DE3112994A1 - Verfahren und anlage zur pasteurisierung-sterilisierung, entsaeuerung und alkalinisierung von kakaosaft - Google Patents

Description

NACHGEREICHT

VERFAHREN UND ANLAGE ZUR PASTEURISIERUNG-STERILISIERUNG, ENTSAEUERUNG UND ALKALINISIERUNG VON KAKAOSAFT

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Anlage zur Pasteurisierung-Sterilisierung, Entsaeuerung und Alkalinisierung von Kakaosaft.

Wie bereits bekannt, liegt der Kakaosaft, der durch Verarbeitung von Kakaobohnen erhalten wird, je nach seinem Gaerungsvorgang und seinen Trocknungs-, Reinigungs- und Bewahrungsbedingungen, als mehr oder weniger verunreinigt und sauer sowie von Keimen, Bakterien und Insekten befallen vor. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit fuer den Benutzer, den Kakaosaft praktisch einer weiteren Verarbeitung zu unterwerfen, um denselben auf den angestrebten Zustand zu bringen. ■ .

Unter Beruecksichtigung, dass 90 % der Bakterien, und auch mehr, · sich an der Aussenseite der Kakaobohnen, d. h. an deren Schalen befinden, wurden bisher in der Praxis folgende hauptsaechliche Mittel und Wege versucht, um diese Bakterien zu vertilgen ΐ-Α) "Dursh Roesten der Kakaobohnen bei sehr hohen Temperaturen, d. h. durch Bestrahlen derselben mit Luft auf I8O -· 19O⁰C und manchmal auch auf ueber 200⁰C. Dieses Roesten hat sich jedoch in bezug auf die Pasteurisierung als wenig wirksam erwiesen und die Anwendung von sehr hohen Temperaturen verursacht Veraenderungen bzw. teilweise Zerstoerungen der Kakaoaromen.

B) Durch Bestrahlen der rohen Kakaobohnen mit ueberhitztem'

Dampf und dann durch Trocknen derselben in Hochtemperatur-!

trocknern. Nach Schaelen wird der erhaltene Kakaobohnenbruch

geroestet; Dieses Verfahren hat den. Nachteil, dass eine vollstaendige Entfernung der Bohnenschalen vom Kakaobohnenbruch nicht moeglich ist und die Ergebnisse in erhoehtem Masse unvollkommen sind, um so mehr wenn die Bohnen stark von Bakterien befallen sind. · ·

C) Durch Aussetzen der Bohnen der Wirkung von Infrarotstrahlen und durch darauffolgendes Roesten derselben oder des von Schalen befreiten Kakaobohnenbruchs. Durch dieses Verfahren werden gute Resultate nur erreicht, wenn die Anlagen sehr sauber gehalten und die Gesundheitsvorschriften fuer den Arbeitsraum sorgfaeltig beachtet werden. Es erfordert jedoch eine Bestrahlungsanlage zur Emission von Infrarotstrahlen.

D) Durch eine eigentliche Nasspasteurisierung des Kakaobohnenbruchs in unter Druck stehenden Autoklaven, wobei diese Nasspasteurisierung mit dem durch Kalilauge ausgefuehrten Entsaeuerungsvorgang kombiniert wird.

Dieses „.Verfahren, das unter der Bezeichnung "Druckkalilaugeverfahren" an und fuer sich schon bekannt ist, fuehrt zu guten Resultaten unter dem Gesichtspunkt der Bakterien, es ist jedoch sehr aufwendig und wird im allgemeinen fuer andere Zwecke ausgenuetzt, die bei besonderen Technologien fuer Kakao als primaer betrachtet sind, um z. B. den Saeuregehalt vom Kakao minder-

3 1 1 299A

wertiger Qualitaet zu neutralisieren oder die Farbe des Kakaopulvers hervorzuheben bzw. dasselbe zum Gebrauch in Getraenken, Eiskremen u. ae. loeslicher zu machen usw.

Die zwei Verfahren C) und D) erbringen zwar ein biologisch gesundes Produkt, das jedoch noch zwangslaeufig weitere Verarbeitungen erfahren muss, bevor es als Fertigprodukt zur Verwendung in der Suesswarenindustrie einsetzbar ist.
Bei gelaugtem Kakaobohnenbruch ist es noetig, dass er getrockne und geroes'tet (bei verhaeltnismaessig niedrigen Temperaturen) und anschliessend (wie auch der durch die Verfahren A), B) und C) erhaltene Kakaobohnenbruch) zum Mahlen weitergeleitet wird, um schliesslich den Kakaosaft zu erhalten.

Da einer der Verseuchungstraeger des Kakaobohnenbruchs von der Umgebungsluft selbst gebildet wird und ueberdies da alle mechanischen Foerder und Stapelvorrichtungen sowie alle Druckluftfoerderer, mit denen der .Kakaobohnenbruch in Beruehrung kommt, wirklich eigentliche Bakterienwucherung s-Brutapparate darstellen, die wiederum den Kakaobohnenbruch verseuchen, wird heutzutage das Ziel angestrebt, nicht mehr den- Kakaobohnenbrueh, sondern das von demselben erhaeltliche Produkt, d. h. den Kakaosaft zu verarbeiten. Die obengenannten verschiedenen Verfahrensmittel loesen das Problem der Pasteurisierung-Sterilisierung nur in unvollkommener Weise. Es ist ebenfalls "bekannt, den Kakaosaft fuer eine mehr. oder weniger lange Zeit (von 8 bis 24 Stunden) in offenen oder geschlossenen Behaeltern sowie bei mehr;

oder weniger hohen Temperaturen zu erwaermen, wobei auf diese-Weise ein Kakaosaft mit einer niedrigen Feuchtigkeit, wie sie die' Suesswarenindustrie erfordert, oder ein mit Feuchtigkeit angereicherter Kakaosaft verarbeitet wird, was durch Zusatz von Reinwasser oder mit Hilfe einer Alkaliloesung erfolgt, wenn in diesem letzten Fall gleichzeitig mit der Bakterienvertilgung auch ein Sauerstoffneutralisationseffekt erwuenscht ist. Dieses . Verfahren koennte an sich annehmbare Resultate zeitigen, jedoch beeintraechtigt dasselbe wegen der hohen Temperaturen und vor allem wegen- der sehr langen Verarbeitungszeiten die physikalischen und aromatischen Kakaoeigenschaften.

Zur Zeit folglich, um die Nachteile zu beschraenken, die auf die langen Zeiten in der Kakaoindustrie zurueckzufuehren sind, werden - aehlich wie das in der Milchkonservierungsindustrie, der pharmazeutischen Industrie usw. ueblich ist - Kurzzeitpasteurisierapparate verwendet, z. B. diejenigen, die Waermeaustauscher mit Heizplatten, Heizschlangen usw. aufweisen. Andererseits setzt eine Kurzzeitverarbeitung bei dem Pateurisierungs-Sterilisierungsvorgang die Verwendung von sehr hohen Temperaturen voraus, die dann herabgesetzt werden koennen, wenn die Verarbeitung in einem feuchten Raum erfolgt. Auch durch diese Massnahme,' d. h. Wasser mit der Kakaomasse zu mischen, um somit bei niedrigeren Temperaturen arbeiten zu koennen, und besonders wenn Luft waehrend der Verarbeitung vorhanden ist, um eine vollstaendige Pasteurisierung-Sterilisierung zu erhalten,

sollte jedoch das Produkt trotzdem noch bei zu hohen Temperaturen verarbeitet werden, die ihm schaden koennten.
Demzufolge erfolgt bei Kurzzeitpasteurisierapparaten die Verarbeitung gezwungenermassen bei Temperaturen, welche als die optimalen Temperaturen niedriger sind, wodurch auf diese Weise auf einen wesentlichen Teil . des erwuenschten Resultats verzichtet werden muss.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Pasteurisierung-Sterilisierung, Entsaeuerung und Alkalinisierung von Kakaosaft vorzuschlagen, welche im Stande sind, die Maengel und Nachteile des heutigen Stands der Technik vorzubeugen.

Das' erfindungsgemaesse Verfahren wird durch die dem Kennzeichen des Anspruchs 1 entnehmbaren Merkmale gekennzeichnet.
Die.erfindungsgemaesse Anlage wird durch Merkmale gekennzeichnet, die dem Kennzeichen des Anspruchs 5 zu entnehmen sind.
Weitere Merkmale und Abwandlungen des Erfindungsgegenstandes koennen ausserdem den Kennzeichen der Ansprueche entnommen werden, welche nach den Anspruechen 1 und 5 folgen. ,
Unfdie—besten Bedingungen bei der Verarbeitung von Kakaosaft zu erzielen, sollen erfindungsgemaess folgende Richtlinien beachtet werden:

a) Arbeiten bei moeglichst reduzierten Temperaturen, und besonders in einem feuchten Raum, weil die Feuchtigkeit die Pasteurisierung-Sterilisierung bei Temperaturen erinoeglicht, welche nie-

NACHGEREICHT

31129^4 :

Ά- ^;

driger sind als die beim Trockenarbeiten benoetigten Temperaturen;

b) Minimalisierung der Verweilzeit des Kakaosaftes bei hohen Temperaturen;

c) Vermeiden der Produktsoxydationserscheinungen, die auf die hohe Temperatur und auf das Vorhandensein von Sauerstoff in der Behandlungsatmosphaere zurueckzufuehren sind.

Die Anlage zur Durchfuehrung des erfindungsgemaessen Verfahrens soll einen ßehaelter, z. B. einen Autoklav enthalten, in welchem alle verschiedenen Behandlungsvorgaenge abgewickelt werden, denen der Kakaosaft unterworfen wird. ·

In der erfindungsgemaessen Anlage werden mit dem Behandlungsautoklav zusammenarbeitende Einrichtungen vorgesehen, die sich teilweise im Innern des Autoklavs, teilweise ausserhalb befinden. Im Innern des Autoklavs werden folgende Einrichtungen vorgesehen: ■

- eine Streueinrichtung fuer Inertgase, wie auch fuer Wasser, Alkaliloesung oder Dampf, wobei sie mit einer doppeltwirkenden Schneckenpumpe zusammenarbeitet;

- eTne -Rohrschlange zur Erwaermung - Abkuehlung, vorzugsweise mit einer sehr ausgedehnten Waermeaustauschflaeche;

- ein Ruehrwerk zum Erzeugen einer turbulenten Bewegung des Kakaosaftes, das dessen Erwaermung sowie die Streuung der Behandlungsfluessigkeiten bzw. -gase in diesem Kakaosaft guenstig beeinflusst;

- ein Niveauanzeigeinstrument zur Verstellung der Kakaomasse— Einfuellung.

Ausserhalb des Autoklavs werden folgende Aggregate vorgesehen, die mit ihm zusammenarbeiten:

- eine Inertgas-Stahlflaschenbatterieanlage;

- eine Vakuumanlage mit einem Wasserkondensator und einer vorzugsweise verstellbaren Vakuumpumpe;

- eine Dosierpumpe fuer Wasser oder Alkaliloesung;

- eine Abflusspumpe fuer den Kakaosaft nach dessen Verarbeitung;

- elektropneumatische und elektrische Geraete, die eine selbsttaetige Steuerung der gesamten Arbeitsvorg aenge sowie die Einstellung und Ueberwachung der folgenden Behandlungskenngroessen: Zeitdauer, Temperatur, Druck und Unterdruck des Prozesses ermoeglichen, und dies sowohl bei einer kontinuierlichen als auch bei einer intermittierenden automatischen Arbeitsweise.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten des Verfahrens sowie der Anlage zur Pasteurisierung-Sterilisierung, Entsaeuerung und Alkalinisierung von Kakaosaft nach der Erfindung ergeben sich naeher aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Es zeigen:

Fig. 1 in grundsaetzlicher, schernatischer Darstellung eine Anlage gemaess der Erfindung;

Fig. la einen Ausschnitt, der die Streueinrichtung betrifft;

Fig. 2 einen vertikalen Laengsschnitt durch den Autoklav gamaess der Erfindung;

Fig. 3 bzw. 4 einen Querschnitt entlang den Linien 111-111 bzw. IV-IV von Fig. 2.

In den zueinander in verschiedenem Masstab gezeichneten Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zunaechst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der der Behandlungsautoklav mit A bezeichnet ist. Im Innern des Autoklavs ist eine Streueinrichtung B sowie eine Schneckenpumpe C angeordnet, die weiter unten noch naeher erlaeutert wird. T bezeichnet einen Thermostat. Im unteren Teil des Autoklavs A ist eine Heizschlange D vorgesehen. Mit E ist ein Ruehrwerk bezeichnet, das dazu dient, den Kakaosaft in eine turbulente Bewegung zu versetzen, waehrend F ein Niveauanzeigeinstrument zur Ueberwachung der Menge des Kakaosaftes ist, der unter der Wirkung eines Unterdruckes oder mittels einer mit M bezeichneten Pumpe in den Autoklav eingefuehrt wird.

In der Umgebung ausserhalb des Autoklavs ist eine Inertgas- -Stahlflaschenbatterieanlage mit G und eine verstellbare Vakuumanlage mit H bezeichnet, wobei diese letztere vorzugsweise einen Wasserkondensator Ha und eine Vakuumpumpe Hb aufweist. Hc bezeichnet einen Betriebsbehaelter. Dabei wird mit 1 eine Dosierpumpe zur Foerderung von Wasser bzw. Alkaliloesung und mit L eine Pumpe bezeichnet, die zur Abfuehrung des Kakaosaftes

nach Vollendung seiner Behandlung dient. Von einer naeheren Beschreibung dieser Anlageteile sowie der verschiedenen elektropneumatischen und elektrischen Geraete und der nicht erlaeuterten Ventile wird hier Abstand genommen, da sie einer an sich bekannten Art sind und einzeln nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.

Es wird nun auf Fig. 2 bis ρ Bezug genommen. Wie insbesondere aus Fig. 2 entnehmbar ist, ist eine Welle 1, deren Abdichtung gegen ihren Antriebsteil mit 2 bezeichnet ist, im Innern des Autoklavs A und koaxial mit diesem letzteren angeordnet. Die Weile 1 wird ueber einen Riementrieb 3a durch einen Motor 3 angetrieben. Aehnlich wie die Welle 1, sind auch der Motor 3 und der Riementrieb 3a mittels einer Laterne 4 abgestuetzt. Die Welle 1 dreht sich im Innern eines Rohres 5, das fest gelagert ist und dessen Unterteil eine zylindrische Huelse 6 in Form eines durchgelochten Kaefigs ortsfest haelt, wobei diese Huelse einen der festen Bestandteile der Streueinrichtung B zum Spritzen von Wasser, Alkaliloesung oder Dampf sowie von Inertgasen in den Kakaosaft bildet. An der unteren Seite der Kaefighuelse 6 ist ein Rohr 7 angebracht, das mit .Ablenkblechen 8 versehen ist und doppelte Durchbrechungen 8a, 8b aufweist, wobei das Rohr 7 als Bestandteil der doppeltwirkenden Schneckenpumpe C gehoert, die zum Foerdern des mit Wasser bzw. Alkaliloesung oder Dampf bemischten Kakaosaftes dient. Wie insbesondere aus Fig. 2 entnehmbar ist, schliesst der obere Teil des Rohres 7 mit einer durchgelochten

Xaefigshuelse 10 ab, wobei dieselbe ebenfalls der Streueinrichtung B gehoert. In den Autoklav A werden der bzw. die Inertgase und das Wasser - oder der Dampf bzw. die Alkaliloesung - zum Benetzen des Kakaosaftes durch den Rohranschluss 11 hindurch eingefuehrt und ins Innere des genannten festen Rohres 5 zufliessen lassen, und zwar in den zwischen diesem Rohr 5 und der Welle 2 entstandenen Zwischenraum.

Im erlaeuterten Beispiel werden auf die Welle 1 - von oben nach unten gesehen - folgende Teile nacheinander angeordnet: vier spiralfoermige Schneckenabschnitte 12, die Streueinrichtung B, eine doppeltwirkende Schneckenpumpe C und ein Zentrifugalruehrwerk G... Die vier Schneckenabschnitte 12 haben die Aufgabe, das Wasser wenigstens in vier Stellen der Streueinrichtung zu verteilen sowie ausserdem zu vermeiden,· dass der Kakaosaft, der nach oben durch die obere Schneckenpumpe geschoben wird, das Herunterfallen des Wassers verhindert oder den Zwischenraum zwischen der Welle 1 und dem festen Rohr 5 verstopft. Die Streueinrichtung B besteht im gezeigten Beispiel aus vier vertikalen Schaufeln, die jeweils um einen Winkel von 90° gegenseitig versetzt und so ausgebildet sind, dass sie einzeln zwei Hauptabschnitte definieren, und zwar einen inneren Abschnitt 13 und einen aeusseren Abschnitt 1Λ. Der innere Abschnitt 13 weist eine kreisfoermige Durchgangsbohrung 13a auf, und sein unteres Ende ist ' jeweils mit dem oberen Ende einer der vier dargestellten Wendelflaechen verschweisst, die das obere hebende

Endstueck der doppeltwirkenden Pumpe C bilden, wie das noch naeher erlaeutert wird. Der aeussere Schaufelabschnitt 14, der oben mit dem inneren Abschnitt 13 aus einem Stueck besteht, rotiert in einem .Zwischenraum, der zwischen den zwei Kaefigshuelsen 6 und 10 vorgesehen ist. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, etwa auf halber Hoehe der Schaufeln werden diese letzteren durch - im Beispiel - vier horizontale und auf gleicher Ebene liegende Scheibensegmente 15 starr miteinander verbunden, wobei diese Segmente 15 (Fig.3) Bohrungen 15a aufweisen, welche, aehnlich wie die Bohrungen 13a, die Aufgabe haben, den Kakaosaft zu einer ersten, groben Vermengung mit dem Wasser zu zwingen, noch ehe diese Mischung gegen die zwei Kaefigshuelsen 6 und 10 durch Fliehkraft geschleudert wird. Mit 16 sind vertikale Leitfahnen bezeichnet, die oberhalb der vier Scheibensegmente 15 angeordnet sind und die Aufgabe haben, das die Welle 1 entlang herunterfliessende Wasser zu schleudern. Es ist naheliegend, dass die Zahl der vier veranschaulichten Schaufeln 13 auch verschieden, z. B. zwei oder mehr als vier sein kann und diese Schaufeln auch in einer Ebene liegen koennen, die nicht vertikal bzw. nicht diejenige der Achse der Welle 2 ist, oder in Ebenen liegend vorgesehen werden koennen, die zur obigen Achse der Welle 1 schraeggestellt sind. Die Kaefigshuelsen 6, 10 koennten auch aus Lochblech bestehen, entweder mit kreisfoermigen Offnungen oder mit Offnungen mit einer beliebigen, geometrischen Korm oder auch mit Schlitzloechern, deren Hauptachse beliebigerweise senkrecht,

waagerecht oder schraeggestellt sein kann.

Besonders bei Schlitzloechern mit schraeggestellter Hauptachse weisen die Schlitzloecher der aeusseren Huelse 6 in vorteilhafter Weise eine gegenseitig gekreuzte Anordnung auf, mit einer beliebigen Neigung gegenueber derjenigen der inneren Huelse 10.
Die Pumpe C kann in zwei Abschnitte eingeteilt werden; einen oberen ein-, zwei- oder mehrgaengigen, hebenden Schneckenabschnitt 17, dessen Funktion ist, den Kakaosaft von unten abzunehmen und nach oben in Richtung der Streueinrichtung B zu befoerdern, und einen unteren, ebenfalls ein-, zwei- oder mehrgaengigen Schneckenabschnitt 18 mit Wendelflaechen 18a, welche in umgekehrter Richtung gegenueber denjenigen, die den hebenden Schneckenabschnitt 17 bilden, verlaufen und ein-, zwei- oder mehrgaengig vorgesehen sind und deren Funktion darin besteht, den Kakaosaft in Richtung der unteren Partie des Autoklavs A zu befoerdern. Der Anfang der Wendelflaechen, die die zwei Schneckenpumpen 17, 18 bilden, befindet sich etwa auf einem Drittel der Laenge der Welle 1, die diese Pumpen aufnimmt. Die zugehoerigen Enden sind zueinander um 90° verdreht angeordnet.
Obwohl die Schneckenpumpen in der Zeichnung als zweig aengig dargestellt ist, koennte sie ohne weiteres auch einen, drei oder mehrere Wendelgaenge aufweisen, deren oberen Enden mit den Schaufeln der Streueinrichtung B geschweisst sind. Da im dargestellten Beispiel vier Schaufeln vorgesehen sind, ist der untere Fussteil der zwei Schaufeln, die den zwei Wendelflaechen

der Schneckenpumpe nicht zugeordnet sind, an zwei Wendelflaechenabschnitten 19 angeschweisst, welche die Aufgabe haben, die von den zwei Wendeln aechen 17a der Schneckenpumpe 17 hinauf befoerderten, fluidischen Kakaosaft-Stroemungsgewinde

; wiederum in zwei zu teilen. Durch diese Massnahme am oberen

Ende der hebenden Schneckenpumpe 17 wird der Kakaosaft in vier fluidischen Stroemungsgewinde geteilt, wobei auch das Wasser oder die Alkaliloesung im wesentlichen in vier Teile unterteilt ist,

' und zwar ein Teil pro jeden Kakaosaftteil.

]■■ Das dargestellte Ruehrwerk E weist im Beispiel vier Schaufeln 20

, auf, die dem von der Schneckenpumpe 18 hinunter gefoerderten

Kakaosaft eine Dreh- und Steigbewegung laengs der vertikalen

[ Innenwand des Autoklavs 1 erteilen. Beide obige Bewegungen

beeinflussen im Sinne einer Verstaerkung den Waermeaustausch J zwischen den Rohrschlangen 21 des Waermeaustauschers D und dem

Produkt.

Die zwei Durchbrechungen 8a und die zwei Durchbrechungen 8b, .; die am Rohr 7 vorgesehen sind, werden jeweils auf verschiedener

■ Hoehe angebracht. Im dargelegten Beispiel werden diese Durch-

] brechungen je zwei und zwei gegenseitig um 180° verdreht vorgc-

'·■ sehen. Genauer gesagt, erstrecken sich die zwei hoeheren Durch

brechungen 8a um etwa 75 % ihrer Hoehe über die obere

-i Schneckenpumpe 17 und um etwa 25 % ueber die untere Schnecken-

! pumpe 18, waehrend sich die zwei tiefer liegenden Durch-

tj -

k brechungen 8b um etwa 25 % ihrer Hoehe ueber die obere

Schneckenpumpe 17 und um etwa 75 % ueber die untere Schneckenpumpe 18 ausbreiten. Wie es deutlich aus Fig. 4 zu entnehmen ist, ist an jeder Durchbrechung 8a, 8b je ein Ablenkblech 8 angeordnet, das unter Ausnutzung der vom Ruehrwerk E der Kakaomasse erteilten Drehbewegung den Abfluss des Kakaosaftes in Richtung der Schneckenpumpen guenstig beeinflusst. Im Innern des Autoklavs werden die gesamten erfindungsgemaessen Verfahrensschritte durchgefuehrt, und zwar:

a) Einfuellung der vorbestimmten Menge von Kakaosaft mit Hilfe der Vakuumpumpe H in den Autoklav A; ■

b) Erzeugung eines hohen Unterdrucks im Innern des Autoklavs A; C-) Herstellung einer nichtoxydierenden Atmosphaere des Autoklavinnenraumes durch Einfuehrung eines Inertgases;

d) Erwaermung des Kakaosaftes durch Waermeaustausch;

e) gleichzeitige Einfuehrung in den Autoklav entweder von Wasser oder von Alkaliloesung oder von Dampf und Streuung dieses Mittels in den Kakaosaft;

f) Erwaermung des mit Wasser angereicherten Kakaosaftes bis auf die Pasteurisierungstemperatur und Aufrechterhaltung derselben nur fuer die Behandlungszeit (ca. 2-5 Minuten);

g) Verdampfung des dem Kakaosaft zugegebenen Wassers, wobei zur Erzeugung · des noetigen Unterdrucks mit darauffolgender, rascher Abkuehlung des Kakaosaftes vorzugsweise die Vakuumanlage H verwendet wird;

h) worauf ein Vorgang zur weiteren Abkuehlung des Produkts

durch Einfuehrung eines Kuehlmittels (ζ. B. kalten Wassers) in die Rohrschlange vorvorzugsweise folgt, wobei diese Massnahme ebenfalls die Erscheinung der Pasteurisierung-Sterilisierung guenstig beeinflusst;

i) Abfuehrung des verarbeiteten Kakaosaftes aus dem Autoklav.
Dieses oben dargelegte Arbeitsspiel kann dann mit einer neuen Kakaosaft-Fuellmenge wiederholt werden, was in kontinuierlicher oder intermittierender Weise erfolgen kann.

Wesentlich fuer die Erfindung ist, dass alle verschiedenen Vor'gaenge, die einzeln teilweise bekannt sind, in einem einzigen und demselben Apparat, d. h. in einem Autoklav, durchgefuehrt werden. Ausserdem wesentlich ist der Umstand, dass der Kakaosaft in einer an Feuchtigkeit reichen und zugleich inerten Atmosphaere verarbeitet wird.

Vorteilhafterweise wird durch die Verwendung von Kohlensaeure infolge der Anwesenheit von Wasser eine staerkere Ansaeuerung der Mischung Kakaosaft + Wasser erreicht, wodurch die Dufchfuehrung des Pasteurisierungs-Sterilisierungs-Vorgangs erleichtert wird.

Wesentlich fuer die Erfindung ist noch der Umstand, dass eine Streueinrichtung B zum Streuen von Inertgasen und Wasser bzw. Alkaliloesung zusammen mit dem Kakaosaft im Innern des Autoklavs eingesetzt ist sowie ihre Ausgestaltung.

Ausserdem ist nach der Erfindung sehr wichtig, dass eine Vakuumanlage mit dem Autoklav zusammenarbeitet, so dass der

Kakaosaft eine schnellere Abkuehlung erfaehrt und demzufolge so rasch als moeglich den hohen Pasteurisierungstemperaturen entzogen werden kann, obwohl diese letzteren abgegrenzt sind. Durch einen solchen Pasteurisierungs-Sterilisierungs-Vorgang wird gleichzeitig und insbesondere waehrend der unter Vakuum erfolgenden Zwangsverdampfung des zugegebenen Wassers eine sehr wichtige Nebenwirkung bewirkt, d. h. die Abfuhr der fluechtigen sowie eines Teils der weniger fluechtigen, saueren Stoffe. Dies wird sowohl durch die Temperatur als auch durch die Tatsache, dass der Unterdruck zweckmaessig entsprechend angepasst wird, und auch durch eine sogenannte "stripping"-Wirkung des sich bildenden Dampfs erzielt. Diese Abfuhr ist insofern wichtig, als sonst diese Stoffe waehrend eines der aufwendigsten Vorgaenge zur Schokoladenproduktion, d. h. waehrend des Konchierens, herausgenommen werden muessen. Demnach koennen durch das erfindungsgemaesse Verfahren auch die Konchierzeiten verkleinert werden, so dass die Anlage- und Betriebskosten vorteilhaft erweise niedriger werden.

Ferner, wenn dem Kakaosaft an Stelle von Wasser eine Alkaliloesung zugemischt wird, koennen vorteilhafterweise auch die nicht fluechtigen, saueren Stoffe neutralisiert werden.

Die Funktionsweise des Autoklavs A ist, . kurz beschrieben, wie folgt:

Der Kakaosaft bzw. ein Teil desselben, der sich staendig erneuert, wird in kontinuierlicher Weise von der oberen

Schneckenpumpe 17 von unten nach oben angesaugt und befoerdert und nach Durchs troemung durch die Streueinrichtung B hin durch Schwerkraft wieder nach unten zurueckfallen gelassen. Ein weiterer Teil des Kakaosaftes, der mit einem Teil des Kakaosaftes, der zuvor durch die Streueinrichtung B hindurchgefuehrt wurde, gemischt ist, wird in kontinuierlicher Weise von der Schneckenpumpe 18 nach unten befoerdert und unter der Wirkung der vom Schaufelruehrwerk E erzeugten Fliehkraft dazu gezwungen, den vorzugsweise konkav ausgestalteten Boden des Autoklavs A zu bestreichen und mit einer gleichzeitigen Drehbewegung nach oben wieder zu steigen.

Auf diese Weise werden zwei zwangslaeufige, konvektive Bewegungen erzeugt, die sowohl auf der Oberflaeche mittels der mit IL, bezeichneten Wellenbrecher-Ablenkbleche-, wie auch in der Kakaomasse unter der Einwirkung der Ablenkbleche 8 und der zwei Schneckenpumpen 17, 18 sich kreuzen und durchschneiden.
Die getroffenen Massnahmen, die die zwei Pumpen 17, 18 mit entgegengesetzt gerichtetem Durchfluss, die Durchbrechungen 8a, 8b mit ihren oberhalb der ersten Spiralflaechen beider Pumpen 17, 18 rittlings gesetzten Oeffnungen, die Ablenkbleche 8, den Zentrifugalmischer bzw. die Teile 6, 10, 13, 14, 15, 16 und die Gestaltung der Streueinrichtung hauptsaechlich betreffen, tragen in hoechstem Masse dazu bei, dass die maximale Vermischung der gesammten Kakaosaftteilchen mit Wasser, Alkaliloesung oder Dampf bzw. Inertgasen erreicht wird..

Zwecks einer Verstaerkung der Turbulenz sowie des Wärmeaustausches sind ferner die vier Heizschlangen 21 des Waermeaustauschers D erfindungsgemaess abwechselnd rechts- und linksgaengig angeordnet, d. h. mit einem gegenseitig gekreuzten Verlauf.

Um eine innige Vermengung am'besten unterstuetzen und intensivieren zu koennen, werden die erwaehnten am Autoklav angebrachten Wellenbrecher-Ablenkbleche 24 vorgesehen, die den Kakaosaft der Autoklavmitte zuleiten.

Die Einblasung von Inertgasen wird erfindungsgemaess bei laufender Streueinrichtung B ausgefuehrt, und zwar mit dem Ziel, eine gute Mischung des Inertgases mit dem Kakaosaft und gleichzeitig eine Saettigung des Autoklavinnenraums mit diesem Inertgas zu erreichen, so dass eine vollstaendige Entlueftung bzw. ein vollkommener Ausstoss des Sauerstoffes aus dem Produkt mit Sicherheit erreicht wird.

Selbstverstaendlich findet diese Einblasung statt, bevor die Erwaermung des Kakaosaftes angefangen und Wasser, Alkaliloesung oder Dampf eingebracht wird, um somit Oxydationserscheinungen infolge der Erwaermung in Anwesenheit von Luft bzw. von Sauerstoff-mit Sicherheit a.uszuschliessen.

Aus dem Vorstehenden geht deutlich hervor, dass die genannte Aufgabe durch das vorgeschlagene Verfahren und die Anlage, d. h. den Autoklav, gemaess der Erfindung wirksam geloest und die erwaehnten Vorteile erreicht werden.

In der Praxis ist es ohne, weiteres moeglich, einzelne Teile durch weitere in technischer und funktioneller Hinsicht gleichwertige Teil zu ersetzen, ohne dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Alle der Beschreibung, den Anspruechen und den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander als erfindungswesentlich zu betrachten.

Leerseite

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Pasteurisierung, Entsaeuerung und Alkalinisierung von Kakaosaft, gekennzeichnet durch folgende Bearbeitungsstufen, die einzeln teilweise bekannt sind und in einem einzigen Behandlungsapparat, vorzugsweise einem Autoklav durchgeführt werden:

a) Einfuehrung der vorbestimmten Menge an Kakaosaft in den Autoklav, z. B. mit Hilfe einer Vakuumpumpe;

b) Erzeugung eines hohen Unterdrucks im Inneren des Autoklavs;

c) Herstellung einer nichtoxydierenden Atmosphaere im Autoklav durch Einfuehrung von Inertgasen, z. B. Stickstoff oder Kohlensaeure;

d) Erwaermung des Kakaosaftes durch Waermeaustausch;

e) gleichzeitige Einfuehrung in den Autoklav entweder von .Wasser oder von Alkaliloesung oder von Dampf und Streuung dieses Mittels in den Kakaosaft;

f) Erwaermung des mit Wasser angereicherten Kakaosaftes bis auf die Pasteurisierungs-Sterilisierungstemperatur und Aufrt?chterhaltung derselben lediglich fuer die Behandlungszeit (ca. 2-5 Minuten) ;

g) Verdampfung des dem Kakaosaft zugegebenen Wassers, wobei die Vakuumanlage vorzugsweise verwendet wird, wodurch eine rasche Abkut:hlung dos Kakciosoftes stattfindet;

h) worauf vorzugsweise noch ein Abkuehlvorgang zur weiteren

BAD ORIGINAL

AbkuHilung des Produkts duirh Einfuehrung fines KuohlmiUels (z. B. kalten Wassers) in die Schlange eines Kuehlers folgt, wobei diese Nachkuehlung ebenfalls die Erscheinung der Pasteurisierung -Sterilisicrung guenstig beeinflusst; '
i) Abfuehrung des verarbeiteten Kakaosaftes aus' dem Autoklav.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung des Kakaosaftes in .einer inerten'Atmosphaere erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kakaosaft in einer feuchtigkeitsreichen, und inerten Atmosphaere verarbeitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, dass die Abkuehlung des Kakaosaftes in rascher Weise durchgefuehrt wird, um den thermischen Schock zur Sterilisierung-Pasteurisierung zu verstaerken und moeglichst rasch den Kakaosaft den hohen Temperaturen zu entziehen, obwohl diese letzteren doch abgegrenzt sind.

5. Anlage zur Durchfuehrung des Verfahrens nach Anspruch 1

bis A, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Behandlungsapparat (A) bzw. einen Autoklav enthaelt, in welchem die gesamten Kakaosaft-Behandlungsvorgaenge durchgefuehrt werden, dass im Innern des Autoklavs (A) folgende Einrichtungen

vorgesehen sind: cine St reufinrichtung (B) fuer Inerigase
fuer Wasser, Alkaliloesung oder Dampf, eine doppeltwirkende Schneckenpumpe (C, 17, 18), eine Rohrschlange (D) zur Erwaer-"' mung durch Waermeaustausch, ein Ruehrwerk (E) zur Erzeugung

''■ einer turbulenten Bewegung des Kakaosaftes sowie eine Niveauan

zeigeinstrument (F) zur Verstellung der Kakaosaft-Einfuellung; dass ausserhalb des Autoklavs folgende Aggregate vorgesehen

., sind: eine mit dem Autoklav (A) zusammenarbeitende, verstellbare

j Vakuumanlage (H), eine Dosierpumpe (I) fuer Wasser oder

' ■ Alkaliloesung und eine weitere Abflusspumpe (L) zur Abfuehrung

des Kakaosaftes nach seiner Verarbeitung im Autoklav (A) sowie an sich bekannte, elektropneumatische und elektrische Geraete, die eine selbsttaetige Steuerung der gesamten Arbeitsvorgaenge !'" sowie Einstellung und Ueberwachung der Kenngroessen des Prozesses - Zeitdauer, Temperatur, Druck und Vakuum - er- ■-. moeglichen, und zwar zur kontinuierlichen bzw. intermittierenden

^; Arbeitsweise der Anlage.

6. Autoklav zur Durchfuehrung des Verfahrens nach Anspruch 1

bis 4, der in einer Anlage nach Anspruch 5 einsetzbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass derselbe eine Arbeitswelle (1) auf-

;, weist, die ueber einen Riemenantrieb (3a) mit einem Antriebsmotor

j (3) verbunden und an ihrem oberen Teil durch ein festes Rohr (5)

des Autoklavs (A) hindurchgefuehrt ist und unten vier spiral-

foermige Schneckenabschnitte (12) zum Verteilen des Wassers

BAD ORIGINAL

wenigstens in vier Stellen der nachfolgenden Streueinrichtung (B) aufweist, wobei die lot-/tore (B) ebenfalls auf der' Welle (1) angeordnet ist, wohlic ebenfalls die doppeltwirkende Schneckenpumpe (C) Irnegt .

7. Autoklav nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe eine Streueinrichtung (B) bestehend aus vier vertikalen Schaufeln enthaelt, welche einen inneren Abschnitt (.13) und einen aeusseren Abschnitt (14) aufweisen, zwischen denen ein Zwischenraum .(13b) gebildet ist, wobei die obigen Schaufeln durch vier horizontale Scheibensegrnente (15) starr miteinander verbunden sind, und sowohl dieselben (15) als auch der innere Abschnitt (13) der Schaufeln Bohrungen (13a, 15a) aufweisen, die dem Durchlauf des Kakaosaftes zu seiner ersten, groben Mischung mit dem Wasser dienen und dass obige Schaufeln der Streueinrichtung (B) in einer aeusseren Kaefighuelse (6) aufgenommen sind, die mit einem inneren Tragrahmen des Autoklavs (A) fest verbunden ist, wobei die inneren Abschnitte (13) der Streueinrichtungsschaufeln an ihrem unteren Ende jeweils mit dem oberen Ende einer der vier .Wendelflaechen (17a, 19) verschweisst sind, welche die hebenden Schneckenpumpe fuer den Kakaosaft bilden.

8. Autoklav nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die. Wendelflaechen (17a, 19) der hebenden Schneckenpumpe fuer den Kakaosaft in einem vertikalen Rohr (7) aufgenommen sind,

BAD ORIGINAL

das an seinem unleren Abschnitt ebenfalls cinon unh-ron S-chneckenabschnitt (18) mit Wendclfhiei hen (I8a) .1 uiniinmt , wi'Unin umgekehrter Richtung gegenueber den Wendeln .< <■■ hen (17a, 19) der hebenden Pumpe verlaufen, wobei dieses. Rohr (7) vier Durchbrechungen (8a, 8b) aufweist, die je paarweise get; c.-n seil ig um 180° verdreht vorgesehen sind, und an welchen (8a, 8b) je ein Ablenkblech (8) angeordnet ist, das den Abfluss des Kakaosaftes in Richtung der Schneckenpumpen (17, 18) guenstig beeinflusst.

9. Autoklav nach Anspruch 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kaefighuelse (10) ausgebt ,llttMe obere Abschnitt des Rohres (7) in die Spalten (13b) der Streueinrichtungsschaufeln (13) eindringt und dass vertikale Leitfahnen (16) zum Schleudern des laengs der Welle (1) herunterlaufenden Wassers auf den Scheibensegmenten (15) vorgesehen sind, die die Schaufeln (13) verbinden.

10. Autoklav nach einem oder -mehreren der vorhergehenden Ansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Durchbrechungen (8a), die in dem die Schneckenpumpen (17, 18) enthaltenden Rohr (7) vorgesehen sind, sich um etwa 75 % ihrer Hoehe ueber die obere Schneckenpumpe (17) und um etwa 25% Ihrer Hoehe ueber die untere Schneckenpumpe (18) erstrecken, waehrend sich die zwei tiefer liegenden Durchbrechungen (8b) um etwa -25 % ihrer Hoehe ueber die obere Schneckenpumpe (17) und um etwa 75 % ihrer

BAD ORIGINAL

Heche uebvr (He iiniore Sc hncckonpurnpe (18) ausbreiten.

BAD ORIGINAL