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VERFAHREN ZUM BEHANDELN VON SCHALENFRUECHTEN
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von fettigen Schalenfrüchten,
insbesondere von Kakaobohnen, bei dem dieselben oder im Anschluss daran einer Wärmebehandlung
unterzogen werden, und bei dem danach eine Warmvermahlung der Früchte zu einer pastösen
Masse vorgesehen ist.
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Insbesondere bei Kakaobohnen wird das Schälen häufig im Zusammenhange
mit einer Wärmebehandlung vorgenommen. So beschreibt die EP-OS 68 221 ein spezielles,
kombiniertes Feuchtigkeits-und Wärmebehandlungsverfahren, mit dem sich eine hohe
Ausbeute und eine ausgezeichnete Schälung erzielen lässt. Im allgemeinen wird im
Anschluss an das Schälen auch eine andere Wärmebehandlung, nämlich das Rösten, vorgenommen.
Schliesslich wird das Produkt vermahlen.
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Vor dem Vermahlen wird oft noch eine andere Wärmebehandlung angewandt,
nämlich getrocknet. So beschreibt die AT-PS 218 840, dass nach dem Trocknen das
Mahlgut wieder abgekühlt werden soll, um es etwa auf Raumtemperatur zu bringen.
Die Vermahlung bei Raumtemperatur wird auch in anderen Literaturstellen, z.B. in
der GB-PS 317 335, der FR-PS 855 149 und den DE-PSen 506 096 bzw. 2 831 073 beschrieben.
Man sieht also, dass die Fachwelt zu allen Zeiten der Ansicht war, das Vermahlen
bei Raumtemperatur sei am günstigsten, vermutlich deshalb, weil die Schalenfrüchte
bei diesen Temperaturen eine gewisse Sprödigkeit aufweisen. Bei solchen Temperaturen
ist die im:Kakaokernbruch enthaltene Kakaobutter noch nicht flüssig. Aus diesem
Grunde wird auch allenthalben empfohlen, nach der vorhergegangenen Wärmebehandlung
abzukühlen.
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Dieses Vorurteil hat sich so eingeprägt, dass selbst in einer Schrift,
in der eine Warmvermahlung vorgeschlagen wird, in der FR-PS 1 159 306, man zwar
im Zusammenhange mit dem Schälen eine vorangehende Wärmebehandlung in einem Trockenapparat
vorschlägt, an dessen Ausgang die Kakaobohnen in grössere Stücke zerschlagen werden,
um die Schalen leichter entfernen zu können, wobei jedoch ebenfalls am Ausgange
des Trockenapparates eine Kühlzone vorgesehen wird, so dass die Bohnenstücke nach
dem Brechen und dem Entfernen der Schalen in kaltem Zustande der Vermahlung zugeführt
werden. Aus diesem Grunde muss ein Walzenstuhl mit heizbaren Walzen vorgesehen werden,
was maschinell und energetisch aufwendig ist. Den gleichen Weg geht die US-PS 1
512 466 bei der Vermahlung verschiedener Schalenfrüchte, insbesondere solcher Früchte,
die einen hohen Anteil von Fett enthalten, wie Mandeln, Kaffee- und Kakaobohnen.
Schon damals hat man also erkannt, dass gerade bei fetthaltigen Früchten eine Warmvermahlung
günstig ist, doch hat man diesen Weg nie konsequent weiterverfolgt und zu Ende gedacht,
vielmehr ihn später wieder verlassen, wie die oben zitierte Literaturstelle jüngeren
Datums zeigt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art zu verbessern bzw. zu optimieren.
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Dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass die Warmvermahlung so
rasch im Anschluss an die Wärmebehandlung vorgenommen wird, dass die noch warmen
Früchte vermahlen werden.
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Somit kommt also der sehr gebräuchliche dazwischenliegende Abkühlungsvorgang
in Wegfall, wodurch zunächst einmal das Verfahren beschleunigt und die Ausbeute
pro Zeiteinheit erhöht wird. Daneben wird aber auch die Energiebilanz wesentlich
verbessert, weil die Zufuhr von Wärmeenergie beim Vermahlungsvorgang durch Heizen
von Mahlwalzen od.dgl. wenigstens verringert werden kann, wobei vorzugsweise vorgesehen
ist, dass das Vermahlen ohne Wärmeenergiezufuhr erfolgt. Daneben aber
hat
es sich gezeigt, dass sich auch die erforderliche Mahlenergie verringert. Der Grund
hierfür mag darin liegen, dass bei dem Verfahren nach der FR-PS 1 159 306 die erkalteten
Früchte erst im Laufe des Vermahlungsprozesses durch die zugeführte Wärmeenergie
auf eine höhere Temperatur kommen, wogegen nach dem erfindungsgemässen Verfahren
die Schalenfrüchte bereits im erwärmten Zustand vermahlen werden. Gerade aber bei
fetthaltigen Früchten und insbesondere bei Kakaobohnen, die einen hohen Fettanteil
besitzen, ist das enthaltene Pflanzenfett nach der Wärmebehandlung verflüssigt,
so dass es dem Vermahlen einen geringeren Widerstand entgegensetzt und deshalb der
Mahlvorgang mit weniger zugeführter elektrischer bzw. Wärmeenergie vor sich qehen
kann.
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Vorzugsweise wird die Wärmebehandlung im Zusammenhang mit dem Schälen
(meist erfolgt die Wärmebehandlung vor und nicht etwa während des Abtrennens der
Schalen,; wie dies auch in der EP-OS 68 221 vorgeschlagen wird) vorgenommen, und
die noch warmen Früchte werden gleich nach dem Entfernen der Schalen, gegebenenfalls
mit einer Zwischenbehandlung zur Geschmacks- bzw. Aromaverbesserung und/oder Trocknung,
der Warmvermahlung zugeführt. Dabei kann zweckmässig das Rösten unter Ausschaltung
eines besonderen Röstvorganges verteilt über die Verfahrensschritte mit Energiezufuhr,
wie Wärmebehandlung und Warmvermahlung, vorgenommen werden. Auf diese Weise wird
die Gesamtbehandlung der Schalenfrüchte verkürzt, die Ausbeute erhöht und insbesondere
ein eigener Röstvorgang vermieden, so dass auch die hierfür notwendigen maschinellen
Einrichtungen eingespart werden können. Die Verteilung des Röstvorganges über mehrere
Verfahrens schritte bringt noch den Vorteil mit sich, dass das Rösten besonders
schonend und gleichmässig erfolgt, so dass sich im Endprodukt eine deutliche Geschmacksverbesserung
erkennen lässt.
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Schon in der DE-OS 2 002 958 wird darauf hingewiesen, dass alleine
die Mahlenergie genügt, um eine Erhitzung des Mahlgutes hervorzurufen, was ja auch
gemäss den obigen Erläuterungen zu einem leichten Rösteffekt ausgenützt werden kann.
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Anderseits aber treten natürlich die in dieser DE-OS als nachteilig
genannten Folgen der Erwärmung des Mahlgutes (die übrigens wohl mit ein Grund dafür
sind, dass man bisher eine Warmvermahlung im allgemeinen vermieden hat) bei einer
Mahlvermahlung mit den sich daraus ergebenden erhöhten Temperaturen selbstverständlich
im verstärkten Masse aus.
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Daher ist es gerade im Zusammenhange mit dem gegenständlichen Verfahren
von Vorteil, wenn - wie schon in der DE-OS 2 002 958 vorgeschlagen - die Warmvermahlung
unter sauerstoffarmer Atmosphäre vorgenommen wird. Während aber der bekannte Vorschlag
darauf hinausläuft, eine Atmosphäre aus inertem Gas zu verwenden, wird im Rahmen
der Erfindung vorzugsweise ein Unterdruck bzw. ein Vakuum erzeugt, weil dadurch
Feuchtigkeit in erhöhtem Masse entzogen wird.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines in der Zeichnung dargestellten und mehrere Ausführungsvarianten veranschaulichenden
Schemas und der zugehörigen Beschreibung.
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Entsprechend dem bekannten Schälverfahren nach der EP-OS 68 221 werden
handelsübliche Kakaobohnen einem Trichter 2 und somit der Einlauföffnung 3 eines
Netzapparates 1 über einen Dosierapparat 26 zugeführt. Der Netzapparat 1 besitzt
eine Förderschnecke 4, die die Bohnen durch eine Befeuchtungszone transportiert
und mit Feuchtigkeit vermischt, welcher Zone Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf
oder Heisswasser über eine Befeuchtungseinrichtung 5 zugeleitet wird. Hier erfolgt
bereits eine Wärmebehandlung, denn der meist bevorzugte Wasserdampf hat eine Temperatur
von wenigstens 1200C, z.B. 1200-1500C.
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Die Aufenthaltszeit der Bohnen bzw. die Fördergeschwindigkeit
der
Schnecke 4 und die Wasser- oder Dampftemperatur sind so eingestellt, wie dies in
der genannten EP-OS erläutert ist, so dass auf dieselbe verwiesen werden kann.
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Die Kakaobohnen passieren eine Schleuse 7 und gelangen in einen Wirbelschichtapparat
8, innerhalb dessen vorzugsweise ein mechanischer Hilfsförderer 13 vorgesehen ist,
um zu sichern, dass die Aufenthaltszeiten der einzelnen Bohnen in der Wirbelschicht
jeweils gleich werden. Der Hilfsförderer 13 ist vorteilhaft in Form eines Kettenförderers
verwirklicht, mit einer geschlossenen Kette 15, die über drehbare Rollen 16, 17
antreibbar ist und die Bohnen einer Auslauföffnung 18 zuführt. In dem Wirbelschichtapparat
8 werden die Kakaobohnen einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, wobei die heisse
Luft die Bohnenoberfläche von allen Seiten umspült (Fluidisation). Durch diese Wärmebehandlung
wird auch eine vollkommene Abtötung aller schädlichen Keime erreicht.
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Am Ausgang des Wirbelschichtapparates 8 ist eine Schleuse 48 und eine
Schälmaschine 20 vorgesehen, die an sich von einem Prallschäler gebildet sein kann,
hier aber ein Gummiwalzenschäler ist, wie er normalerweise für Reis angewandt wird.
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Nach dem Schälen durch die beiden Gummiwalzen 50. 51 fallen Schalen
und Kerne über eine Rutsche 53 und gelangen in einen Windsichter oder Aspirationskanal
54. Die Führung und Erhitzung der Luft (oder eines Inertgases), die Rückgewinnung
der Wärmeenergie mittels Wärmetauschers 32, 33 usw. wird in der genannten EP-OS
im einzelnen beschrieben und braucht daher nicht im einzelnen erläutert werden.
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Während nun im Windsichter 54 die Schalen nach oben im Sinne des Pfeiles
6 abgezogen werden, fallen die Kerne nach unten und können in einen von zwei Auslässen
21 bzw. 22 je nach der Stellung einer Klappe 58 gelangen. Selbstverständlich kann
bei
einer bestimmten Anlage gewünschtenfalls nur ein einziger Auslass 21 oder 22 vorgesehen
sein, in welchem Falle die Umschaltmöglichkeit mittels der Klappe 58 entfällt.
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Die bisher beschriebene Einrichtung entspricht dem Stande der Technik
gemäss der schon mehrfach erwähnten EP-OS 68 221.
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Während aber bei der bekannten Einrichtung an die Aus auf öffnung
21 ein Schachtröster angeschlossen war, kann im vorliegendem Verfahren ein eigener
Röstvorgang und damit die zugehörige maschinelle Einrichtung überhaupt entfallen,
so dass etwa der Wärmetauscher 33 lediglich mit den Abgasen aus der bekannten Heiz-
bzw. Gasverbrennungseinrichtung 29 betrieben wird, die zur Erwärmung der dem Wirbelschichtapparat
8 über eine Leitung 27 zugeführten Luft (oder Inertgas) vorgesehen ist.
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Das aus den Auslässen 21 bzw. 22 austretende Mahlgut besitzt vorzugsweise
eine Temperatur oberhalb 80°, insbesondere oberhalb 900, wobei seine Temperatur
im allgemeinen um 1100, d.h.
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zwischen 100 und 1200 liegen wird. Diese Temperatur wird vorzugsweise
aufgrund einer Wärmebehandlung im Wirbelschichtapparat 8 während einer Dauer von
60 bis 480s mit einer Temperatur von wenigstens 1500, in der Praxis zwischen 1500
und 2200, erzielt.
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Der Feuchtigkeitsgehalt dgMahlgutes beträgt annähernd zwischen 3 bis
5%, z.B. 4,3%. In diesem Zustande kann das Mahlgut bereits dem Einlasstrichter 9
einer Engspaltmühle 10 zugeführt werden, wie dies durch eine strichlierte Linie
11 angedeutet ist. Der Mühle 9 kann jedoch auch eine Zwischenbehandlung in einem
kontinuierlichen, beispielsweise von einem Senkrechtmischer gebildeten Mischapparat
12 vorgeschaltet sein, wobei der Aus lass 22 mit dem einen Einfülltrichter 14 des
Mischapparates 12 verbunden ist, wogegen über einen weiteren Einfülltrichter 19
Zusätze zur Geschmacks- bzw. Aromaverbesserung zugeführt werden. Beispielsweise
wird über den Einfülltrichter 19 bei der Herstellung von Schockolade Glukose oder
Wasser
zugemischt, wogegen für die Herstellung von Kakaopulver
mehr oder minder konzentrierte Pottaschelösung in den Trichter 19 eingefüllt werden
kann. Das so im Mischapparat 12 gemischte Gut gelangt dann über eine Leitung 23
in den Einfülltrichter 9 der Mühle 10.
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Eine weitere Möglichkeit ist am Auslauf 21 des Windsichters 54 angedeutet,
wobei das Mahlgut einer weiteren Wärmebehandlung in einem Horizontalschneckenmischer
24 unterzogen wird. Dies wird besonders dann von Vorteil sein, wenn das Mahlgut
aus irgendeinem Grunde nicht die gewünschte Feuchtigkeit besitzt, beispielsweise
aufgrund von flüssigen Zusätzen 19a, die dem Schneckenmischer 24 ebenfalls beigegeben
werden können und den oben anhand des Einfülltrichters 19 besprochenen Zusätzen
an sich bekannter Art entsprechen. Dabei wird über eine Leitung 25 dem Horizontalschneckenmischer
24 Heißluft, beispielsweise von etwa 100"C, zugeführt. Dabei können auf diese Weise
dem Material auch aromaschädigende Stoffe entzogen werden. Gewünschtenfalls ist
ein Nachtrockenvorgang in einem Schneckenapparat 28 vorgesehen, dem die Luft über
eine Vakuumsaugleitung 30 entzogen wird. Zu diesem Zwecke ist der Schneckenapparat
28 wenigstens an seinem Ausgange, vorzugsweise auch an seinem Eingange, in bekannter
Weise durch eine Schleuse 31 abgeschlossen.
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Wie immer auch die Behandlung je nach dem verwendeten Ausgangsmaterial
und dem gewünschten Endprodukt gewählt wird, gelangt das aus dem Aus lass 21 austretende
Mahlgut entweder unmittelbar, am Ausgange des Horizontalschneckenmischers 24 oder
am Ausgange des Schneckenapparates 28 über eine Leitung 32a zur Mühle 10.
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Die Mühle 10 ist vorzugsweise in derjenigen Art ausgebildet, wie dies
in EP-PS 18 607 beschrieben ist und besitzt insbesondere eine mit ihr in einem einzigen
Gehäuse vereinte
zweite Mahistufe lOa. Beide Mahistufen 10, lOa
sind zweckmässig als Prall- oder Schermühle ausgebildet, wobei der Vermahlungsvorgang
aus den oben geschilderten Gründen vorteilhaft unter sauerstoffarmer Atmosphäre
erfolgt. Dies kann im Prinzip durch Hindurchleiten eines Inertgasstromes erfolgen,
es kann aber auch in der in der EP-PS 18 607 geschilderten Weise ein Unterdruck
bzw. ein Vakuum gebildet werden. Dadurch wird, insbesondere bei Kakao, nicht nur
das Material vor einer schädlichen Oxydation (z.B. der FettsAuren) bewahrt, sondern
gleichzeitig auch Schaddämpfe, die sog. Brüden, abgezogen und so zur Verbesserung
des Aromas beigetragen.
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Je nach dem gewünschten Endprodukt und der verwendeten Sorte wird
sich am Ausgange der zweiten Stufe 10a entweder eine pulverförmige Masse oder eine
flüssige bis breiige Kakaomasse finden, welch letztere mit Hilfe eines Verflüssigungsapparates
33a d.i. im wesentlichen einem heizbaren Mischer, im flüssigen Zustande gehalten
wird, wobei die Temperatur nur so hoch gewählt sein muss, dass das aus den Früchten
bei der Vermahlung ausgetretene Fett, insbesondere Kakaobutter, nicht erstarrt.
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Bei diesem Vermahlungsvorgang in den Mahlstufen 10, 10a erhält man,
wie erwähnt, ein flüssiges bzw. breiförmiges Produkt mit Korngrössen, die jedenfalls
unter tmm liegen und im allgemeinen ein Spektrum zwischen 0,015 und 0.8mm aufweisen.
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Dabei kann sich am Ausgange des Paddel-Mischers 33i eine: solche Korngrössenverteilung
ergeben, dass von einem Sieb mit einer Maschenweite von 75 pa 8,5 G% (bezogen auf
die Trockensubstanz) zurückgehalten werden, wogegen der Rest bereits hindurchgeht.
Dabei hat das Produkt aufgrund seiner Temperatur am Auslass 21 bzw. am Einlasstrichter
9 sowie aufgrund der Erwärmung beim Vermahlungsvorgang eine weitere schonende
Röstung
erfahren, nachdem bereits die Parameter im Wirbelschichtapparat 8 so gewählt sein
können, dass sich eine leichte Röstung ergab. Zu diesem Zeitpunkt hat sich der Wassergehalt
um annähernd 3% vermindert, d.h. er liegt in einem Bereiche zwischen knapp oberhalb
0% und etwa 2%, beispielsweise also bei 1.3%.
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Unmittelbar an die zweite Vermahlungsstufe 10a kann dann eine dritte
Vermahlungsstufe zur Feinvermahlung bzw. Endvermahlung auf einem Drei- oder Fünfwalzwerk
34 bzw. 35 anschliessen. Zu diesem Zwecke wird das erwärmte und so verflüssigte
Gut über eine Leitung 36 mit Hilfe einer Pumpe 37 abgezogen, wobei es mittels eines
Drei-Wege-Ventiles V entweder dem Dreiwalzwerk 34 oder dem Fünfwalzwerk 35 zugeführt
werden kann. Gewünschtenfalls ist in einer bestimmten Anlage das Ventil V weggelassen
und nur das Drei-Walzwerk 34 oder das Fünf-walzwerk 35 mit der Leitung 36 über die
Pumpe 37 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Produkttemperatur auf Grund
der Kühlwirkung des Vakuums nur mehr zwischen 850 und 950, so dass eine Nachröstung
vermieden werden kann.
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In den Walzwerken 34 bzw. 35 kann das Mahlgut beispielsweise derart
vermahlen werden, dass die durchschnittliche Korngrösse 20vu beträgt, wobei die
Korngrössenverteilung derart ist, dass sich auf einem Sieb mit einer Maschenweite
von 75,u nur ein Rückstand von 0,2 G% (bezogen auf die Trockensubstanz) befindet.
Gleichzeitig wird das Mahlgut auf die jeweils erforderliche Temperatur, z.B. auf
Lagertemperatur zwischen 550 und 650 gebracht. Gewünschtenfalls kann aber auch die
Röstung auf Walzwerken 34 bzw. 35 dadurch fortgesetzt werden, dass eine Heizeinrichtung
für wenigstens eine Walze, beispielsweise für die dritte und vierte Walze des Fünfwalzwerkes
35, vorgesehen ist. Dieser Röstvorgang kann schliesslich gewEnschtenfalls noch in
einem Dünnschichtverdampfer 38 fortgesetzf werden, wie er beispielsweise am Ausgang
des Drei-Walzwerkes 34
angedeutet ist. Ein derartiger Dünnschichtverdampfer
38 kann in bekannter Weise dazu benutzt werden, weiterhin zur Aromaverbesserung
durch Entgasen sowie allenfalls durch die Zufuhr von geschmacksverbessernden Zusätzen
beizutragen. So kann ein Gebläse 39 zum Hindurchleiten von Luft im Gegestrome vorgesehen
sein, und es kann in bekannter Weise Wasser fein verteilt injiziert werden, um mit
der Luft bzw. mit den Wasserdämpfen (der Dünnschichtverdampfer 38 wird über einen
Anschluss 40 evakuiert) die schädlichen Brüden (Säuren und Stinkstoffe) auszutreiben.
Als Zusätze kommen auch hier wiederum Glukose, aber auch 1 Kristallzucker und Milchpulver
in gelöster oder Pulverform (andernfalls sind sie den Mischern 12 bzw. 24 beizugeben)
in Betracht.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, auf den einen oder anderen
Verfahrensschritt, beispielsweise auf den Dünnschichtverdampfer 38 zu verzichten.
Es sei auch erwähnt, dass die Transportgeschwindigkeit in den Verfahrensstufen vor
der Vermahlung in der Mühle 10 so gewählt sein muss, dass im Gegensatz zu den bekannten
Verfahren eine wesentliche Abkühlung nicht erfolgt, d.h. die geschälten Früchte
sollten innerhalb eines Zeitraums von weniger als 10 Minuten in die Mühle 10 gelangen.
In Versuchen wurden 8 Minuten als oberste Begrenzung gewählt, wobei schon unterhalb
von 5 Minuten eine Geschwindigkeit erreicht wurde, bei der eine wesentliche Abkühlung
vermieden werden konnte. In der Praxis haben sich dann Zeiten zwischen 30 s und
2 Minuten als erreichbar und günstig erwiesen. Obwohl das Verfahren anhand der Zeichnung
am Beispiel der Behandlung von Kakaobohnen beschrieben worden ist, mit denen die
Vorteile des gegenständlichen Verfahrens am deutlichsten zu erzielen sind, so versteht
es sich, dass das Verfahren auch auf andere fettige Schalenfrüchte anwendbar ist,
die zu einer aufgrund des Fettgehaltes pastösen Masse vermahlbar sind. Auch könnte
die Warmvermahlung in weniger als drei Stufen, beispielsweise in nur einer erfolgen,
wogegen es anderseits ebenfalls möglich ist, mehr Stufen vorzusehen.
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Statt der ersten Wärmebehandlung im Schnecken-Netzapparat 1 kann auch
ein perforiertes Förderband vorgesehen sein, das durch eine Dampfklimazone geführt
wird (sog. 'Dampfband").
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Alternativ können die Früchte in einem Druckbehälter mittels eines
Rührwerkes in Dampfatmosphäre bewegt werden, wobei auch eine Sterilisation stattfindet.
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Bezüglich des Wärmetauschers 33 versteht es sich, dass er auch mit
anderen Abgasen sowie mit Abluft aus dem Wirbelschichtapparat betrieben werden kann.
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Praktische Versuche einer Vermahlung von Kakao unter Vakuum (maximal
0,8 bar) haben gezeigt, dass das Produkt eine merkbar bessere Qualität aufweist.
Es ist zu vermuten, dass dieser Effekt auf die warme Einbringung des Kakaokernbruchs
in die Vermahlungsstufe zurückzuführen ist, wobei dünne Schichten gebildet werden.
Die Wärme begünstigt den Entzug von Feuchtigkeit im Vakuum, und mit der erhöhten
Feuchtigkeitsmenge werden auch mehr Schadstoffe abgeführt. Bei gleicher Behandlung
ergibt sich daher gegenüber herkömmlichen Verfahren ein verbesserter Geschmack bzw.
kann gewünschtenfalls die weitere Behandlung verkürzt werden. Vor allem kann dadurch
in den meisten Anwendungsfällen der Dünnschichtverdampfer 12 eingespart werden.
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- e e r s e i t e