzung
und Vereinfachung der Bearbeitung auf.
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Die vorliegende Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, ein technisch
und wirtschaftlich wenig aufwendiges Verfahren und eine zu deren Durchführung geeignete
Vorrichtung zum IIerstellen von Schokoladenmasse, Kuvertüre, Fettglasuren und dergleichen
zu schaffen, mit denen auch für hochwertige Rndprodukte geeignete Massen mit geringem
Aufwand an Zeit und Energie hergestellt werden können.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe hinsichtlich des Vorfahrens
gelöst mit einem Verfahren der eingangs angegebenen
Art, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß in dom Zorkl o inerune;svorgang die Prozeßmasse nacheinander
gemahlen und gewalzt wird, und daß das Ausbreiten in einem Nebenstrom der Prozeßmasse
durchgeführt wird, der aus dem Kreislauf abgezweigt, unabhängig von dem Kreislauf
befördert und wieder in den Kreislauf zurückgeleitet wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens dient nach der Erfindung eine Vorrichtung
der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zerkleinerungseinrichtung
eine Reihenschaltung aus einer Mahleinrichtung und einer Walzeinrichtung aufweist,
und daß an den Kreislauf ein Nebenkreislauf angeschlosser ist, in welchem eine Nebenkreislauf-Fördereinrichtung
und eine Austauscheinrichtung zum Ausbreiten der Prozeßmasse und zu deren Kontaktierung
mit dem Austauschfluid angeordnet sind.
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Nach der Erfindung können mit geringem Aufwand Massen von hoher und
bequem einstellbarer Qualität hergestellt werden.
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Normalerweise können alle Rezeptur-Bestandteile mit Ausnahme von Kakaobohnelikernen
zusammen zerkleinert werden. Auch für Endprodukte höchster Qualität ist nur eine
verhältnismäßig geringe Bearbeitungszeit erforderlich.
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Nach derzeitiger Erkenntnis sind die mit der Erfindung erzielten überraschenden
Vorteile darauf zurückzuführen, daß die Zwischenschaltung des Walzens schon in einer
gegenüber bekannten Verfahren stark verkürzten Zeitspanne zu einem sehr gleichmäßigen
und feinen Korn führt, und daß die Verlegung zumindest eines Teils der für das Conchieren
wichtigen Vorgänge des Gas-Austauschs und der Anwendung einer hohen Scllerbeanspruchung
in einen Nebenstrom-Iireislauf eine freizügige Wahl der jeweils zweckmäßigen und
gewünscllte Intensität des Conchierens ohne störende Rückwirkung auf die Zerkleinerungsvorgänge
ermöglicht. Dabei dürfte mitspielen, daß durch die Hinzunahme des Walzens gerade
die organoleptisch noch unangenehmen mittleren Konfraktionen (insbesondere im Bereich
von etwa 50 bis 250/um durchschnittlicher Korngröße) rasch zerkleinert werden, die
durch eine Mahlvorrichtung allein nur mit unwirtschaftlich langen Mahlzeiten und
einer dabei eintretenden unerwünschten (weil viskositatserhöhenden) Zunahme der
feinsten Kornfraktion (unter etwa 10/um dürohschnittlicher Korngröße) zerkleinert
werden können.
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Weiter dürfte dabei von
Bedeutung sein, daß durch
das Walzen auch gröbere Körner, über etwa 250 bis 300/um durchschnittlicher Korngröße,
sofort auf did eingestellte Walzenspaltgröße zerkleinert werden; diese gröberen
Teilchen werden von vielen Typen von Mahleinrichtungen schlecht angenommen, so insbesondere
von den viel verwendeten Rührwerkskugelmühlen, die wegen der großen Anzahl von Quetschzonen
pro Volumeneifflleit besonders wirksam sind. Andererseits wird durch das zwischengeschaltete
Walzen der Anteil an feinster Kornfraktion (unter etwa 10 um durchschnittlicher
Korngröße) nicht erhöht, - das ist vorteilhaft, weil die Weitervermahlung zu diesen
Feinileiten organoleptisch keine Vorteilo mehr bringt und nur eine unerwünschte
Vergrößerung der Viskosität der Masse herbeiführt.
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Im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen mit Massekreislauf durch Mahleinrichtung
und Rührwerksbehälter kann bei Anwendung der erfindungsgemäßen Technik die Behandlungszeit
um bis auf die Hälfte verkürzt werden.
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Die Erfindung, Ausgestaltangen der Erfindung und die damit erzielten
Vorteile werden im folgenden anhand eines Ausfübrungsbeispiels in Verbindung mit
der Zeichnung näher beschrieben.
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Die Figur zeigt schematisch ein Fließschema einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Die Vorrichtung enthält einen Bearbeitungskreislauf mit wenigstens
einer Fördereinrichtung in Form einer Pumpe 2. Der Bearbei tungskreisl auf enthält
ferner eine Zerl;lcinerungseinrichtung, die eine Reihenschaltung aus einer Mahleinrichtung
in Form einer Rührwerkskugelmühle 4 und einer Walzeinrichtung 6 aufweist. Der Kreislauf
enthält ferner einen Rührwerksbehälter 8, der mit der Zerkleinerungseinrichtung
in Reihe geschaltet ist, sowie Zulaufeinrichtungen 10 für Prozeßmasse und Austauscheinrichtungen
12 zum Kontaktieren eines Austausciifluids, hier Luft, mit der Prozeßmasse. Die
in dem Kreislauf liegenden Einrichtungen sind durch VerbinduiigsleitungejL 1lf und
16 in Reihe untereinander verbunden. Der Rührwerksbehd:'iter 8 stellt eine Vorratszone
dar. In dem hier beschriebenen Beispiel sei vlgenommen, daß in dieser Vorratszone
betriebsmäßig eine Menge von etwa 5 Tonnen Prozeßmasse vorliegt. In der Figur ist
diese Vorratsmenge 18 angedeutet; im übrigen ist die Prozeßmasse in der Figur nicht
dargestellt. Die gesamte Vorrichtung ist normalerweise so ausgelegt, daß in dem
Rührwerksbehälter 8
in jodein Fall ein freier Spiegel der Masse
vorhanden ist. Erfordorlichenfalls kann die Einhaltung eines bestimmten Niveaus
an Prozeßmasse in dem Rührwerksbehälter 8 mit Hilfe einer üblichen Niveau-Steuereinrichtung
20 sichergestellt werden, die z.B. auf eine in der Eingangsleitung 10 des Rührwerksbehälters
8 vorgesehene (nicht dargestellte) Pumpe einwirkt. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist der Rührwerksbehälter 8 liegend mit im lçesentlichen horizontaler Rührwerksachse
24 angeordnet. Der Rührwerksmotor ist nicht dargestellt. Diese Anordnung hat den
Vorteil, daß man leicht eine verhältnismäßig große freie Oberfläche der Prozeßmasse
im Rührwerksbehälter erzieien kann; das ist für den Gasaustausch günstig. Der freie
Raum 26 oberhalb der betriebsmäßig gebildeten Oberfläche 28 der Masse ist über eine
Austauschfluid~Zuleitung 30 und eine AustauschfluidAbleitung 32 mit dem Austauschfluid
in Kontakt bringbar. Dadurch wird die Austauschfläche in gewünschter Weise vergrößert
und schon in dem von dem Rührwerksbehälter 8 gebildeten Vorratszonen ein merlclicher
Anteil der aus der Prozeßmasse zu entfernenden flüchtigen und gasförmigen Bestandteile
mit dem Austauschfluid abgeführt. Bei dem dargestellten Ausfüiiriingsbeispiel wird
Luft als Austauschfluid verwendet. Die Luft wird mittels eines in der Ableitung
32 liegenden Gebläses 34 befördert.
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Das unter Anwenden hoher Scherkräfte erfolgende Ausbreiten der Schol,oladellmassc
in dünner Schicht erfolgt bei der dargestellten Vorrichtung in einem Nebenstrom
der Prozeßmasse. Dieser wird aus
dem Kreislauf abgeæweigt, unabhängig
vom (Haupt)Kreislauf befördert und wieder in den Kreislauf zurückgeleitet. Bei der
dargestellten Ausführung wird der Nebenstrom in einem stromabwärtigen Endbereich
der Vorratszone, d.h. einem stromabwärtigen Endbereich des Rührwerksbehälters 8,
aus einer Entnahmestelle 36 im unteren Bereich des Rührwerksbehälters 8 entnommen
und mittels einer eigenen Fördereinrichtung in Form einer Pumpe 38 in eine Leitung
40 befördert, die wieder zum Endbereich der Vorratszone zurückführt, nämlich zu
einer Rückgabestelle 2.
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In dem so gebildeten Nebenkreislauf ist die Austausclleinriclltullg
12 zum Ausbreiten der Prozeßmasse und zu der Kontaktierung mit dem Austauschfluid
angeordnet. Bei der dargestellten Ausfiihrullgsform ist auch die Rückgabestelle
42 in einem stromabwärtigen Endbereich der Vorratszone vorgesehen, nämlich an einen
stromabwärtigen Endbereich des Rührwerksbehälters 8 angeschlossen.
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Das bietet den Vorteil, daß Nebenlcreislauf und Hauptkreislauf zwar
miteinander verknüpft, jedoch auch weitgehend voneinander getrennt sind und weitgehend
unabhängig voneinander betrieben werden können. Bei der dargestellten Ausführungsform
liegt die Rückgabestellc 42 des Nebenkreislaufes stromauf von der Entnahmestelle
36; dadurch werden unnötige Energieverluste durch gegenläufige Pumpenströmungen
weitgehend vermieden. Die Rückgabestelle 42 des Nebenkreislaufs ist bei der dargestellten
Ausführungsform oberhalb der betriebsmäßigen Oberfläche 28 (des Spiegels) der Prozeßmasse
18 im Rührwerksbehälter 8 angeordnet.
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Die aus dem Nebenkreislauf zurückgeführte Masse fällt somit
frei
in die Vorratsmenge; das trägt zum Aufrühren und zur Verbesserelg des Gasaustauschs
bei, Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Austauscheinrichtung 12 am stromabwärtigen
Ende des Nebenlcreislaufs in einem stromabwärtigen Endbereich des Rührwerksbehälters
8 angeordnet, also in einem Bereich, wo die Prozeßmasse auf ihrem Weg durch den
Rührwerksbehälter 8 (die Vorratsmenge) bereits mit dem Austauschfluid in Kontakt
getreten ist. Eine in der Austauscheinrichtung aufzuwendende Leistung kommt somit
vorwiegend dem schwierigeren Austausch bei niedrigerem Konzentrationsgefälle zugute.
Bei der dargestellten Ausführungsform entllält die Austauscheinrichtung eine horizontale
Schleuderscheibe 48. Diese ist mit vertikaler Drehachse 50 in einem von einern Aufsatz
46 gebildeten' domartig auf dem Rührwerksbehälter 8 angeordneten Austauschraum 52
angeordnet und wird von eine nicht dargestellten Antriebsmotor mit einer verhältnismäßig
hohen Drehzahl angetrieben. Zwn Beispiel kann eine Schleuderscheibe von 500 mm Durchmesser
mit einer Drehzahl von 1500 pro Minute betrieben werden. Dadurch wird die Masse
sehr kräftig und mit einer sehr dünnen Schichtdicke nach außen gegen die Uinfangswand
des domartigen Aufsatzes 46 geschleudert und dabei fein zerteilt und hohen Scherkräften
unterworfen. Die Masse fällt dann einfach nach unten in die Vorratsrnenge; es bedarf
also keiner besonderen Einrichtungen für das Aufsammeln und Weiterleiten der voll
der Schleuderscheibe abgegebenen Prozeßmasse.
Auch Reinigung und
Auswechseln der Austauscheinrichtung sind leicht möglich. Die Austauschfluid-Zuleitung
30 mündet in einem oberen Stutzen 54 des domartigen Aufsatzes 46. Dort kann eine
Heizeinrichtung 56 zum Anwärmen des Austauschfluids vorgesehen sein.
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In dem Hauptkreislauf sind die Mahleinrichtung (Rührwerkskugel mühle
I.t), die Walzeinrichtung 6 und der Rührwerksbehälter 8 in Strömungsrichtung in
Reihe geschaltet. Dic Prozeßmasse wird also nach dem Mahlen gewalzt und danach durch
die von dem Sviihrwerksbehälter 8 gebildete Vorratszone geleitet. Diese Anordnung
hat den Vorteil, daß die Walzeinrichtung 6 nur von bereits gemahlener Prozeßmasse
beaufschlagt werden dann. Weiter ergibt sich dadurch der Vorteil, daß die Anlage
auch so betrieben werden kann, daß die Prozeßmasse in einem Sonder-Kreislauf uinitiuft,
der nur den Rührwerksbehälter 8 und die Walzeinrichtung 6 (und zumindest eine Förderpumpe)
enthält. Dafür köllnen e-ntprecliende Schalteinrichtungen vorgesehen sein. Eine
derartige Arbeitsweise kann zweckmäßig sein, wenn die Masse genügend zerkleinert
und entfeuchtet ist und eine Viskositätsverbessertulg durch Einbringung von Scherbeanspruchung
gewünscht wird. Diese Scherbeanspruchung wird dann durch die Walzeinrichtung eingebracht.
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Wegen des definierten Walzspaltes findet dabei eine merkliche Zerlçleinerung
nicht mehr statt.
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Eine konstruktive Vereinfachung ergibt sich bei der dargestellten
Ausführungsform
noch dadurch, daß die Walzeinrichtung 6 in einem stromaufwärtigen Eintrittsbereich
des Rührwerksbehaltcrs 8 oberhalb des betriebsmäßigen Spiegels der Prozeßmasse angeordnet
ist. Zu diesem Zweck ist die Waleinrichtung 6 ähnlich wie die Schlcudereinrichtung
48 in einem an der Oberseite des Rührwerksbehälters 8 angesetzten dornartigen Aufsatz
58 angeordnet, der nach unten offen ist. Die Prozeßmasse wird von oben auf den Walzspalt
60 gegeben,und die gewalzte Prozeßmasse fällt einfach in die in der Vorratszone,
d.h. in dem Rührrksbehälter 8, befindliche Vorratsmenge der Prozeßmasse 18. Es sind
also keinerlei besondere Vorrichtungen zum Aufsammeln und Weiterleiten der aus der
Walzeinrichtung 6 austretenden Prozcßmasse erforderlich, und man umgeht die bei
Walzeinrichtungen typischen schwierigen Abdichtungsprobl eme.
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Da die gewalzte Nasse in einen stromaufwärtigen Eintrittsbereich des
Rührwerksbehälters 8 (der Vorratszone) fällt, muß sie die gesamte Länge des Rührwerksbehälters
8 (der Vorratszone) passieren. Dadurch wird die Bildung toter Strömungszonen vermieden,
und alle Teile der Prozeßmasse werden gleichmaßig durchgerührt und mit dem Austauschfluid
in Kontakt gebracht.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist an den Kreislauf, hier an
die Leitung 16, eine Dosiereinrichtung 62 für ein die Viskosität der Prozeßmasse
beeinflussendes Mittel, insbesondere Lecithilz, angesdilossen. Diese Dosiereinrichtung
kann von einer nicht dargestellten Vi slsositäts-Fühle inrichtung gesteuert werden,
so daß das Mittel in Abhängigrl;eit von der Viskosität der Masse
automatisch
zugeführt werden kann.
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Es versteht sich, daß die Bestandteile der beschriebenen Vorrichtung
soweit erforderlich mit IIeiz- oder Kühleinrichtungen versehen sind, um gewünschte
Prozeßtemperaturen einstellen zu können. Dies gilt auch für die Verbindungsleitungen.
In der Zeichnung sind derartige Einrichtungen nicht dargestellt Insgesamt liegt
bei der beschriebenen Vorrichtung somit ein Hauptkreislauf vor, in welchem eine
Rührwerkskugelimühle 4 (die Mahleinrichtung), eine Pumpe 2, eine Leitung 1ll eine
Walzeinrichtung 6, ein Rührwerksbehälter 8, eine weitere Pumpe 22 und eine zum Einlaß
der Rührwerkçs-Kugelmühle 4 zurticlführende Leitung 16 in Strömungsrichtting (Pfeil
64) hintereinandergeschaltet sind. Der Nebenkreislauf erstreckt sich von der Entnahmestelle
36 über die Pumpe 38, die Leitung llo und die Austauscheinrichtung 12 zu der Rückgabestelle
112, die durch das untere offene Ende des domartigen Aufsatzes 1i6 gebildet wird.
Die Zufuhr der Prozeßmasse erfolgt über die schon beschriebene Einlaßleitung 10
in den EinlaßbereicJi des Rührwerksbehalters 8. Eine Entnahme von Prozeßinasse kann
an verschiedenen Stellen erfolgen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine
Entnahmeleitung 66 mit einem Entnahmeventil 68 an der Leitung 14 zwischen der Mahleinrichtung
und der Walzeinrichtung vorgesehen. Eine weitere Entnahmeleittmg 70 und ein Entnahmeventil
72 sind an der Nebenschlußleitung 40
vorgesehen. Außerdem sind
bei der dargestellten Ausführungsform die eben orwähnten Leitungen 14 und 40 durch
eine Verbindungs leitung 74 über Dreiwegeventile 76 miteinander verbunden. Diese
Dreiwegeventile bilden eine Schalteinrichtung, mit der verschiedene Betriebsweisen
der Vorrichtung einstellbar sind. Man erkennt ohne weiteres, daß insbesondere die
folgenden Bebriebsweisen möglich sind.
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Bei der ersten Betriebsweise hat die Verbindungsleitung 74 keine Fuicti
on. Hauptkreislauf und Nebenkreislauf werden nebeneinander betrieben. Der Hauptkreislauf
dient vorwiegend der Zerkleinerung, der Nebenkreislauf vorwiegend der Entfeuchtung
und der Beseitigung unerwünschter Geschmacksstoffe (dem Conchieren).
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ei einer zweiten Betriebsweise wird durch Abschalten der Förderpumpen
2 und 22 der Hauptkreislauf außer Betrieb gesetzt.
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Durch die Pumpe 38 wird je nach Einstellung der Dreiwegeventile 76
und 78 entweder der normale Nebenkreislauf über die Austauscheinrichtung 12 oder
zusätzlich oder allebi ein Sonderkreislauf über die Walzeinrichtung 6 und den Rührwerksbehälter
8 aufrechterhalten. Davon ist insbesondere die Arbeitsweise von Bedeutung, bei der
durch entsprechende Reinster mg des Dreiwegeventils 76 die Austauscheinrichtung
12 außer Betrieb ist und der Sonderkreislauf allein über die Walzeinrichtung 6 wld
den Rührwerksbehälter 8 verläuft. Diese Arbeitsweise ist
immer
dann zweckmäßig, wenn die Prozeßmasse genügend zerkleinert und entfeuchtet ist und
nur noch eine Viskositätsverbesserung durch Einbringen von Scherbeanspruchung gewünscht
wird. Diese Scherbeanspruchung wird dann von der Walzeinrichtung 6 bewirkt.
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Wegen der definierten Größe des Walzspaltes findet dabei keine weitere
merkliche Zerkleinerung mehr statt.
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Eine weitere mögliche Arbeitsweise besteht darin, daß man durch Ausschalten
der Pumpe 38 (und gewünschtenfalls Absperren des Dreiwegeventils 76 und Ausschalten
der Austauscheinrichtung 12) den Nebenkreislauf unwirksamen macht. Auf diese Weise
kann man die Vorrichtung wahlweise mit oder ohne Nebenlcreislauf betreiben.
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Im folgenden wird noch ein Zahlenbeispiel angegeben.
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Beispiel Bearbeitung einer dunklen Schokoladenmasse mit (in Gewichtsprozenten)
50 Zucker, 37 Kakaomasse (gemahlenen Kakaokernn flüssig), 13 Kakaobutter, 0,3 Lecithin
und 0,04 Vanillin.
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Bearbeitungstemperatur 80 bis 85 °Cl.
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Vorratsmasse im Rührwerksbehälter 8: ca. 5 Tonnen Mahleinrichtung:
Rührwerkskugelmühle Walzeinrichtung: 2 Walzen, Walzenspalt 200 um Rührwerksdrehzahl
des Rührwerksbehälters: 20 pro Minute Austauscheinrichtung: Schleuderscheibe.iMittlere
Leistungsaufnahme: 35 lcW Fördermenge im Hauptkreislauf: 2 Tonnen pro Stunde Fördermenge
im Nebenkreislauf: 2 Tonnen pro Stunde Behandlungszeit für Qualitätsschokolade:
12 bis 16 Stunden