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    公开号:WO1985005012A1
    申请号:PCT/EP1985/000214
    申请日:1985-05-09
    公开日:1985-11-21
    发明作者:Rudolf Rapp
    申请人:Rudolf Rapp；
    IPC主号:A23G1-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Ver¬ edelung von Walzgut als Ausgangsprodukt für Schokolade
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vor¬ richtung zur Veredelung von Walzgut als Ausgangsprodukt für Schokolade, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    [0003] Bei der Herstellung von Schokolade wird heute noch das durch Walzenstühle zerkleinerte Gut, das fast alle Rezepturbestandteile enthält, in sogenannte Conchen eingefüllt und darin über viele Stunden verflüssigt. Dieses Verfahren erfordert für die zu seiner Durch¬ führung notwendigen Vorrichtungselemente sehr viel Platz und arbeitet darüberhinaus di skontinuerl ich , so daß es, gemessen an dem heutigen hohen Stand der Automat sierungstechnik als veraltet angesehen werden muß. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das Verfahren kontinuierlich ablaufen zu lassen. Diese Versuche sind letztlich daran gescheitert, daß entweder die gefundenen Verfahrensführungen zu umständlich und damit unwirt¬ schaftl ich oder die Ergebnisse, also die Produkt¬ qual i tat, n icht zufriedenstellend gewesen sind.
    [0004] Allen Verfahrenstechniken bei der Herstellung von
    [0005] Schokolade, die auf dem Conchierprinzi p beruhen, ist gemeinsam, daß in großen, offenen, temperierbaren Be¬ hältern, in denen sich speziell ausgebildete mechanische Einbauten befinden, die das Gut in irgendeiner Form umwälzen, gearbeitet wird. Diese Einbauten bestehen aus verschiedenartig geformten Rühr- und Knetorganen, die sowohl dazu dienen, eine möglichst große Oberfläche des Gutes zu entwickeln, um an der Grenzfläche Gutmasse/Luft einen intensiven Stoffaustausch zu bewirken, als auch bilden sie verschiedenartig geformte Spalten, durch die die Schokoladenmasse hindurchgedrückt wird. Dadurch entstehen hohe Scherkräfte, die eine Umhüllung der Feststoffteilchen mit Kakaofett, die sogenannte Ver- salbung, bewirken, wodurch nicht nur ein gutes Flie߬ verhalten, sondern auch ein guter Schmelz bei der fertigen Schokolade erzielt werden. Die erhöhte Temperatur be¬ schleunigt den Stoffaustausch. Nach einer bestimmten Zeit des Conchierens kann die Aromaveredlung als abge¬ schlossen gelten.
    [0006] Durch den Conchi erprozess werden in einer ersten Be¬ handlungsphase unter schonender mechanischer Bean¬ spruchung im wesentlichen unerwünschte Aromastoffe aus dem Produkt entfernt. In einer zweiten Behandlungsphase wird dann durch verstärkte mechanische Bearbeitung die für den Schmelz notwendige Versalbung erzielt und das für die Weiterverarbeitung erforderliche Fließver¬ halten eingestellt. Entscheidend dabei ist, daß die gesamte aromabildende Prozessführung einschließlich der mechanischen Behandlung zur Erzielung eines guten Fließverhaltens in verschiedene Bearbeitungsabschn tte aufgeteilt wird. So muß die rohe Kakaomasse unter Zusetzung von Wasser oder von bestimmten Reaktions- lösungen vorentgast und vorveredelt werden und das so erhaltene Produkt in einer dünnen Schicht geröstet und mit Reaktionslösungen, beispielsweise Kohlehydraten, weiterveredelt werden. Es hat sich gezeigt, daß die einfache Entgasung oder Röstung von Kakaomasse in einer Dünnschicht nicht ausreicht, um alle notwendigen Stoffaustauschvorgänge zwischen den Bestandteilen der
    [0007] Kakaomasse und den Kohlehydraten oder auch Milchbestand¬ teilen stattfinden zu lassen. Andererseits können in der Conche keine gerichteten Reaktionen zwischen den Reaktionspartnern ablaufen, da sich in der Conche nur Zufallsberührungen zwischen den Reaktionspartnern ergeben. Außerdem ist das Conchieren der bisherigen Art ein diskontinuierliches Verfahren und deshalb nicht nur aus energetischen Gründen, sondern auch zur Erreichung einer einheitlichen Produktqualität nachteilig.
    [0008] Des weiteren ist nach heutigen Erkenntnissen eine Vor¬ entgasung der Kakaomasse oder Vorbehandlung der Milch¬ bestandteile nicht ausreichend, um bei der späteren Verflüssigung des Gutes in einer Conche oder auch auf kontinuierlichem Wege die gewünschte Produktqualität sicherzustel 1 en .
    [0009] Die Aufgabe der Erfindung liegt deshalb darin, das Verfahren der eingangs genannten Art, bei der die Vor- Veredlung des Kakaoproduktes als Voraussetzung für eine spätere kontinuierliche Veredlungsverflüssigung der Schokoladenmasse angesehen wird, so wei terzuentwickel n , daß nach dem Zusammenfügen der Rezepturbestandteile und dem anschließenden Zerkleinern bei einer Oberflächen- Vergrößerung der Produktmasse um einen Faktor, der größer als 10 ist, eine derartige Verbesserung des Stoff- und Wärmeaustausches der Reaktionsbestandteile der Kakao¬ masse erzielt wird, die eine kontinuierliche Verfahrens¬ weise bei der Veredlung von Kakaomassen mit einem aus- gezeichneten energetischen Wirkungsgrad bei ausge¬ zeichneter Qualität des Endproduktes zulassen. -H -
    [0010] Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Walzgut in ein offenes, beheizbares System eingebracht wird, in dem es unter Unterdruck ent¬ gast und mit zugeführtem Gas und/oder zugeführter Luft bei Temperaturen zwischen 80° und 120°C innig vermischt wird und dann plastifiziert wird, und daß das plastifizierte Walzgut anschließend in ein geschlossenes System gebracht wird, in dem es homogenisiert wird.
    [0011] Bezüglich des vorrichtungstechnischen Teils der Erfindung wird die Aufgabenl sung darin gesehen, daß durch ein offenes System in Form eines senkrechten, trichterförmigen, das Walzgut ausbreitenden und entgasenden sowie mit Luft und/oder einem Gas begasenden Reaktorsund ein sich an dieses offene System unmittelbar anschließendes ge- schlossenes System in Form eines Schnecken¬ extruders zur Homogenisierung des aus dem Reaktor aus¬ tretenden Walzgutes das Verfahren betrieben wird.
    [0012] Ein wesentliches Verfahrensmerkmal ist somit die Gut- b.ehandlung zunächst in einem offenen System zum Zwecke der Entgasung des Walzgutes, wobei die entstehenden Brüden sofort abgeführt werden und das Gut mit zunehmender Behandlungsdauer vorpl astifiziert wird, da sich heraus¬ gestellt hat, daß für die spätere Fließfähigkeit des Produktes die vorherige Entgasung eine entscheidende Rolle spiel t,woraufdie Weiterbehandlung des entgasten Produktes in einem geschlossenen System zur Homogenisie¬ rung erfolgt.
    [0013] Gemäß einer vorteilha ten Ausgestaltung der Erfindung läßt sich zur weiteren Verbesserung der Entgasung in dem offenen System ein relativer Unterdruck zwischen 20 und 200 bar aufrechterhalten, wobei sich das Walzgut während der Behandlung unter Schwerkrafteinwirkung unter Bildung einer großen Oberfläche abwärtsbewegt, wobei, gemäß einer weiteren Ausgestaltung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens, die entstehenden Wrasen und Brüden mit den unerwünschten Aromastoffen sofort abgezogen werden.
    [0014] Es hat sich ferner bewährt, dem plastifizierten Walz¬ gut im geschlossenen System, in dem das Gut zur Homo- genisierung der Einwirkung von Scher- und Mischelementen bei definierter aber veränderlicher Spaltweite ausge¬ setzt wird, Kakaofett und Lezithin und/oder flüssige Rezepturbestandteil e zuzusetzen.
    [0015] Zum Zweck der Homogenisierung werden innerhalb der
    [0016] Scherzonen und Mischzonen, die vorteil afterweise ein¬ ander abwechseln, zweck ässigerweise Temperaturen von 60 bis 80°C aufrechterhalten.
    [0017] Die Verweilzeit des Walzgutes in der Mischzone sollte wenigstens 0,3 Sekunden und die Scherdauer maximal 0,2 Sekunden betragen.
    [0018] Als Spaltweiten haben sich Werte zwischen 5 und 0,5 mm als besonders günstig erwiesen.
    [0019] Nach der Behandlung des Walzgutes im geschlossenen System läßt sich gegebenenfalls eine weitere Behandlung im offenen System anschließen, um bei Temperaturen zwischen 60 und 80°C einen Konzentrationsausgleich der Kompo¬ nenten der Rezeptur zu erreichen und dadurch die Flie߬ eigenschaften des Produkts zu optimieren. In vorrichtungstechnischer Hinsicht basiert die Er¬ findung auf der Kombination zweier kontinuierlich arbeitender und bezüglich der Durchsatzleistung auf¬ einander abgestimmter Apparate, nämlich einem als Begaser und Plastifizierer ausgebildeten Reaktor des Dünnschichttyps und einem nachgeschalteten Extruder als Homogenisator der aus dem Reaktor austretenden pl astifizierten Masse.
    [0020] Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor¬ richtungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
    [0021] Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, in der schematisch die Vorrichtung zur Verfahrensdurchführung wiedergegeben ist, erläutert.
    [0022] Von dem Walzenstuhl 12 wird bei 11 zur Herstellung von Schokolade, insbesondere Milchschokolade, kontinuierlich ein Produkt abgenommen, dessen Basis dünnschichtgeröstete Kakaomasse ist, die unter Zugabe von Reaktionslösungen wie Wasser, Kohlehydrate und Mi 1 chbestandteil en, ein Ausgangsprodukt liefert, dessen Kohlehydratgehalt und Milchtrockenanteil bis zu 20 Gew.- betragen. Dieses Walzgut gelangt in den senkrecht stehenden, sich nach unten zu konisch verjüngenden Reaktor 1 , auf dessen
    [0023] Innenwand es ausgebreitet wird. Im oberen Teil dieses Reaktors befindet sich ein mit Düsen 20 versehener Rotor 8, der auf einer angetriebenen Hohlwelle 7 sitzt, durch die in Richtung des Pfeils 6 Luft oder ein Gas, bei- spielsweise ein Inertgas, eingeleitet wird, das dann über die Düsen 20 gegen die auf der Reaktorwandung aus- gebreitete Kakaomasse geblasen wird, die vom oberen
    [0024] Ende 3 des Reaktors nach dem Fallprinzip abwärts läuft. Mit Hilfe der Düsen 20 wird das Walzgut begast zu dem Zweck, die in ihm enthaltenen unerwünschten Aromastoffe auszutreiben, die dann zusammen mit den entstehenden Wrasen und Brüden aus dem Reaktor 1 , der ein mit A bezeichnetes offenes System darstellt, entweichen bzw. abgezogen werden. Zu diesem Zweck ist das Reaktorgehäuse 4 mit einem beheizbaren Mantel 5 versehen, wodurch Temperaturen zwischen 80 und 120°C in dem Walzgut er- zeugt werden und das aus den rotierenden Düsen 20 aus¬ tretende Gas mit dem abwärts wandernden dünnschichtigen Massenstrom innig vermischt wird, so daß ein sehr guter Entgasungseffekt eintritt. •
    [0025] Dieser Entgasungseffekt kann noch dadurch unterstützt werden, daß im Reaktor 1 ein relativer Unterdruck zwischen 20 und 200 mbar mit Hilfe einer nicht dargestellten, einen Unterdruck erzeugenden Vorrichtung aufrechterhalten wi rd.
    [0026] Mit zunehmender Behandlungsdauer gelangt das von den rotierenden Düsen 20 überstrichene, pul verförmige und tei 1 pl astifizi erte Walzgut in den unteren Teil des Reaktors 1 , in dem sich eine auf der rotierenden Welle 7 aufgekeilte Plastifizierschnecke 9 befindet, die das Gut bei 10 in den Schneckenextruder 2 austrägt, der bei diesem Ausführungsbeispiel als Einwellenextruder ausge¬ bildet ist, auf dessen Welle 14 sich Scherelemente 13a und Mischelemente 13b einander abwechseln, um das durch den Extruder hindurchgetriebene Produkt beim Durchgang durch die Scherzonen und Mischzonen zu homogenisieren, bis es aus dem Mundstück 15 austritt. - <9 -
    [0027] Der Schneckenextruder bzw. Homogenisator stellt insofern ein geschlossenes System B dar, weil das Produkt zwischen Eintritt und Austritt weitgehend unter Luftabschluß be¬ handelt wird. Der Extruder ist von einem beheizbaren Mantel 16 umgeben, so daß in ihm Temperaturen von 60 bis 80°C aufrechterhaltbar bzw. einstellbar sind. In den aufeinanderfolgenden Scherzonen und Mischzonen des Homogenisators erfolgt ein ständiger Wechsel zwischen Zusammenfügen von Einzel komponenten des Produktes während der Scherung und Oberfl chenreaktion beim Vermischen in der folgenden Mischzone, wobei die Verweilzeit in jeder
    [0028] Mischzone wenigstens 0,3 Sekunden beträgt und die Scher¬ dauer in der Scherzone maximal 0,2 Sekunden, und zwar bei Spaltweiten zwischen 5 und 0,5 mm, die mit zunehmender Plastifizierung und damit steigender Fließfähigkeit enger werden.
    [0029] Dem pl astifizierten Produkt können bei 17, 18, und 19 in den Extruder Kakaofett und Lezithin, letzteres als Emulgator, und andere flüssige Rezepturbestandteile zugeführt werden, die sich in den Scher- und Mischzonen intensiv mit der Produktmasse vermengen und die ge¬ wünschten Reaktionen bewirken, so daß dieses kontinuier¬ liche Veredlungsverfahren zu einem qualitativ hoch¬ wertigen Endprodukt führt, wie es mit den bekannten Verfahren, wenn überhaupt, dann nur mit einem wesentlich größerem technischen und energetischen Aufwand erreich¬ bar ist.
    [0030] Nach der Behandlung des Walzgutes im geschlossenen System B läßt sich, falls gewünscht, eine weitere Behandlung im offenen System A anschließen, um bei Temperaturen zwischen 60 und 80°C den Konzentrationsausgleich der Komponenten der Rezeptur noch zu vervollständigen und dadurch optimale Fließeigenschaften zu erreichen. Gewöhnlich jedoch reicht die Verarbeitung des Walzgutes in der oben beschriebenen Vorrichtung bei einmaligem Durchgang durch das offene System A und das geschlossene System B aus, um die gewünschte Endqualität zu erzielen.
    权利要求:
    Claims- /P -P a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Verfahren zur kontinuierlichen Veredelung von Walzgut als Ausgangsprodukt für Schokolade, beispielsweise Milch¬ schokolade, bei dem als Basis für die Rezepturen dünn¬ schichtgeröstete Kakaomasse verwendet wird, die unter Zugabe von Reaktionslösungen, wie Wasser, Kohlehydrate und Milchbestandteilen, gewonnen wird, wobei ein Kohle- hydrat»und ein Milchtrockenanteil bis zu 20 Gew.-% als Ausgangsprodukt für die Herstellung der Schokolade er¬ zielt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Walzgut in ein offenes, beheizbares System einge¬ bracht wird, in dem es unter Unterdruck entgast und mit zugeführtem Gas und/oder zugeführter Luft bei Temperaturen zwischen 80° und 120°C innig vermischt wird und dann plastif iziert wird, und daß das plastif izierte Walzgut anschließend in ein geschlossenes System gebracht wird, in dem es homogenisiert wird.
    - π -
    2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der im offenen System zur Anwendung gelangende Unterdruck zwischen 20 und 200 mbar beträgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das Walzgut sich während der Behandlung in dem offenen System gemäß dem Fallprinzip nach unten bewegt.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c g e k e n n z e i c h n e t , daß die entstehenden Wrasen und Brüden, in denen unerwünschte Aromastoffe enthalten sind, abgezogen werden.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit zunehmender Behandlungs¬ dauer im offenen System das pul verförmige und/oder teil- plastifizierte Walzgut mechanisch bearbeitet und damit vollständig pl astifiziert wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem pl astifizierten Walz¬ gut Kakaofett und Lezithin und/oder andere flüssige Rezeptur¬ bestandteile zugesetzt werden.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das Zusetzen von Kakaofett, Lezithin und/oder der anderen flüssigen Rezepturbestand¬ teile im geschlossenen System vorgenommen wird.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Homogenisieru unter Einwirkung von Scher- und Mischelementen bei definierter - /2.-
    aber veränderlicher Spaltweite im Schneckenextruder vorgenommen wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ver¬ arbeitung des Gutes im Schneckenextruder bei Temperaturen von 60 bis 80°C erfolgt und innerhalb des als Homogenisator wirkenden Extruders Scherzonen und Mischzonen einander abwechseln, wobei in jeder Mischzone zwischen den Einzel¬ komponenten des Gutes, die während der Scherung neu zu¬ sammengefügt worden sind, Oberflächenreaktionen stattfinden.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verweil¬ zeit in jeder Mischzone im Extruder wenigstens 0,3 Sekunden beträgt und die Scherdauer maximal 0,2 Sekunden.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spalt¬ weiten der Scherelemente im Extruder mit zunehmender
    Pl asti fizierung und damit steigender F ießfähigkeit des Gutes enger gemacht werden.
    12. Verfahren nach Anspruch 11 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spaltweiten zwischen 5 und 0,5 mm betragen .
    13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die Spaltweiten 1 mm betragen.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach der Behandlung des Walzgutes im geschlossenen System eine weitere Behandlung im offenen System bei Temperaturen -/I n¬
    zwischen 60 und 80°C zur Erzielung eines Konzentrations¬ ausgleiches der Komponenten der Rezeptur zwecks Er¬ reichung einer optimalen Fließgrenze stattfindet.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Homogenisato im geschlossenen System ein Doppel Schneckenextruder ver¬ wendet wird.
    16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem Walzenstuhl , von dem das Walzgut kontinuierlich abnehmbar ist, g e k e n n ¬ z e i c h n e t durch ein offenes System (A) in Form eines senkrechten, trichterförmigen, das Walzgut (11) ausbreitenden und entgasenden sowie mit Luft und/oder einem Gas begasenden Reaktors ( 1 ) und ein sich an dieses offene System (A) unmittelbar anschließendes geschlossenes System (B) in Form eines Schneckenextruders (2) zur Homogenisierung des aus dem Reaktor (1) austretenden Walzgutes (10).
    17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Reaktor (1) einen Rotor (8) aufweist, der auf einer angetriebenen, senkrechten Hohlwelle (7) sitzt und mit radialen Begasungsdüsen (20) versehen ist, und daß sich auf der Hohlwelle (7) im unteren Bereich des Reaktors eine Pl astifizierschnecke (9) befindet, die das Walzgut in den Schneckenextruder (2) fördert.
    18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Reaktor (1) ein sich nach unten in Richtung auf den Schneckenextruder (2) konisch verjüngendes Gehäuse (4) aufweist, das von einem beheizbaren -*w-
    Mantel (5) umgeben ist, und daß der Schneckenextruder ebenfalls von einem beheizbaren Mantel (16) umgeben ist, und vom Walzguteintritt bis zum Walzgutaustritt aus seinem Mundstück (15) einander abwechselnde Scherzonen (13a) und Mischzonen (13b) aufweist.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schnecken¬ extruder (2) über seine Länge mit Dosiereinrichtungen (17,18, 19) für die Zudosierung von Kakaofett, Lezithin und/oder anderen flüssigen Rezepturbestandteilen (17,18,19) versehen ist.
    20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schnecken¬ extruder zwei parallele, ineinandergreifende Extruder¬ schnecken aufweist.
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