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Verfahren zur Erzeugung von Kakao- und Schokolademasse und Vorrichtung hiezu
Das Erzeugungsprinzip für das bisherige Verfahren der Zubereitung und Veredelung von Kakao-und Schokolademassen, wie es derzeit in überwiegender Mehrheit überall verwendet wird, ist sehr unwirtschaftlich und daher auch sehr teuer und erfordert dauernd unverhältnismässig viel Zeit ; bloss die letzte Etappe des Konchierens der Schokolademasse dauert 48-72 Stunden, manchmal auch mehr.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtherstellungsprozess von Kakaound Schokolademasse und ähnliche Zubereitungen unter Verzicht auf den Einsatz von besonderen Konchen und mit geringem Aufwand an maschinellen Mitteln wesentlich zu vereinfachen und zu beschleu- nigen.
In den deutschen Patentschriften Nr. 432617 und Nr. 444262 sind Vorrichtungen zum Bearbeiten von Kakaomasse u. dgl. beschrieben, mit denen der Kakaobruch zermahlen wird. Diese Maschinen sind bereits durch die modernen schnellaufenden Zylinderreibmaschinen verdrängt. Dieser. wie jenen haftet aber der Nachteil an, dass sie auch die an Bruchstücken von Kakaokornern immer noch anhaftenden Schalen und Keime zermahlen, wodurch immer grössere Beimengungen davon in die Kakao- und daher auch in die Schokolademasse gelangen, als erwünscht und vom Standpunkt der Qualität zulässig ist. Im übrigen stellt dieser Verarbeitungsgang nur einen Teil des Gesamtprozesses dar, da ihm gegebenenfalls noch weitere Homogenisieru'1gsprozesse und natürlich das Konchieren folgen müssen.
Unter Verzicht auf den Einsatz von Konchen Schokoladen herzustellen, ist in der Schweizer Patentschrift Nr. 2'10815 erwähnt, gemäss welcher der langwierige Konchierprozess weggelassen wird. Die dort angewendete Vorrichtung besteht aus einem oder zwei Melangeuren, und die schüttere, von der Walzmaschine gelieferte Schokolademasse wird mit einer entsprechenden Menge von Kakaobutter gemischt.
Nach dem Mahlen wird die verflüssigte Masse in einen besonderen Homogenisator befördert. In dem Homogenisator wird die Masse auf einer Rotationseinrichtung zersprüht, wobei sie nicht nur von der Feuchtigkeit sondern auch von den unangenehm riechenden Stoffen befreit wird. Die aus dem Homogenisator austretende Masse wird in dem Melangeur gesammelt, von wo sie so lange zur weiteren Homogenisierung umgepumpt wird, bis sie die gewünschten Eigenschaften annimmt.
Die der Homogenisierung in dieser Weise zu unterwerfende Schokolademasse muss natürlich vorher un Zylinderreibmaschinen zermahlen worden sein, und sie wird nach der Homogenisierung gegebenenfalls auch noch einem Veredelungsprozess unterworfen.
Zweck des erfindungsgemässenerzeugungsverfabrens ist die Herstellung sowohl einer Kakao- als auch Diner Schokolademasse in kürzester und wirtschaftlichster Weise mit der Bedingung, dass zumindest die gleiche Qualität erzielt wird wie bei dem sogenannten klassischen Erzeugungsverfahren.
Gemäss der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Kakaomasse aus Kakaobruch unter Verwendung mechanischer Zerkleinerungseinrichtungen, wie rotierende Schlaghämmer u. dgl., wobei der Kakaobruch, durch Schlagenergie erwärmt und verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die ver- lüssigte Kakaomasse mehrmals durch ein und dieselbe Zerkleinerungsvorrichtung durchgeleitet und da- ) ei oxydiert wird, und die flüchtigen Stoffe u. dgl. unerwünschte Abfallprodukte einschliesslich der Tüchtigkeit abgesaugt werden.
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Weiters ist ein Vorfahren zur Erzeugung von Schokolademasse aus der wie oben hergestellten Kakao masse dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an den Oxydationsprozess der Kahomasse Staubzucker zugesetzt, das so entstehende Gemisch weiterhin mehrere Male durch die Zerkleinerungsvorrichtung hin- durchgeführt und dabei die Schokolademasse gleichzeitig durch ein an der Zerkleinerungsvorrichtung vorgesehenes Sieb homogenisiert wird.
Schliesslich ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schokolademasse nach vorgenanntem Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zum Aussortieren der feinen Anteile der Kakao- bzw.
Schokolademasse eine schnellaufende, einwalzige Maschine, bestehend aus einem Magazin, einer rotie- renden Walze, einem Sortierstahllineal und einem Abstreifmesser, vorgesehen ist, wobei das entlang der zylindrischenFIäche unter dem Magazin gelagerte Stahllineal je nach Bedarf in bezug auf die zflindri - sehe Fläche angenähert oder entfernt werden kann, um dadurch die Feinheit der durchtretenden Masse zu bestimmen, die dann mit dem Abstreifmesser von der Walze entfernt wird.
Bei dem erfindungsgemässen Erzeugungsverfahren wird der Kakaobruch nicht mehr zermahlen, sondern intensiv zerkleinert. Für diesen Zweck haben sich am besten die sogenannten Mikromtihlen bewährt, deren Rotor aus einer Welle besteht, auf welche Scheiben fest aufgeschweisst sind und zwischen welche an ihrem Umfang Schlaghammer von der Form des griechischen Buchstabens ? r aufgehängt werden. Der
Kakaobruch oder die Kakaomasse wird mittels Schnecken in das Brechsystem befördert. Der Rotor des Brechsystems rotiert entgegen dem Uhrzeigersinn und die Hämmer stossen von unten gegen den zugeführten Kakaobruch oder die Kakaomasse.
Diese werden mehrmals heftig gegen den gerillten inneren Teil des oberen Deckels geschleudert, bis die Masse in den unteren Teil des Brechsystems gelangt, dessen untere Hälfte halbkreisförmig durch ein dicht gelochtes Stahlsieb abgeschlossen ist. Grössere Teilchen, welche durch das Sieb nicht durchgedrückt werden können, werden neuerlich von den rotierenden Hämmern so lange mitgerissen, bis sie nach Verminderung ihres Umfanges durch das Sieb gedrückt werden kön- nen.
Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren unterscheidet sich somit wesentlich von den eingangs erwähnten bekannten, mit denen es bestenfalls den Umstand gemeinsam hat, dass die Masse in den jeweils verwendeten Systemen mehrmals zirkuliert.
Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung tritt die Kakaomasse mehrmals und ununterbrochen durch das Brechsystem hindurch, wo unter Einwirkung von unaufhörlichen Schlägen der Hämmer eine systematische Zerkleinerung stattfindet. Die Masse wird vorerst einem Veredelungsprozess dadurch unterworfen, dass sie unter dem Einfluss der von den Hämmern herumgewirbelten Luft unter sehr günstigen Bedingungen dem Luftsauerstoff ausgesetzt wird und leicht und viel schneller als bei den bisherigen Konchierverfahren oxydiert, wodurch der Veredelungsprozess wesentlich verkürzt wird. Bei der durch die mechanische Einwirkung der Hämmer entstehenden Erwärmung auf ungefähr 80 - 900 C findet eine wirksame Verdampfung nicht nur von Wasser sondern auch von unangenehm riechenden Stoffen statt, die ohne weiteres abgesaugt werden können.
Durch die Schlagwirkung der Hämmer werden die Schalen und Keime nicht zermahlen sondern nur zersplittert, wobei sich etwa nadelförmige Stücke bilden, die sich bei dem nachfolgenden Siebvorgang unschwer abscheiden lassen. Durch den starken Druck der Hämmer wird die Masse durch ein feines Sieb gedrängt, welches als höchst leistungsfähige Homogenisierungsvorrichtung wirkt. Erst nach beendeter Veredelung wird Staubzucker zugesetzt und die bereits entstandene Schokolademasse tritt von neuem durch das Brechsystem hindurch. Die Zuckerkristalle werden zerkleinert und die Schokolademasse passiert nochmals das Sieb, wodurch eine weitere, dem bisher geübten blossen Mischen weit überlegene Homogenisierung erzielt wird.
Erfindungsgemäss wird also der Veredelungs- und Homogenisierungsprozess - also das Konchierverfahren nach den früheren Begriffen-in ganz unterschiedlicher Weise als bisher durchgeführt. Der Luftsauerstoff dringt hier viel leichter zu der Kakaosubstanz durch, womit also der Oxydationsvorgang rascher vor sich geht, und auch der Homogenisierungsprozess ist intensiver als dies bei den bisherigen Methoden der Fall war.
Die entsprechende Einrichtung zur Erzeugung der Kakaomasse nach dem erfindungsgemässen Verfahren ist in beiliegender Zeichnung schematisch dargestellt. Sie besteht aus zwei Brechsystemen der Mikromühlen 4,19, zwei Behältern 2,13, zwei zugehörigen Maschinen 5, 21, welche mit Mischvorrichtungen versehen sind, weiters aus einer oder mehreren Sortier-Einzylindermaschinen einschliesslich der Vorratsbehälter 23,24, aus einer Pumpe 10 zum Umpumpen der Kakaomasse und einer Pumpe 28 zum Abpumpen der erzeugten Kakaomasse einschliesslich der zugehörigen Umpump-Rohrleitung.
Der ganze Prozess ist derart vorgesehen, dass das erste Brechsystem der Mikromühle 4 bloss zum Zer-
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brechen des Kakaobruches bestimmt ist, welcher verflüssigt wird und ungefähr 4-5 mal durch das zwei - te Brechsystem der Mikromühle 19 zirkuliert. Beide Prozesse sind zeitlich ausgeglichen, nachdem der
Durchgang der flüssigen Kakaomasse durch das Brechsystem der Mikromühle 19 - 5 mal schneller ver- läuft als der Durchgang des Kakaobruches durch das Brechsystem der Mikromühle 4. Wenn an die Fein- heit der Kakaomasse keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden, so kann sie nach der letzten
Zirkulation durch die Mikromühle 19 unmittelbar zum Pressen der Kakaobutter oder zur Erzeugung der
Schokolademasse abgepumpt werden.
Wenn es jedoch erforderlich ist, eine absolut feine Kakaomasse zum Pressen der Kakaobutter zu erzeugen, so muss jene noch der Sortierung in Einzylindermaschinen 24 unterworfen werden, wobei die aussortierten feinen Anteile in den Vorratsbehälter für die feine Kakao- masse abgepumpt werden. Die groben Anteile werden zum weiteren Zerbrechen im Brechsystem der Mi- kromühle 19 und zur abermaligen Sortierung so lange abgepumpt, bis ein kleiner unbrauchbarer Anteil verbleibt, welcher gewöhnlich aus Schalenresten besteht.
Das Sortieren der feinen Anteile von den groben besteht hauptsächlich darin, dass durch dieses Ver- fahren die Feinheit der Kakao- oder Schokolademasse wunschgemäss geregelt werden kann, d. h. es mög- lich ist, eine konstante Grösse der festen Teilchen z. B. bis 5, 10, 15, 20 usw. Mikron zu wählen. Eine derart gleichartige Feinheit kann bei dem bisherigen Erzeugungsverfahren überhaupt nicht erzielt werden.
Die Sortier-Einzylindermaschine besteht aus einem Behälter, einem Zylinder, einem Stahllineal und einem Abstreifmesser mit Sammelrinne. Der Behälter ist an den oberen Zylinderteil derart hermetisch angeschlossen, dass die im Behälter befindliche Masse an den Berührungsflächen mit der Zylinderrundung nicht entweichen kann. An der Aussenseite ist längs der Zylinderrundung ein Stahllineal befestigt, wel- ches mittels Stellschrauben an die Zylirderrundung angezogen oder von derselben gelöst werden kann.
Durch Anziehen oder Lösen kann die Grösse des Schlitzes reguliert werden, welcher zwischen der Zylin- derruadung und dem Stahllineal entsteht, wodurch auch die Grösse der durchziehenden Teilchen bestimmt werden kann. Die zum Sortieren bestimmte Masse wird in den Behälter gepumpt, der Zylinder in Gang gesetzt und durch seine Drehung werden die feinen Anteile durch den Schlitz zwischen dem Zylinder und dem Lineal auf das Abstreifmesser mitgerissen und von hier werden die feinen Anteile kontinuierlich dem
Behälter für die fertige Kakaomasse zugefüiirt. Die sich im Behälter ansammelnden groben Anteile wer- den in bestimmten Zeitintervallen zum weiteren Zerbrechen abgepumpt und das Sortieren verläuft so lange, bis ein unbedeutender Rest verbleibt,
welcher der nächsten Dosis zugesetzt oder überhaupt beseitigt wird, falls er viel Schalen enthält.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Erzeugung der Kakaomasse sind die teueren schnellaufenden Reibwalzwerke durch die viel billigeren und wirksameren Mikromahlen ersetzt. Die Kakaomasse muss nach beendeter Brechung nicht mehr durch einige Stunden unter dauernder Mischung angewärmt werden, damit aus den beschädigten Zellen mehr Kakaobutter gelöst wird, wie es der frühere Zermahlungsprozess erforderte. Durch den heftigen Anschlag der rotierenden Hämmer tritt eine bei weitem intensivere Lösung der Kakaobutter aus den Zellen ein und daher entfällt auch eine besondere mit einer ununterbrochenen Bewegung der Masse verbundene Anwärmung.
Infolge des Durchganges des Kakte'bruches durch das erste Brechsystem der Mikromühle 4 und des vier-bis fünffachen Durchganges aer Kakaomasse durch das zweite Brechsystem der Mikromühle 19 wird die Masse so weitgehend zersplittert, dass sie in ausserordentlichem Masse dem Einfluss des Luftsauerstoffes ausgesetzt ist, welcher durch die heftige Drehung der Hämmer mitgerissen wird, und sich während dieser kurzen Zeit vom chemischen Standpunkt eine geradezu ideale Gelegenheit zur Oxydation der Kakaosubstanzen bei Entstehung neuer geschmacklicher und aromatischer Stoffe ergibt. Durch einen eingeschalteten Ventilator oder Exhaustor wird die Luft aus dem Brechsystem abgesaugt, wobei zugleich die Feuchtigkeit sowie unangenehm riechende Stoffe einschliesslich flüchtiger Säuren mitgerissen werden.
Durch das angeführte Verfahren wird die Kakaornasse in sehr kurzer Zeit veredelt, und hiebei ist die Qualität der Kakaomasse wesentlich besser als bei dem bisherigen Erzeugungsverfanren.
Die Erzeugung der Schokolademasse ist im Prinzip die gleiche wie bei der Kakaomasse und schliesst eng an diese an, wie im beigefügten Schema dargestellt ist. Die maschinelle Einrichtung besteht aus drei Brechsystemen der Mikromühlen 41, 42, 58, zwei Behältern 38,56, zwei mit Mischvorrichtungen versehenen Maschinen 31, 45, einer oder mehrerer Sortier-Einzylindermaschinen einschliesslich der Behälter 52, 53, weiters aus zwei Pumpen 35,47 zum Umpumpen der Schokolademasse, einer Pumpe zum Abpumpen der erzeugten Schokolademasse einschliesslich der zugehörigen Umpump-Rohrleitung. An der Mischmaschine 31 sind zwei Brechsysteme der Mikromtihlen41, 42angeordnet, wogegen an der Mischmaschine 45 bloss ein Brechsystem der Mikromühle 58 vorgesehen ist.
Zur Erzeugung der Schokolademasse wird eine in den Einzylindermaschinen nicht sortierte Kakao-
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masse verwendet, welche aus der Mischmaschine 21 des vorhergehenden Syste. ns unmittelbar in die
Mischmaschine 31 gepumpt wird, in welche gleichzeitig'durch die Rohrleituag 32 die entsprechende
Menge von Staubzucker, gegebenenfalls trockener Milch, und durch die Rohrleitung 33 die entsprechen- de Menge von Kakaobutter gestreut wird. Die Rohstoffe werden durch die Mischvorrichtung sogleich durchmischt und so dann durch die Pumpe 35 in den Vorratsbehälter 38 umgepumpt, von wo sie sodann ungefähr drei-, höchstens viermal die Brechsysteme der Mikromühlen41, 42 durchziehen.
Die feinen Siebe mit dicht angeordneten Öffnungen vom Durchmesser 1 - 1, 5 mm sind im Halbkreis unter die rotierenden Hämmer des unteren Teiles des rotierenden Systems geschoben und versehen hier die Funktion einer hochwirksamen Homogenisierungsvorrichtung. Nach Beendigung der Homogenisierung und weiterer Verfeinerung der festen Teilchen wird die Schokolademasse durch die Pumpe 35 aus der Mischeinrichtung 31 in die Vorratsbehälter der SortierzyJinder 52,53 umgepumpt und der Rest der Schokolademasse in den Vorratsbehälter 56, von wo sie sodann zwecks weiterer Verfeinerung und Veredelung durch das Brechsystem der MikromUhle 58 hindurchzieht und in dei Mischmaschine 45 in Bewegung erhalten wird.
In den Sortierzylindern 35 werden die feinen Anteile der Schokolademasse abgetrennt, welche in die Sammelrinne 59 abfliessen und von dort durch die Pumpe 61 in die Reifetanks abgepumpt werden. Die gröberen Anteile, welche sich inzwischen im Vorratsbehälter 52 der Sortierzylinder 53 ansammeln, wer den durch die Pumpe 47 kontinuierlich so lange in die Voiratsbehälter 56 zur weiteren Verfeinerung im Brechsystem der Mikromühle 58 abgepumpt, bis ein unbedeutender Rest verbleibt, welcher nicht mehr umgepumpt werden kann und der nachfolgenden Dosis zugesetzt wied. Alle Vorratsbehälter, mit Ausnahme des Vorratsbehälters für den Kakaobruch und der Vorratsbehälter der Sortierzylinder, weiters alle Mischmaschinen und Umpump-RohrIeitungen sind mit Duplikatorwänderi versehen,
in welchen erforderli- chenfalls Heizwasser strömen kann, damit die Masse während des Erzeugungsprozesses auf einer Temperatur von ungefähr 70 - 900 C erhalten wird. Im Falle der Erzeugung von Milchschokolade ist es notwendig, die Temperatur maximal bei 600 C zu erhalten.
Die ganze Erzeugung sowohl der Kakao- als auch der Schokolademasse wird nach einem genauen Harmonogramm geregelt, wobei die einzelnen Operationen aneinander anknüpfen, so dass die Kapazität der verwendeten Einrichtung vollkommen ausgenützt ist. Die Erzeugung ist vollständig mechanisiert und erfordert einen minimalen Raum und eine minimale Anzahl von Maschinen. Durch das Sortieren sowohl der Kakao- als auch der Schokolademasse ist ihre absolute Feinheit gewährleistet und durch das Zerbrechen des Kakabrucnes erfolgt eine völlige Lösung der Kakaobutter aus den geschlossenen Zellen und die Grösse der festen Teilchenbewegtsichin Grenzen von 5 bis 10 Mikron. Durch die Zersplitterung und gleichzeitige Durchlüftung der Schokolademasse im Brechsystem erfolgt eine rasche Befreiung von den unangenehm riechen. den flüchtigen Stoffen und der Feuchtigkeit.
Dadurch werden gleichzeitig ideale Bedingungen für die Oxydation der Kakaosubstanzen unter Bildung neuer geschmacklicher und aromatischer Stoffe geschaffen. Der Veredelungs- und Homogenisierungsprozess ist bei diesem Erzeugungsvorgang auf eine minimale Dauer verkürzt.
Gemäss der beschriebenen Anordnung ist die Erzeugung kontinuierlich, so dass die Kakao- und Schokolademasse In einem ununterbrochenen Strom aus den Sortier-Einzylindermaschinen zur weiteren Verarbeitung abzieht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Kakaomasse aus Kakaobruch unter Verwendung mechanischer Zerkleinerungseinrichtungen, wie rotierende Schlaghämmer u. dgl., wobei der Kakaobruch durch Schlagenergie erwärmt und verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die verflüssigte Kakaomasse mehrmals durch ein und dieselbe Zerkleinerungsvorrichtung durchgeleitet und dabei oxydiert wird, und die flüchtigen Stoffe u. dgl. unerwünschte Abfallprodukte einschliesslich der Feuchtigkeit abgesaugt werden.