DE102008053303B4

DE102008053303B4 - Verfahren zur Herstellung fettarmer, milchtrockenprodukthaltiger Schokolade mittels Mahlkörpermühle

Info

Publication number: DE102008053303B4
Application number: DE200810053303
Authority: DE
Inventors: Siegfried Prof. Dr. Bolenz; Eberhard Lipp
Original assignee: Lipp Mischtechnik GmbH
Current assignee: Lipp Mischtechnik GmbH
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: DE102008053303A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Schokoladenmasse, bei dem ein Milchtrockenprodukt zusammen mit anderen Zutaten in einem Mahlbehälter einer Mahlkörpermühle, mit in diesem befindlichen Mahlkörpern, insbesondere einer Kugelmühle, vermahlen wird, wobei Milchtrockenprodukt eine Restfeuchte unterhalb einer Gleichgewichtsfeuchte bei Umgebungsbedingungen nämlich 20°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schokolademasse, bei dem ein Milchtrockenprodukt zusammen mit anderen Zutaten in einem Mahlbehälter einer Mahlkörpermühle mit in diesem befindlichen Mahlkörpern, insbesondere einer Kugelmühle, vermahlen wird.
Milchschokolade besteht im Wesentlichen aus Zutaten wie (Kristall-)Zucker, Kakaomasse, Kakaobutter und Milchpulver. Statt Zucker kommen auch Zuckeraustauschstoffe zum Einsatz. Außerdem gibt es so genannte Dunkelschokoladen, die keinen oder nur einen geringeren Milchanteil aufweisen oder aber so genannte „weiße Schokoladen”, bei denen zwar Kakaobutter aber keine Kakaomasse zugesetzt wird.
Bei der Herstellung von Schokoladen ist die Feinzerkleinerung dieser Schokoladenkomponenten auf Partikelgrößen von ×90 < 15 bis < 30 μm wichtig, was bedeutet, dass 90 Volumen-% der Partikel kleiner als die genannten Werte sind. Bei dieser Feinheit wird Schokolade im Mund als zart und mit angenehmem Schmelz empfunden.
Dabei ist es üblich, zunächst den (Kristall-)Zucker, die Kakaomasse, einen Teil der Kakaobutter und das Milchpulver in einem geeigneten Gerät miteinander zu vermischen, wie dies beispielsweise in der DE 12 39 926 B beschrieben wird, und dann dieses Gemenge für eine Zerkleinerung der Partikel zu mahlen. In der industriellen Praxis wird bei hochwertigen Schokoladen das Mahlen des Gemenges anders als in der genannten Druckschrift überwiegend mit Walzenreibmaschinen durchgeführt, wie dies beispielsweise in der DE 10 2006 033 012 A1 oder der DE 693 25 177 T2 beschrieben wird. Dabei ist es üblich, in einer ersten Zerkleinerungsstufe das Gemenge über ein Zwei-Walzwerk vorzuzerkleinern und das entsprechend vorzerkleinerte Ge menge anschließend auf einem Fünf-Walzwerk auf eine endgültige Feinheit zu bringen.
Das endzerkleinerte Gemenge verlässt das Fünf-Walzwerk als flockiges, rieselfähiges Pulver mit der gewünschten Partikelgröße. Abschließend wird dieses Pulver in eine Conche gegeben, wo es – gegebenenfalls unter Zugabe von zusätzlichen Geschmacksstoffen, von weiterer Kakaobutter – und von Emulgatoren – zu einer fertigen flüssigen Schokoladenmasse verarbeitet wird.
In der genannten Conche werden Partikelagglomerationen aufgebrochen und das vorhandene Fett freigesetzt, das außer in der Kakaobutter auch im Milchpulver vorhanden ist. Durch eine entsprechende Temperaturführung und Belüftung der Masse wird beim Conchieren Wasser entfernt, so dass die Feuchte der Masse von ursprünglichen ca. 1,0–1,5% auf weniger als 0,6% sinkt. In diesem Zusammenhang ist es notwendig zu wissen, dass schon geringe Mengen an Wasser die Viskosität der Schokoladenschmelze in unerwünschter Weise erhöhen kann.
Um das Austreten von Wasser und flüchtigen organischen Bestandteilen in einer Conche schnell und vollständig durchführen zu können, ist es notwendig, dass der Conche das zerkleinerte Gemenge in Form von Pulver zugeführt wird, das eine große spezifische Oberfläche hat. Die wie oben beschrieben hierfür benutzten Walzwerke sind aber recht aufwändig konstruierte, damit komplizierte und auch in der Anschaffung entsprechend teure Maschinen.
Außerdem können solche Walzwerke als offene Systeme grundsätzlich zu Produktverlusten führen und bringen eventuell auch Hygieneprobleme mit sich. Weiterhin haben diese offenen Systeme den Nachteil, dass die gewalzte Ware Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen kann. Schließlich sind derart offene Systeme grundsätzlich auch mit Sicherheitsproblemen für das Bedienpersonal belastet. Einigen dieser Probleme versucht man durch Einhausungen der Walzwerke zu begegnen, was aber die Maschinen weiter verteuert.
Die abschließend eingesetzten Conchen sind zum einen relativ teure Geräte. Außerdem arbeiten diese Conchen in der Regel nur batchweise, wobei insbesondere lange Conchierzeiten zu besonders hochwertigen Schokoladen führen. Der Durchsatz durch die Conchen ist somit beschränkt und kann ohne unerwünschten Qualitätsverlust nicht beliebig erhöht werden.
Jetzt ist es allerdings auch bekannt, wie beispielsweise in der DE 695 21 339 T3 beschrieben, statt Walzwerke zu benutzen, um die Zutaten von Schokoladen zu zerkleinern, diese in einem Mahlbehälter mit in diesem befindlichen Mahlkörpern zu vermahlen, insbesondere in einer Rührwerkskugelmühle. Bei dem genannten bekannten Verfahren wird nach der Kugelmühle noch ein Conchieren vorgesehen.
In einer solchen Rührwerkskugelmühle ist aber das Erreichen des pulverigen Zustandes der Schokoladenkomponenten, wie es oben beschrieben wurde, unerwünscht. In Rührwerkskugelmühlen muss ein Produkt nämlich pumpfähig sein. Bei den kleinen Partikelgrößen, wie sie oben für hochwertige Schokoladen angegeben werden, ist dies mit angestrebten niedrigen Gesamtfettgehalten aufgrund der großen spezifischen Oberfläche nicht möglich.
Um den pulverigen Zustand der Masse in der Kugelmühle zu verhindern, werden demgemäß entweder bei niedrigen Fettgehalten größere Partikel in Kauf genommen oder es wird bei kleinen Partikelgrößen eine höhere Menge an Fett zugesetzt.
Größere Partikel, die insbesondere im US-amerikanischen Bereich gewählt werden, haben sensorische Nachteile. Mit diesen kann insbesondere der nach europäischen Ansprüchen gewünschte „zarte Schmelz” nicht erreicht werden, vielmehr werden Schokoladen mit solchen größeren Partikeln als „sandig” wahrgenommen.
Die Erhöhung des Fettanteiles bringt dementgegen erhebliche finanzielle Nachteile mit sich, da hierfür, insbesondere im europäischen Raum, Kakaobutter zu verwenden ist, die sehr teuer ist.
Beide Wege haben dabei den Nachteil, dass das Erreichen eines niedrigen Wassergehaltes beim Endprodukt, wie er insbesondere auch durch das Conchieren bei hochwertigen Schokoladen angestrebt wird, nur noch schwer zu erreichen ist. Die in einer Kugelmühle auch am Ende noch benötigte Pumpfähigkeit der durch diese hindurch bewegten Masse ist ein Zeichen dafür, dass alle in der Masse vorhandenen Partikel mit Fett überzogen sind, wobei dieser Fettfilm aber das für den niedrigen Wassergehalt notwendige Austreten von Wasser aus den Partikeln verhindert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben zur Herstellung von Schokolade unter Verwendung eines Mahlbehälters mit in diesem befindlichen Mahlkörpern, das zu einer hochwertigen Schokolade führt mit geringer Partikelgröße und niedrigem Fettgehalt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den Unteransprüchen genannt.
Erfindungsgemäß weist das Milchtrockenprodukt, das eine Zutat der Schokoladenmasse ist, eine Restfeuchte unterhalb einer Gleichgewichtsfeuchte bei Umgebungsbedingungen nämlich 20°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit auf.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der wesentliche Anteil der bei der Herstellung von Schokolade aus der Masse zu entfernenden Feuchtigkeit üblicherweise durch das der Schokoladenmasse zugesetzte Milchtrockenprodukt in Form von Milchpulver zugeführt wird.
Milchpulver hat unter günstigen Lager- und Umgebungsbedingungen von etwa 20°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit normalerweise eine Gleichgewichtsfeuchte von etwa 4%. Dieser Restwassergehalt wird bei den verschiedensten Herstellungsverfahren von Milchpulver erreicht, bei denen Milch durch Verdampfen und nachfolgendes Trocknen das Wasser entzogen wird. Hierfür gibt es verschiedene großtechnisch angewandte Verfahren wie Walzentrocknung, Sprühtrocknung oder Gefriertrocknung, die alle zu einem Endwassergehalt von ca. 3 bis 5% führen. Außer Milchpulver sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Milchtrockenprodukten alle Trockenerzeugnisse verstanden werden, die aus Milch, Molke, Ultrafiltrations permeat und ähnlichen Rohstoffen gewonnen werden und laktose enthalten.
Bei einer deutlich unterhalb der oben diskutierten Gleichgewichtsfeuchte liegenden Restfeuchte Von ca. 1% für das Milchtrockenprodukt ist zusammen mit den übrigen, normalerweise wasserfreien oder wasserarmen weiteren Zutaten in der letztendlich erreichten Schokoladenmasse ein Wassergehalt von weniger als 0,6% zu erreichen, ohne dass hierfür ein separater Vorgang zum Austragen von Wasser vorgesehen werden muss, wie er üblicherweise in eine Conche durchgeführt wird.
Wie ein Milchtrockenprodukt mit einer Restfeuchte von ca. 1% oder weniger hergestellt wird, ist dabei aus der DE 10 2006 033 012 A1 (bzw. der EP 1 880 615 A2 ) bekannt. Das gemäß diesen Druckschriften hergestellte Trockenprodukt soll dabei zwar auch bei der Herstellung von Schokolade verwandt werden. Als Herstellungsverfahren wird hierbei allerdings ein Verfahren mit einem abschließenden Conchieren vorgesehen.
Überraschenderweise wurde nun festgestellt, dass ein niedriger Wassergehalt, wie er bei einer Schokoladenmasse vorliegt, die mit einem Milchtrockenprodukt erfindungsgemäß hergestellt wird, die rheologischen Eigenschaften der Schokoladenmasse, die in einem Mahlbehälter mit in diesem befindlichen Mahlkörpern, wie einer Kugelmühle, vermahlen wird, so verändert, dass sie auch am Ende des Mahlvorganges, wenn die Partikel die in Europa für hochwertige Schokoladen erwünschte Partikelgröße haben, noch bei Fettgehalten pumpfähig ist, wie sie bisher lediglich bei Schokoladenmassen bekannt waren, bei denen Walzwerke und Conchen zum Einsatz kommen.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren somit auch bei Schokoladenmassen zur Anwendung kommen, die einen Gesamtfettgehalt von weniger als 32% haben.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, dass der Einsatz z. B. der Kugelmühle zu einem sehr kleinen Spektrum von unterschiedlichen Partikelgrößen führt (unimodule Partikelgrößenverteilung). Hierbei liegt insbesondere nur ein sehr kleiner Anteil von Parti keln mit sehr geringen Größen vor, die eine überproportional hohe spezifische Oberfläche haben, die beim Mischen mit Fett zu benetzen wäre.
Bei dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung hat sich herausgestellt, dass die durch eine enge, unimodule Partikelgrößenverteilung verminderte spezifische Oberfläche sich insbesondere auf das Fließverhalten bei niedrigen Scherraten – ausgedrückt durch die Fließgrenzen – positiv auswirkt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird angestrebt, dass der Einsatz z. B. der Kugelmühle zu einer bi- oder sogar multimodulen Partikelgrößenverteilung führt. Dies bedeutet, dass neben einer dominierenden Fraktion größerer Teilchen ein bestimmter Anteil kleinerer Teilchen vorliegt. Es hat sich herausgestellt, dass dies eine Verbesserung des gesamten Fließverhaltens – also auch bei höheren Scherraten – mit sich bringt. In der eng gepackten Suspension füllen nämlich die kleineren Teilchen die Lücken zwischen den großen, so dass mehr freies Fett für den Fließvorgang zu Verfügung steht.
Es sei diesbezüglich nur am Rande erwähnt, dass die derzeit häufig eingesetzten Walzwerke bei günstiger Prozessführung in der Regel ebenfalls eine bimodale Verteilung erzeugen.
Um trotz der geringen Menge an Fettphase in der wie beschrieben hergestellten Schokoladenmasse mit niedrigem Fettgehalt eine erwünscht niedrige Viskosität zu erreichen, ist die Zugabe eines Emulgators in rezepturüblicher Menge notwendig.
Die Zugabe des Emulgators kann sowohl vor als auch während der Herstellung der Schokoladenmasse in dem Mahlbehälter erfolgen. Es ist aber auch möglich, einen Emulgator erst in einem Schritt nach dem genannten Mahlbehälter in die Schokoladenmasse einzubringen.
Um die wie oben beschriebenen verschiedenen Typen der Partikelgrößenverteilung zu erzeugen, werden folgende Wege vorgeschlagen: Mahlt man bei relativ niedriger Viskosität, d. h. bei Endfettgehalt und in Anwesenheit eines Emulgators, entsteht eine enge, unimodale Verteilung.
Mahlt man bei hoher Viskosität, d. h. gerade noch pumpfähiger Masse, entsteht eine breitere, bei besonders günstiger Verfahrensführung eine bimodale Partikelgrößenverteilung. Die so erzeugte Masse mit bimodaler Partikelgrößenverteilung weist insgesamt etwas günstigere Fließeigenschaften auf, als eine Masse mit unimoduler Verteilung. Letztere zeigt jedoch im Bereich niedriger Scherraten bessere Werte.
Um eine Masse mit bimodaler Partikelgrößenverteilung zu erreichen, wird gemäß- einer speziellen Ausgestaltung der vorliegenden Anmeldung ein mehrstufiges Verfahren angewandt. Dabei wird eine erste Teilmasse relativ niedriger Viskosität zunächst auf eine Partikelgröße zerkleinert, welche sensorisch gerade nicht mehr spürbar ist (< 20–30 μm, unimodal). Eine zweite Teilmasse wird auf eine deutlich geringere Partikelgröße zerkleinert (< 2–10 μm, ebenfalls unimodal).
Die zweite Teilmasse kann als Teilstrom auch mittels weiterer Zerkleinerung aus der ersten Teilmasse hergestellt werden.
Beide Teilmassen werden anschließend in einem bestimmten Verhältnis gemischt, wobei die Teilmenge der feineren, zweiten Teilmasse geringer ist als die Teilmenge der gröberen, ersten Teilmasse. Insbesondere entspricht die Menge der gröberen, ersten Teilmasse zwischen 50 und 95% der Gesamtmasse mit bimodaler Partikelgrößenverteilung.
Statt einer Schokoladenmasse mit bimodaler Partikelgrößenverteilung kann auf vergleichbare Weise mittels mehrerer Teilmengen mit unterschiedlichen Partikelgrößen auch eine multimodale Partikelgrößenverteilung erreicht werden, bei der für die Teilmasse der gröbsten Teilmasse weiterhin die o. g. Randbedingung bzgl. ihres Anteils an der Gesamtmasse gilt.
Durch die dargestellten gezielten Beeinflussungen der Partikelgrößenverteilungen lassen sich insbesondere Schokoladenmassen für verschiedene Zwecke herstellen. Sollen aus einer Schokoladenmasse beispielsweise Hohlkörper oder Überzüge hergestellt werden, wird für sie insbesondere eine gute Fließfähigkeit bei niedrigen Scherraten gefordert. Hierfür empfiehlt sich die Erzeugung einer unimodalen Verteilung.
Für viele andere Anwendungen und gute sensorische Eigenschaften wird für eine Schokoladenmasse hingegen häufig niedrige Viskosität bei verschiedensten Scherraten gefordert. Hierbei ist dann vorzugsweise eine Schokoladenmasse mit einer bi- oder multimodalen Verteilung der Partikelgröße zu erzeugen.
Erfindungswesentlich ist, dass das Endprodukt ohne die zeitaufwändige Verwendung einer Conche erreicht wird. Es können also mit den bisher beschriebenen Verfahren hochwertige Schokoladen unter Weglassung des hierfür normalerweise vorgesehenen Conchierprozesses erzielt werden. Dies stellt einen erheblichen Zeit- und damit auch Kostenvorteil dar.
Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die verwendeten Rohstoffe nicht nur wasserarm sind, sondern auch ansonsten keine unerwünschten Geschmacksstoffe mehr enthalten, welche im konventionellen Verfahren durch das langwierige Trockenconchieren entfernt würde. Insbesondere die Kakaomasse muss so vorbehandelt sein, dass sie keine flüchtigen Säuren mehr enthält. Die hierzu notwendigen Verfahren sind jedoch bekannt, praktisch eingeführt und entsprechende Produkte am Markt erhältlich.
Für eine gleichmäßige Benetzung der Partikel mit Fett und Emulgator ist es bei allen beschriebenen Verfahren notwendig, hohe Scherkräfte in die Masse einzubringen. Dies kann sowohl während der Zerkleinerung in dem Mahlbehälter durch die dort vorhandenen Mahlkörper geschehen. Alternativ bzw. ergänzend kann aber auch anschließend ein Hochschermischer eingesetzt werden, der sowohl in einer diskontinuierlichen als auch in einer kontinuierlich arbeitenden Version möglich ist.
Durch die beschriebenen Verfahren ist es nun erstmals möglich, mittels Mahlbehältern und in diesem befindlichen Mahlkörpern, insbesondere also Kugelmühlen, hochwertige milchtrockenprodukthaltige Schokoladenmassen mit einem niedrigen Fettgehalt von weniger als 32% herzustellen. Dies ist ein erheblicher Fortschritt, da mittels derartiger Kugelmühlen bisher hergestellte Schokoladen immer mit höheren Fettgehalten hergestellt wurden, als sie bei der Anwendung der Walzen-Conchen-Technologie möglich waren.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schokoladenmasse, bei dem ein Milchtrockenprodukt zusammen mit anderen Zutaten in einem Mahlbehälter einer Mahlkörpermühle, mit in diesem befindlichen Mahlkörpern, insbesondere einer Kugelmühle, vermahlen wird, wobei Milchtrockenprodukt eine Restfeuchte unterhalb einer Gleichgewichtsfeuchte bei Umgebungsbedingungen nämlich 20°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schokoladenmasse einen Gesamtfettgehalt von weniger als 32% hat.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schokoladenmasse nach dem Mahlvorgang eine bi-modale Partikelgrößenverteilung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Teilmengen der Schokoladenmasse auf jeweils unterschiedliche Endfeinheiten bei jeweils unimodaler Partikelgrößenverteilung vermahlen werden.