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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer feinstbearbeiteten
Schokoladenmasse
Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der bisher üblichen
umständiichen und zeitraubenden Verfahren zur Herstellung einer feinstbearbeiteten
Schokoladenmasse aus einem Vorgeniisch der erforderlichen Rohstoffe, wie Kakao,
Zucker, Milch usw., die bekanntlich zunächst zu einem Geinischbrei verrieben werden
müssen, wonach dann die eigentlichen Entfeuchtungs- und Belüftungsbehandlungen einschließlich
der endgültigen Versalbung folgen.
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Während man bisher die mit der Entfeuchtung, Belüftung und Versalbung
einhergehende Entfernung der aromaschädlichen Stoffe aus der Masse gemeinsam mit
den anderen Wirkungen in sogenannten Conchen zu erzielen pflegte, strebt die Erfindung
eine zeitliche Trennung der Entfeuchtung bis zu einem maximal vertretbaren Zustand
von der eigentlichen, mit einer Belüftung verbundenen Versalbung an. Zweck dieser
erfindungsgemäßen strengen Unterteilung ist es, die günstigsten Versalbungsbedingungen
zu schaffen und damit die Versalbungszeit in ganz außergewöhnlichem Maße herabzusetzen,
wobei der Versalbungsprozeß erst zu beginnen hat, wenn die Masse nicht nur nahezu
ihres gesamten Wassergehaltes, sondern damit auch aller aromaschädigenden Stoffe
in einem wirtschaftlich vertretbaren Höchstmaß vorher beraubt worden i ist. Die
nachträglich einsetzende Versalbung bewirkt zusammen mit einer kräftigen und gleichmäßigen
Belüftung bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine besonders staH bemerkbare
Verbesserung des in Kakaobutter und Kakaogrundmasse noch erhalten gebliebenen Aromas.
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Um die genannten Wirkungen in überzeugendem Maße, betreffend= die
zeitliche Verkürzung des
gesamten Prozesses, zu erzielen, bedarf
es der Durchführung der Maximalentfeuchtung des vorbereiteten Massebreies in einer
stetig geförderten dünnen Schicht, und zwar beim Durchgang durch einen Vakuumraum,
wobei natürlich auch noch die Möglichkeit gegeben ist, während dieses Durchganges
die Kornverfeinerung gegenüber dem Endzustand der Vormischungsbehandlung weiter
fortzusetzen.
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Man hat es also am Austritt aus der Vakuumentfeuchtungszone mit einer
nahezu vollständig von den aromaschädlichen und flüchtigen Nebenbestandteilen befreiten
und nur noch einen schwer entfern- -baren Restwassergehalt besitzenden Masse zu
tun, die zur Entwicklung des gewünschten hocharomatischen Endcharakters der Schokoladenmasse
nur noch der bekannten günstigen Sauerstoffbehandlung durch die Luft neben der ständigen
Durcheinanderwirbelung der einzelnen Massebestandteile in einer Versalbungszone
bedarf, wozu es erfindungsgemäß ebenfalls der Dünnschichtförderung bei gleichzeitiger
Ausübung schnell wechselnder innerer Druck- und Zugwirkungen auf die stetig geförderte
Masseschicht bedarf.
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Gegebenenfalls kann der eigentlichen Versalbung auch noch ein bekannter
Walzprozeß vorgangehen, der aber außerdem wegen des verhältnismäßig trockenen Zustandes
des anfallenden Walzproduktes noch ein Plastischreiben folgen muß, bevor dann die
Masse in die eigentliche Versalbungszone eintreten kann. In der letzteren braucht
also weder der Wassergehalt der Masse weiter gesenkt zu werden, noch ist es Aufgabe,
aromaschädliche Sboffe aus der im obigen Sinne bereits vorbehandelten Masse in der
Versalbungszone zu entfernen.
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Die Versalbungszone dient vielmehr lediglich der Verteilung der Kakaobutter
über die gesamten Zuckerkristall- und Kakaoteilohenoberflächen durch ständige relative
Verlagerung der Teilchen zueinander.
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Der gesamte Arbeitsaufwand zur Erzielung eines feinstbearbeiteten
Endproduktes ist bei der erwähnten Trennung zwischen Entfeuchtung und der mit Belüftung
verbundenen Versalbung wesentlich geringer als bei allen bisher geübten Verfahren,
die zur Erzielung des gleichen Ergebnisses unter Umständen eine tagelange Bearbeitung
in umständlichen, aus mehreren Aggregaten bestehenden Anlagen mit den entsprechenden
nachteiligen Wirkungen auf die Kosten des Endproduktes erforderten. Die bequeme
Anwendbarkeit eines stetigen Durchlaufbetriebes unter Wegfall zahlreicher Zwischentransporte
von einem Maschinenaggregat zu dem anderen macht das erfindungsgemäße Verfahren
insbesondere zur Erzielung großer Mengenleistungen bei niedrigen Preisen der Schokoladenerzeugnisse
geeignet.
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Während für die Entfeuchtungszone lediglich die Förderung des vorbereiteten
Massebreies in stetig fortschreitender dünner Schicht im Vakuumraum bei ausreichendem
freiem Querschnitt über der Masseoberfläche zum Abströmen der Brüden usw. erforderlich
ist und auch für die Umwandlung des Vorgemisches in die Breiform die verschiedensten
bekannten Förder- und gleichzeitig quetschenden Einrichtungen benutzt werden können,
ist es erfindungsgemäß ganz besonders zweckmäßig, die Versalbung der maximal entfeuchteten
Schokoladenmasse in einem Spaltkanal vorzunehmen, dessen lichte Weite in ständigem
schnellem Wechsel zwischen zwei Grenzwerten geändert wird.
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Unter den verschiedenen Möglichkeiten der Veränderung der Spaltweite
bei einer im Durchlaufbetrieb arbeitenden Versalbungsvorrichtung erscheint erfindungsgemäß
eine Ausführungsform mit zwei den Förderspalt zwischen sich bildenden scheiben-,
kegel- oder bandförmigen Rotationskörpern bevorzugt, von denen mindestens der eine
absolut und relativ zum anderen schnelle Atmungsbewegungen im Sinne der abwechselnden
Erweiterung und Verengung des Förderspaltes auszuführen baut.
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Darüber hinaus kann die Verlagerung der einzelnen Massebestandteile
in der Versalbungszone noch durch zusätzliche Relativdrehung des einen gegenüber
dem anderen, gegebenenfalls fest stehenden, der beiden dann gleichachsig zu lagernden
Rotationskörper gefördert werden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Beschleunigung und Begünstigung des
Versalbungsprozesses innerhalb des Spaltes besteht -darin, daß man den Massestrom
an einem Ultraschallschwinger vorbeileitet, der so angeordnet wird, daß er im gesamten
Bereich des Versalbungsspaltes wirksam ist.
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Am einfachsten läßt sich erfindungsgemäß dieser Ultraschallschwinger
- gegenüber dem Ende des Massezuführungskanals zu der Spaltzone zentral anordnen,
so daß er bei Ausführung seiner axialen Schwingungsbewegungen im Sinne eines axial
bewegten Ventilkörpers den Austrittsringquerschnitt abwechselnd verengt und erweitert.
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Ein Ausführungsbeispiel für die praktische Verwirklichung eines Verfahrens
zur Herstellung einer veredelten Schokoladenmasse im Sinne der Erfindung ist aus
der Zeichnung ersichtlich, in der Abb. 1 einen Gesamtlängsschnitt durch eine zur
Durchführung des Verfahrens erforderliche Maschinenanlage für stetigen Durchlaufbetrieb
und Abb. 2 einen schematischen senkrechten Querschnitt durch die Vormisch- und Vakuumentfeuchtungszone
zeigt.
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Die einzelnen Schokoladenbestandteile, wie Kakao, Zucker, Milch usw.,
werden in dem mit einem Rührwerk 2 versehenen Grohmischer 1 zu einer Vermischung
vereinigt, die entweder stetig oder in Teilmengen in kurzen Abständen aus dem mit
Klappe 3 verschlossenen unteren Auslaß in ein liegendes Zwillingsgehäuse 4 abgegeben
wird. Das letztere ist mit gleichzeitig mischenden und fördernden Arbeitsorganen
5 ausgestattet, die gleichzeitig die Aufgabe haben, die noch teilweise in dem Vorgemisch
mitgeführten Ballungen und Klumpen auf dem Durchlaufwege an der geriffelten bzw.
irgendwie rauh ausgebildeten Gehäuseinnenfläche zu einem langsam plastisch werdenden
Brei zu verreiben.
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Auf den Wellenenden der erwähnten Rührwerke befinden sich Schneckenverschlußkörper
5', die die
Austrittsöffnung aus dem Zwillingsgehäuse 4 vollständig
gegenüber dem nachfolgenden Vakuumentfeuchtungsraum 6, 7 dicht abschließen, wobei
die in den Schneckengängen des Verschlußkörpers 5' enthaltene breiige Masse selbst
gegen den im Vakuumraum herrschenden Unterdruck einen dichten Abschluß gewährleistet.
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Da die Fördermittel leistungsmäßig so ausgestaltet sind, daß sie
eine Überschußförderung bewirken, sind sowohl die Zwillingsräume 4 als auch die
nachfolgenden Vakuumräume nur in dünner Schicht auf ihrer Unterseite mit Masse bedeckt,
so daß also ein genügender freier Raum zur Entfeuchtung bzw.
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Abdunstung des Wassers und der aromaschädlichen Stoffe aus der großen
Masseoberfläche zur Verfügung steht und das ungehemmte Absaugen dieser Brüden usw.
stattfinden kann. Die Entfeuchtung wird ganz besonders dadurch begünstigt, daß in
den unteren, zweckmäßigerweise ebenfalls paarweise vorhandenen Vakuumräumen die
Schneckenkörper 8 ebenfalls nur teilweise in ibren Schneckengängen mit Masse ausgefüllt
sind, die durch den Umlauf der Schnecken gleichmäßig in dünner Schicht über die
großen inneren Behälterflächen verteilt wird.
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Eine solche Verteilung unter Belassung großer freier Querschnitte
für den Abzug der Brüden ist, wie schon oben angedeutet, ohne weiteres durch die
Überschußleistung der Schnecken 8 als Förderelemente möglich.
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Im praktischen Betrieb fördert das Schneckenpaar ständig außerdem
Masse in den oberen Keilraum zwischen ihnen, wo sich ein gewisser Massevorrat ständig
erhält, aus dem ein umlaufender Mitnehmer 26 ständig Masse zur Verteilung auf die
Innenfläche des darüberliegenden Gehäusezylinders 7 entnimmt. Es sind demnach die
günstigsten Bedingungen durch eine schnelle Entfeuchtung der Masse in dem in mehrere
Einzelgehäuse aufgeteilten Vakuumraum vorhanden. Diese Aufteilung ergibt den aus
der Abb. I ersichtlichen Zickzackweg der Masse, wobei die mittleren Räume 6, die
auch paarweise vorhanden sein können, die Förderung der aus dem Gehäuse 4 nach unten
austretenden Masse in der Gegenrichtung auf die Eintritts seite des unteren Vakuumgehäuseteiles
7 übernehmen.
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Die Schneckenkörper 8 in dem unteren Gehäuseteil besitzen an ihrem
Ende ebenso dicht eingepaßte Abschlußschneckenkörper II, wie sie oben bereits erläutert
worden sind, so daß also auch am Ende des Durchlaufweges ein sicherer Abschluß des
Vakuumraumes gegenüber der Atmosphäre ge; währleistet ist.
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Durch einen Stutzen I2 gelangt dann die auf diese Weise weitgehend
entfeuchtete Masse entweder unmittelbar in die später noch näher zu beschreibende
Versalbungszone oder, falls aus irgendwelchen Gründen noch eine weitere Kornverfeinerung
nötig ist, in den Aufgabetrichter eines üblichen Schokoladenwalzwerkes, von dessen
oberer Walze die nunmehr wieder krümelig gewordene Schokoladenmasse durch einen
Schaber I3 entnommen wird, um nochmals durch ein ähnliches Aggregat gefördert und
in einer zweiten Stufe entfeuchtet zu werden, wie sie schon auf der linken Seite
der Abb. I dargestellt und oben in ihrer Wirkung beschrieben worden ist. Eine nochmalige
Darstellung dieses Aggregats erübrigt sich. Der Vakuumanschluß ist mit 25 bezeichnet.
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Naturgemäß kann die Masse durch Ummantelung der einzelnen Gehäuse
je nach Wunsch mehr oder weniger von außen zur Begünstigung des Ausdampfungs- bzw.
Entfeuchtungsprozesses auf ihrem Gesamtdurchlaufwege in üblicher Weise beheizt werden.
Die Durchlaufrichtungen der Masse in den einzelnen Gehäuseteilen sind durch Pfeile
angedeutet, ebenso wie in der Querschnittszeichnung Drehsinnpfeile angebracht sind.
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Aus der zweiten unter Umständen nötig werden den Entfeuchtungsstufe
gelangt die nunmehr maximal entfeuchtete Masse durch den Förderdruck des Abschlußschneckenkörpers
11' in den Austrittsstutzen I4 des Vakuumgehäuses, an den sich gleichachsig ein
durch zwei konzentrisch ineinanderliegende, z. B. scheiben- oder kegelförmige Rotationskörper
2I und 23 gebildeter Förderspalt anschließt. Der eine der beiden Rotationskörper
21 ist mit einer vom Hauptantrieb in. Drehung versetzten Zahnradnabe verbunden,
so daß während der Förderung des Schokoladenbreies durch den Spalt von innen nach
außen eine intensive Umwälzung der einzelnen Masseteilchen zueinander bewirkt wird.
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Darüber hinaus wird der andere, sich nicht drehende Rotationskörper
23 in schnelle axiale Hinundherbewegungen durch einen Kurbeltrieb 24 versetzt.
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Der Spalt 27 wird dadurch also abwechselnd verengt und erweitert,
wobei kräftige Druckstöße auf die in dünner Schicht durch den Spalt strömende Schokoladenmasse
mit auf sie ausgeübten Zugwirkungen, die unter Umständen sogar Hohlsog bewirken
können, abwechseln. Diese Atmungsbewegung führt zu einem schnellen, stoßweisen Einströmen
von Frischluftmengen von außen, die dann heim Wiederzusammendrücken der Schicht
wieder ausgepreßt werden, also eine wirksame Sauerstoffbahandlung der Schokoladenmasse
in der Versalbungszone hervorrufen.
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Die Homogenisierung der Masse in der Versalbungszone kann ferner
noch begünstigt und auch beschleunigt werden durch Anordnung eines in axialer Richtung
vor dem Austrittsstutzen 14 schwingenden Ultraschallschwingers 20, der den Strömungsringquerschnitt
abwechselnd in schneller Folge verengt und wieder erweitert und somit die gesamte
Flüssigkeit in seiner Umgebung in innere Schwingungen versetzt. Die Wirkung solcher
Schwinger auf Gemische von Flüssigkeiten und festen Körpern ist bekannt.