Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung und Verarbeitung von kakaobutterhaltigen Massen, insbesondere Schokolade Bei der Herstellung von Tafelschokoladen und von mit Schokolade überzogenen Gegenständen, beispiels weise Pralinen, ist eine richtige Aufbereitung der in flüssigem Zustand zugeführten Schokolademasse von ausschlaggebender Bedeutung für das Aussehen und die Haltbarkeit des Erzeugnisses. Die Aufbereitung ent hält als wesentliche Verfahrensschritte Abkühl- und Auf wärmvorgänge, die insgesamt auch als Temperieren oder Verkristallisieren bezeichnet werden.
Bei der Aufberei tung entstehen in der Masse Kakaobutterkristalle, und da die Kakaobutter polymorph ist, nimmt man an, dass die erfahrungsgemäss vorhandene starke Abhängig keit der erzielten Verarbeitungsqualität von der Art der Aufbereitung darauf zurückzuführen ist, dass sich je nach den verschiedenen Temperaturen, die während der Auf bereitung in der Masse eingestellt werden, Kristallkeime verschiedener Kristallmodifikationen bilden, wobei je doch nur Keime der stabilsten Modifikation mit dem höchsten Schmelzpunkt in der verarbeitungsfertigen Masse erwünscht sind. Bei ungeeigneter Aufbereitung hat die fertig verarbeitete Schokolade nur wenig Glanz und eine inhomogene, durch Grautöne oder hellere Flecken gekennzeichnete Struktur.
Früher oder später zeigt sich, besonders bei höheren Lagertemperaturen, die sogenannte Fettreifbildung, die das Aussehen der hergestellten Ware stark beeinträchtigt. Dagegen ergeben sich bei richtiger Aufbereitung der Masse Schokolade erzeugnisse mit glatter, gleichmässiger, verhältnismässig dunkel gefärbter, intensiv glänzender Oberfläche, die eine relativ grosse Temperaturbeständigkeit und Lager fähigkeit haben und wenig zur Fettreifbildung neigen.
Bei der herkömmlichen Aufbereitung wird die über ihre höchste Schmelztemperatur hinaus erwärmte Masse unter Rühren, Mischen und Schaben bis zu der Verar beitungstemperatur von etwa 31 bis 30 C abgekühlt. Dabei wird mit der Masse ein Kühlmittel in Wärme austausch gebracht, das eine verhältnismässig niedrige Temperatur hat, z. B. Wasser von etwa 15 C. Durch das Rühren und Schaben an den kalten Wandungen des von dem Kühlmittel durchflossenen Wärmeaustau- schers erreicht man, dass die unmittelbar am Wärme tauscher auf eine verhältnismässig niedrige Temperatur abgekühlte Masse wieder mit der noch wärmeren übri gen Masse vermischt und somit wieder auf die ge wünschte Verarbeitungstemperatur aufgewärmt wird.
Die nach dem beschriebenen herkömmlichen Ver fahren aufbereitete Maise hat jedoch bei Konstanthal- tung der Temperatur keine konstante Viskosität, viel mehr nimmt ihre Viskosität verhältnismässig rasch zu, so dass die aufbereitete Masse nur eine begrenzte Zeit lang verwendungsfähig ist. Dies stellt insbesondere bei der Fabrikation von mit Schokolade überzogenen Gegen ständen einen beträchtlichen Nachteil dar, da das über ziehen der Gegenstände üblicherweise so erfolgt, dass die aufbereitete Schokoladenmasse in einem Schleier kasten auf die zu überziehenden Gegenstände gegossen und die überschüssie Schokolade wieder aus dem Schleierkasten abgezogen wird.
Infolge der nicht kon stant bleibenden Viskosität der in herkömmlicher Weise temperierten Schokoladenmasse kann die aus dem Schleierkasten abfliessende überschüssige Menge nur für eine begrenzte Zeit ohne erneutes Temperieren wieder verwendet werden. Die Viskosität nimmt ständig zu, bis schliesslich die erzeugten Überzüge zu dick und un gleichmässig werden, so dass die Masse erneut tempe riert, nämlich über ihren höchsten Schmelzpunkt er wärmt und in der beschriebenen Weise behandelt wer den muss, ehe sie weiter verwendet werden kann.
In der Praxis versucht man, dieses allmähliche Eindicken der temperierten Schokolade durch bestimmte Kniffe hinauszuzögern; beispielsweise setzt man der schon dik- ker gewordenen Masse untemperierte Schockoladen- masse zu. Derartige Hilfsmassnahmen können jedoch die Zunahme der Viskosität bis zu einem für die Ver- arbeitung unbrauchbaren Wert nur unwesentlich hinaus zögern, und überdies ist der Erfolg derartiger Mass nahmen sehr von der Geschicklichkeit und Erfahrung des Bedienungspersonals abhängig.
Auch unter Zuhilfe nahme derartiger Massnahmen muss jedoch der über wiegende Teil der aus einer überziehmaschine abflie ssenden Masse schliesslich erneut temperiert werden, da bei üblichen überziehmaschinen nur ein verhältnismässig kleiner Bruchteil der dem Schleierkasten insgesamt zu geführten Schokoladenmenge verbraucht wird und der grösste Teil als überschussmenge mit nicht konstant blei bender Viskosität wieder anfällt.
Dieses Verfahren ist sehr unwirtschaftlich, da wegen der erforderlichen Wie deraufwärmung eines grossen Teils der Schokoladen- masse ein hoher Energieverbrauch entsteht und ausser dem entsprechend gross dimensionierte Einrichtungen zum Wiederaufwärmen und Abkühlen (Temperieren oder Verkristallisieren) erforderlich sind.
Die herkömmlichen Aufbereitungs- oder Temperier aggregate können separat als Temperiermaschine aus geführt oder direkt in eine überziehmaschine eingebaut sein. Eine überziehmaschine mit eingebauter Tempe- rierung arbeitet im allgemeinen im Umlauf-Temperier- verfahren oder im Mehrkreis-Temperierverfahren. Beim Umlaufverfahren wird die Schokoladenmasse immer wie der neu temperiert und aufgelöst,
damit sie nicht den Zustand der sogenannten Übertemperierung erreicht, der durch das oben beschriebene starke Ansteigen der Viskosität der Masse gekennzeichnet ist. Mit dem An stieg der Viskosität ist infolge der freiwerdenden Kristal- lisationswärme eine Eigenerwärmung der Schokoladen masse verbunden. Das Umlauftemperierverfahren liefert also eine Schokoladenmasse, in der kein thermostabiles Gleichgewicht zwischen der Fest- und Flüssigphase be steht. Eine übertemperierte Schokoladenmasse ist für die Verarbeitung ungeeignet, weil bei ihr die Fettreif bildung augenblicklich einsetzt.
Für diese Fettreifbildung sind vorwiegend die grossen Kakaobutterkristalle ver antwortlich. Infolge der Volumenkontraktion bilden sich Risse zwischen den grossen und kleinen Kristallen. Daran wird das Licht gestreut, und man nimmt an der Schokola- denoberfläche kleine weisse Fettreifsterne wahr. Um diese Cbelstände zu vermeiden, muss die Masse immer wieder neu temperiert werden.
Bei einer Arbeitsbandbreite von 800 mm müssen in der Stunde etwa 2000 kg Schoko- ladenmasse temperiert und aufgelöst werden, obwohl der Verbrauch im allgemeinen nur bei 200 bis 250 kg pro Stunde liegt. Aus diesen Zahlen erkennt man die Unwirtschaftlichkeit des Umlauf-Temperierverfahrens.
Beim Mehrkreis-Temperierverfahren und insbeson dere beim Zweikreis-Temperierverfahren wird eine auf gelöste Schokoladenmasse in einem ersten Abschnitt einer Temperiereinrichtung unter Schaben abgekühlt und im zweiten Abschnitt der Einrichtung mit einer tempe rierten Schokoladenmasse gemischt und etwas ange wärmt. Nach dem Verlassen der Temperiereinrichtung ist die Schokoladenmasse verarbeitungsfertig. Die Mi schung der abgekühlten Schokolade mit der temperierten warmen Schokoladenmasse kann als Beimpfen der ab gekühlten Masse mit stabileren Kakaobutter-Kristallisa- tionskeimen aufgefasst werden.
Infolge der relativ hohen Zähigkeit und der schlechten Mischbarkeit der Schoko- ladenmasse ist diese Beimpfung nicht homogen, so dass örtliche Unterschiede hinsichtlich der Anzahl stabilerer Kakaobutter-Kristallisationskeime pro Volumeneinheit auftreten. Ausserdem lassen sich beim Vermischen zweier Schokoladenmassen von verschiedener Temperatur auch Inhomogenitäten in der Temperaturverteilung praktisch nicht ganz vermeiden.
Daraus folgt, dass eine in dieser Weise aufbereitete Masse nach dem Verarbeiten bei der Abkühlung in einem Kühlkanal ihren Wärmeinhalt und insbesondere ihre Kristallisationswärme nicht gleich mässig abgibt. Das kann zu partiellem Abschmelzen sta biler Kakaobutter-Kristalle führen; dabei bilden sich kleine Nester mit flüssiger, instabiler Kakaobutter. Diese Nester blühen später aus und bilden Fettreif. Im Zwei kreisverfahren muss die Schokoladenmasse ebenfalls im mer wieder neu über ihren höchsten Schmelzpunkt hin aus erwärmt (aufgelöst) und neu temperiert werden, damit sie nicht den Zustand der übertemperierung er reicht.
Das bedeutet, dass auch hier kein thermostabiles Gleichgewicht zwischen den gebildeten stabileren Kakao butter-Kristallisationskeimen und den instabilen Kakao buttermolekülen in der flüssigen Phase besteht. Die LUber- temperierung wird also .auch beim Zweikreis-Tempe- rierverfahren nicht verhindert. Obwohl das Zweikreis- Verfahren etwas wirtschaftlicher ist, weil nur die Hälfte der Masse neu temperiert werden muss, sind die beiden hier beschriebenen bekannten Temperierverfahren ver fahrenstechnisch im wesentlichen gleich und mit den selben Nachteilen behaftet.
Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden, ist schon vorgeschlagen worden, eine Schokoladenschmelz- masse durch zweimaliges Abkühlen und Wiedererwär- men vorzukristallisieren. Dabei wird die Masse zunächst schonend auf eine Temperatur von etwa 29 C abge kühlt und bei dieser Temperatur gehalten, bis die Vis kosität ein Maximum erreicht. Sodann wird die Masse auf etwa 33 C angewärmt und bei dieser Tempera tur gehalten, bis die Viskosität nicht mehr weiter ab fällt. Danach wird die Masse wiederum schonend ohne Unterkühlung auf 29 C gekühlt und bei dieser Tempe ratur gehalten, bis die Viskosität erneut ein Maximum erreicht hat. Schliesslich wird die Masse wieder auf 33 C erwärmt.
Eine auf diese Weise aufbereitete Masse soll über längere Zeiträume eine konstante Viskosität aufweisen (natürlich wird in jedem Fall vorausgesetzt, dass die Temperatur der aufbereiteten Masse unter gleich zeitigem Rühren konstant gehalten wird).
Die zuletzt beschriebene sogenannte zyklotherme Vorkristallisation ist bisher nicht in einer Temperier- maschine praktisch eingesetzt worden. Die zweimalige Abkühlung und Aufwärmung ist relativ umständlich, erfordert eine recht komplizierte Apparatur, die mit Sorgfalt bedient werden muss, und hat auch in bezug auf den Energieverbrauch noch den Nachteil, dass eine zweimalige Aufwärmung erforderlich ist. Will man das Verfahren kontinuierlich anwenden, benötigt man min destens vier Wärmetauscher.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe ge stellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbe reitung und Verarbeitung von kakaobutterhaltigen Mas sen, insbesondere Schokolade, zu schaffen, mit denen in einfacher Weise und unter Vermeidung einer zwei maligen Aufwärmung eine verarbeitungsfähige Masse erhalten wird, die über verhältnismässig lange Zeiträume eine im wesentlichen konstante Viskosität und im übri gen alle Eigenschaften einer gut temperierten Masse auf weist.
Zur Lösung der Aufgabe dient nach der Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung und Verarbeitung von kakaobutterhaltigen Massen, insbesondere Schokolade, bei dem die auf eine über ihrer höchsten Schmelztem peratur liegende erste "l'emperatur erwärmte Masse auf eine vorgegebene zweite Temperatur abgekühlt und da nach ohne überhitzung bis zu einer vorgegebenen dritten Temperatur, die kleiner als die erste Temperatur ist, erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab kühlung von der ersten zur zweiten Temperatur in zwei Stufen erfolgt, wobei in beiden Stufen die Masse mit einem Kühlmittel gekühlt wird, dessen Temperatur nur wenig niedriger ist als die Endtemperatur der Masse in der betreffenden Stufe.
Vorzugsweise betragen die Kühl mitteltemperaturen in den beiden Stufen etwa 30 bzw. <B>260</B> C.
Es hat sich gezeigt, dass die nach dem erfindungsge mässen Verfahren aufbereitete Masse bei der dritten oder Endtemperatur eine über lange Zeiten konstant bleibende Viskosität aufweist und bei der Verarbeitung Erzeugnisse ergibt, die alle gewünschten Eigenschaften hochwertiger Schokoladenoberflächen zeigen. Das erfin dungsgemässe Verfahren ist einfacher und wirtschaftlicher als das bekannte Verfahren mit zweimaliger Abkühlung und Aufwärmung, da es mit kleineren Apparaturen und mit geringerem Zeit- und Energieaufwand ausgeführt wer den kann; insbesondere bei Verwendung automatischer Regeleinrichtungen fallen diese Vereinfachungen kosten mässig stark ins Gewicht.
Da das erfindungsgemässe Ver fahren grundsätzlich dem herkömmlichen einfachen Auf bereiten oder Temperieren ähnelt, bei dem nur ein Ab kühl- und ein Aufwärmschritt vorhanden sind, kann es in vielen Fällen unter Verwednung von an sich vor handenen konventionellen Aufbereitungseinrichtungen ausgeführt werden.
Es kann zweckmässig sein, die Masse eine bestimmte Zeit lang, beispielsweise 5 Minuten, auf der Zwischen temperatur zu halten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die aufbereitete Masse in einen Vorratsbehälter gefüllt und dort auf der dritten Temperatur gehalten und verar beitungsfertig gespeichert werden. Dies ermöglicht einen Chargenbetrieb, der aus den verschiedensten Gründen vorteilhaft ist. So kann man beispielsweise mit verhält nismässig kleinen Aufbereitungs- oder Temperiervorrich- tungen nach Art einer herkömmlichen Schüssel-Tempe- riermaschine mehrere kleinere Mengen von Masse nach einander aufbereiten und in den Vorratsbehälter ein füllen.
Aus dem Vorratsbehälter kann dann die verarbei tungsfertige Masse in beliebigen, auch schwankenden Mengen entnommen werden. Natürlich können auch mehrere Vorratsbehälter aus einer einzigen Temperier- maschine gespeist werden. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemässe Verfahren in Fällen, bei denen die Masse nach einmaligem Abkühlen und Aufwärmen bei etwa der dritten Temperatur im überschuss verarbeitet wird.
Dabei kann die nach der Verarbeitung anfallende überschüssige Masse ohne erneutes Abkühlen auf die erste Temperatur auf der dritten Temperatur gehalten und erneut verwendet werden, ohne dass nach einiger Zeit die Viskosität der Masse soweit zunimmt, dass man die ganze Masse nach Erwärmen über ihren höchsten Schmelzpunkt erneut aufbereiten (temperieren) muss.
Der infolge der Verarbeitung eintretende Verbrauch kann durch Zufuhr von Ergänzungsmengen an aufbereiteter, auf der dritten Temperatur befindlichen Masse .ausge glichen werden; erfindungsgemäss kann bei Verwendung des oben erwähnten Vorratsbehälters die Ergänzungs- menge aus dem Vorratsbehälter entnommen werden, so dass dieser als Puffer zwischen der Verarbeitungs einrichtung und der Aufbereitungs- oder Temperierein- richtung dient. Man kann auf diese Weise z. B. starke Schwankungen des Zuflusses an Ergänzungsmenge, wie sie sich bei automatischer Regelung der Ergänzungs- mengen-Zufuhr ergeben, von der Aufbereitungseinrich tung fernhalten.
Natürlich besteht auch die Möglichkeit, die Ergänzungsmenge direkt aus der Aufbereitungsein richtung zu entnehmen; in diesem Fall kann die Aufbe- reitungs- und Verarbeitungseinrichtung selbst die Rolle des Vorratsbehälters übernehmen. Es kann aber auch eine kontinuierlich im Durchlauf arbeitende Aufberei tungseinrichtung verwendet werden, die in einen Vor ratsbehälter fördert oder direkt für die Lieferung der Ergänzungsmenge ausgelegt ist. In jedem Fall hat man den Vorteil, dass man die nach der Verarbeitung an fallende überschüssige Masse nicht erneut aufbereiten muss.
Die beschriebene Arbeitsweise, bei der die Masse im Überschuss verarbeitet wird, kommt insbesondere bei überziehmaschinen in Frage. Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung mit einer Verarbeitungseinheit, die einen Eingang zur Zuführung von Masse und einen Ausgang für die Abgabe von über schüssiger Masse aufweist, einen Umlaufbehälter, der in Reihe mit wenigstens einer Fördereinrichtung zwi schen dem Eingang und dem Ausgang der Verarbei tungseinheit liegt,
einer an den so gebildeten Kreislauf angeschlossenen Ergänzungsleitung für die Einspeisung von Masse in den Kreislauf und einer Temperierein- richtung zum Aufbereiten von Masse durch Abkühl- und Aufwärmvorgänge, wobei diese Vorrichtung sich erfindungsgemäss dadurch auszeichnet, dass die Tempe- riereinrichtung vollständig ausserhalb des Kreislaufes liegt, nur über die Ergänzungsleitung mit dem Kreislauf verbunden und entsprechend dem in der Verarbeitungs einheit auftretenden tatsächlichen Verbrauch dimensio niert ist. Für die Steuerung der Ergänzungsmenge kann .
in vorteilhafter Weise eine von der Füllhöhe im Um laufbehälter gesteuerte Durchfluss-Stelleinrichtung, bei spielsweise ein Ventil oder eine Pumpe, vorgesehen sein. Man wird natürlich normalerweise der Temperierein- richtung eine gewisse Leitungsreserve geben; dies ändert nichts an der Tatsache, dass gemäss der vorliegenden Erfindung ganz erheblich kleinere Temperiereinrich- tungen für überziehmaschinen verwendet werden kön nen als bei Anwendung der herkömmlichen Temperier- verfahren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher beschrieben.
Das folgende erste Beispiel zeigt, dass das erfin dungsgemässe Verfahren auch mit herkömmlichen Tem- periereinrichtungen durchführbar ist. In einer herkömm lichen Schüsselternperiermaschine vom Typ Kreuter TM 100 mit wasserbeheiztem Mantel wurden 25 kg Scho kolade, die mit einer Anfangstemperatur von 40 C (erste Temperatur) angeliefert wurden, zunächst mit einer Kühlwassertemperatur von 30 C im Verlauf von 30 Minuten bis auf eine Zwischentemperatur von 29,9 C abgekühlt. Diese Zwischentemperatur wurde 10 Minu ten lang eingehalten. Dann wurde die Kühlwassertempe ratur auf 26 C herabgesetzt, und nach weiteren 30 Minuten betrug die Temperatur der Masse 27,8 (zweite Temperatur).
Sodann wurde die Wassertempe ratur auf 33,5 C erhöht, und nach weiteren 30 Minu- ten betrug die Temperatur der Masse ebenfalls etwa 33,5= C. Diese Temperatur wurde durch automatische Regelung konstant gehalten, und es zeigte sich, dass auch nach langer Zeit die Viskosität der Masse unverändert war. Nach 60 Stunden wurde der Versuch abgebrochen.
Es ist natürlich auch möglich, die beiden Abküh lungsstufen noch weiter zu unterteilen, doch wird man naturgemäss die zweistufige Abkühlung vorziehen, da sie verfahrensgemäss am einfachsten ist. Nur um zu zeigen, dass auch eine mehrstufige Abkühlung möglich ist, wurde folgender Versuch ausgeführt: 25 kg Schoko- ladenmasse mit einer Anfangstemperatur von 37 C wur den in die schon erwähnte Schüssel-Temperiermaschine vom Typ Kreuter TM 100 eingefüllt und zunächst mit einer Wassertemperatur von 30 C 45 Minuten lang gekühlt. Die dann erhaltene Zwischentemperatur der gekühlt. betrug ebenfalls 30 C.
Sodann wurde die Kühl wassertemperatur auf 28 C herabgesetzt, und nach 10 Minuten betrug die Temperatur der Masse 29 C. Sodann wurde die Kühlwassertemperatur weiter auf 26# C herabgesetzt. Nachdem die Masse wieder (wie im vorhergehenden Beispiel) eine Temperatur von 27,8 C erreicht hatte, wurde die Wassertemperatur auf 33,5 C erhöht, und nach 30 Minuten betrug die Temperatur der Masse wieder etwa 33-33,5 C. Auch diese Masse zeigte nach 60 Studen noch keine merkliche Abnahme der Viskosität.
In der Figur ist schematisch eine Vorrichtung zum Überziehen von Gegenständen mit Schokolade erläutert, bei der das erfindungsgemässe Verfahren zur Anwen dung kommt.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung enthält eine zi7m Überziehen von Gegenständen mit Schokolade dienende Verarbeitungseinheit 1 in Form eines her kömmlichen Schleierkastens, der einen Eingang 2 zur Zuführung von Masse und einen Ausgang 3 für die Abgabe überschüssiger Masse aufweist. Die überschüs sige Masse läuft aus dem Ausgang 3 in einen Umlauf behälter 4, aus dessen Ablauf 5 die Masse über eine Leitung 6 und eine Fördereinrichtung, hier eine Pumpe 7, in den Eingang 2 des Schleierkastens 1 gefördert werden kann.
An den aus Schleierkasten 1, Umlauf behälter 4 und Fördereinrichtung 7 gebildeten Kreis lauf ist eine Ergänzungsleitung 8 angeschlossen, die bei der dargestellten Anlage im Umlaufbehälter 4 mün det und zur Zufuhr einer Ergänzungsmenge ian aufbe reiteter Masse dient, die den Verbrauch im Schleier kasten 1 ausgleicht. Die beschriebenen Teile sind beheiz bar, damit die im Verarbeitungskreislauf umlaufende Masse auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann. Gemäss der Darstellung in der Figur sind hier die Verbindungsleitung 6, die Ergänzungsleitung 8 und der Umlaufbehälter 4 mit Heizmänteln 9 bzw. 10 bzw.
11 versehen, die aus einer thermostatisch geregelten Heizeinrichtung 12 mit einem Heizmedium, normaler weise Wasser, versorgt werden. In der Figur sind die Heizeinrichtung 12 und ihre Zubehörteile nur ganz sche matisch dargestellt; so sind bei 13 elektrische Heiz- spulen und bei 14 und 15 Ventile für Kaltwasserzu- lauf und -Ablauf angedeutet.
Das in der Heizeinrichtung 12 in üblicher Weise auf eine bestimmte Temperatur erwärmte Heizmedium wird mit Hilfe einer Pumpe 16 im Kreislauf gefördert, und zwar durch eine Zufuhr leitung 17, den Heizmantel 9 der Verbindungsleitung 6, eine weitere Verbindungsleitung 18, den Heizmantel 10 der Ergänzungsleitung 8, eine weitere Verbindungslei tung 19, den Heizmantel 11 des Umlaufbehälters 4 und eine Rückleitung 20. Die Schalteinrichtung zur Thermo- statisierung des Heizmediums ist nicht dargestellt.
Die im Umlaufbehälter 4 befindliche Masse 21 wird durch den Heizmantel 11 auf einer bestimmten Tem peratur gehalten; es kann natürlich auch die Tempera tur des im Heizmantel 4 umlaufenden Heizmediums un ter Mitwirkung eines auf die Temperatur der Masse 21 ensprechenden (nicht dargestellten) Temperaturfüh lers gesteuert werden. Die Masse 21 wird in aufberei tetem (temperiertem) Zustand in den Umlaufbehälter 4 eingefüllt, und die Heizung des Umlaufbehälters wird so gesteuert, dass die Masse dort im wesentlichen auf der Endtemperatur des Aufbereitungs- oder Temperiervor- ganges verbleibt.
Da die erfindungsgemäss aufbereitete Masse beim Einhalten ihrer Endtemperatur ihre Visko sität auch über längere Zeiträume nicht mehr ändert, bleibt die im Umlaufbehälter 4 befindliche und im Kreis lauf durch den Schleierkasten 1 geleitete Masse im auf bereiteten (temperierten) Zustand und kann ständig wei terverwendet werden, ohne dass man ein Eindicken der Masse zu befürchten hätte.
Im Umlaufbehälter 4 ist ein Niveaufühler 22 vor gesehen, der in bekannter Weise den Zulauf von aufbe reiteter Masse aus der Ergänzungsleitung 8 in den Um laufbehälter 4 steuert. In der Figur ist eine Steuer leitung 23 angedeutet, die zu einer im Eingang der Er gänzungsleitung 8 liegenden Pumpe 24 führt. Fällt das Niveau im Umlaufbehälter 4 unter einen vorge gebenen Wert, so schaltet sich die Pumpe 24 ein und fördert frisch aufbereitete Masse in den Umlaufbe hälter, bis ein vorgegebenes Füllniveau erreicht ist, bei dem die Pumpe 24 unter dem Einfluss eines Signals des Niveaufühlers 22 wieder abgeschaltet wird.
Bei der in der Figur dargestellten Vorrichtung wird die Ergänzungsleitung 8 aus einem Vorratsbehälter 25 gespeist, in welchem aufbereitete Masse 21 unter kon stanter Temperatur aufbewahrt und gerührt wird. In der Figur ist schematisch ein Rührwerk 26 mit Antriebs motor 27 angedeutet. Der Ausgang 28 des Vorratsbe hälters 25 ist an den Eingang der Pumpe 24 ange schlossen. Der Vorratsbehälter kann über eine Eingangs leitung 29 mit .aufbereiteter Masse gefüllt werden.
Der Vorratsbehälter 25 und die zu ihm gehörigen Teile sind ebenfalls beheizbar. In der Figur sind ein Heizmantel 30 des Vorratsbehälters 25 und ein Heiz- mantel 31 der Eingangsleitung 29 angedeutet. Eine steuerbare Heiz- und Fördereinrichtung 32 fördert ein Heizmedium, vorzugsweise Wasser, im Kreislauf durch die Heizmäntel 30 und 31 und eine Rückleitung 33. Die Temperatur in diesem Heizkreislauf kann in der jedem Fachmann geläufigen Weise geregelt werden, bei spielweise mit Hilfe eines auf die Temperatur des Heiz- mediums und/oder die Temperatur der Masse im Be hälter 25 ansprechenden (nicht dargestellten) Tempera turfühlers.
Die Einspeisung von aufbereiteter Masse in den Vorratsbehälter erfolgt bei der in der Figur dargestell ten Vorrichtung mit Hilfe einer Pumpe 34, die an den Ausgang 35 einer erfindungsgemässen Temperier einrichtung 36 zum Aufbereiten von Masse durch Ab kühl- und Aufwärmvorgänge angschlossen ist.
Die in der Figur dargestellte Temperiervorrichtung arbeitet chargenweise ähnlich wie eine herkömmliche Schüssel-Temperiermaschine. Sie hat einen Behälter 37 mit einem eingebauten Rührwerk 38, das von einem Elektromotor 39 antreibbar ist. Am unteren Ende des Behälters 37 sind Ausgangsleitungen angeschlossen; in der Figur sind zwei Ausgangsleitungen 40 und 41 an gedeutet. Die Ausgangsleitungen führen zu Wärmetau schern 42 bzw. 43, die in herkömmlicher Weise aus geführt sein können, z. B. als Engspalt-Wärmetau- scher.
Aus den anderen Enden der Wärmetauscher 42 bzw. 43 läuft die Masse wieder in den Behälter 37 der Temperiermaschine zurück. Um die Masse durch die Wärmetauscher zu treiben, sind die Wärmetauscher mit (nicht dargestellten) Förder-Einrichtungen versehen oder selbst so ausgebildet, dass sie als Fördereinrichtungen wirken. Beispielsweise können die Wärmetauscher in bekannter Weise mit Förderschnecken versehen sein. Derartige, an sich bekannte Fördereinrichtungen und ihre Antriebe sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Eine Zuleitung 46 für nicht aufbereitete (untemperierte) Masse mündet in den Behälter 37.
Die in den Wärmetauschern 42, 43 und im Be hälter 37 befindliche Masse kann mit Hilfe eines in gesteuerter Weise erwärmten und abgekühlten Tempe- riermediums, vorzugsweise Wasser, in der gewünschten erfindungsgemässen Weise abgekühlt und angewärmt wer den. Zu diesem Zweck ist der Behälter 37 mit einem Mantel 47 versehen, durch den das Temperiermedium eingeleitet wird. Das Temperiermedium durchströmt na türlich auch die Wärmetauscher 42 und 43; in der Figur sind zu diesem Zweck Mäntel 48 und 49 an diesen Wärmeaustauschern dargestellt.
Es versteht sich, dass das Temperiermedium auch in anderer als der dar gestellten Weise geführt werden kann. Auch die Zu leitung 46 für untemperierte Masse ist vorzugsweise mit einem Mantel 50 versehen, der aus einer (nicht dargestellten) Quelle mit heissem Wasser beschickt wird.
Das Temperiermedium, vorzugsweise Wasser, wird in einer kombinierten Heiz- und Kühlvorrichtung 51 in der gewünschten Weise abgekühlt und erwärmt. In der Figur ist die Heiz- und Kühlvorrichtung 51 nur ganz schematisch erläutert; es sind Heizschlangen 52, eine Kühlwasserzuleitung 53 und eine Kühlwasserab- leitung 54 sowie Steuerventile 55 in der Kühlwasser zuleitung angedeutet.
Das Temperiermedium, vorzugsweise Wasser, wird aus der Heiz- und Kühleinrichung 51 mittels einer Pumpe 56 über eine Leitung 57 in die eigentliche Temperier- maschine befördert; bei der dargestellten Vorrichtung sind die vom Temperiermedium durchströmten Bestand teile der Temperiereinrichtung 36 hintereinander ge schaltet;
das in der Leitung 57 ankommende Tempe- riermedium durchläuft dann nacheinander den Mantel 48 des ersten Wärmetauschers 42, eine Verbindungs leitung 58, den Mantel 47 des Behälters 37, eine zweite Verbindungsleitung 59, den Mantel 49 des Wärme tauschers 43 und eine Rückleitung 60.
Die Steuerung der Heiz- und Kühlvorgänge in der Heiz- und Kühleinrichtung 51 erfolgt unter dem Ein fluss einer Programmsteuereinheit und in Abhängigkeit von den Temperaturen der Masse und des Temperier- mediums. Die Temperatur der in der Temperierein- richtung 36 befindlichen Masse wird mittels eines Temperaturfühlers 61 erfasst, und die Temperatur des Temperiermediums wird mittels eines Temperaturfühlers 62 in der Heiz- und Kühlvorrichtung 51 gemessen. Die beiden Temperaturfühler 61 und 62 können beispiels weise, wie in der Figur dargestellt, an anzeigende Regel geräte 63 bzw. 64 angeschlossen sein.
Die Programm steuereinrichtung ist ganz schematisch bei 65 .angedeutet.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung arbeitet chargenweise. Dabei kann der Behälter 37 der Tempe- riereinrichtung 36 mit einem Niveaufühler (nicht dar gestellt) versehen sein, der den Ablauf des Tempe- riervorganges auslöst, sobald der Behälter 37 aus der Zuleitung 46 bis zu einer vorgegebenen Höhe gefüllt ist. Danach wird ein in der Zuleitung 46 liegendes (nicht dargestelltes) Ventil geschlossen (die Pumpe 34 im Ablauf des Behälters 37 ist ebenfalls geschlossen).
Mit Hilfe der Programmsteuereinrichtung 65 kann ein bestimmtes Aufbereitungsprogramm vorgewählt werden, wobei die genauen Daten dieses Programms geringfügig von der aufzubereitenden kakaobutterhaltigen Masse (z. B. Schokolade) abhängen.
Sobald das Programm von Hand oder automatisch in Gang gesetzt wurde, wird mit Hilfe des Temperatur fühlers 62, der auf die Temperatur des Temperierme- diums anspricht, eine bestimmte Solltemperatur dieses Mediums eingeregelt. Bei dem erfindungsgemässen Ver fahren muss zunächst die in den Behälter 37 eingefüllte Masse schonend auf die Zwischentemperatur im Bereich zwischen etwa 30 und etwa 31 C abgekühlt werden, und zwar mit einem Temperiermedium, dessen Tempe ratur nur wenig niedriger ist als die Zwischentempe- tur. Demgemäss wird man in dieser ersten Kühlstufe die Solltemperatur an dem auf den Fühler 62 anspre chenden Regler 64 beispielsweise auf 29,5 C einstellen.
Die Heiz- und Kühleinrichtung 51 wird dann automa tisch durch Einschalten der Heizschlangen 52 oder der Kühlwasserventile 55 so geregelt, dass das Temperier- medium mit einer Temperatur von etwa 29,5 C durch die Wärmetauscher 42 und 43 und den Mantel 47 des Behälters 37 umläuft. Sobald dann die Masse, die natürlich mit Hilfe des Rührwerks 38, 39 ständig gerührt wird, die gewünschte Zwischentemperatur am Ende der ersten Stufe erreicht hat, was durch den Fühler 61 und den daran angeschlossenen Regler 63 erfasst wird, ist die erste Abkühlstufe beendet, und es kann die zweite Abkühlstufe eingeleitet werden.
Sobald also die Programmsteuereinrichtung 65 ein Signal von dem auf die Temperatur der Masse ansprechenden Fühler 61 empfängt, das das Erreichen der Zwischentemperatur anzeigt, schaltet die Programmsteuereinrichtung 65 auf die zweite Abkühlstufe, in welcher die Masse auf eine vorgegebene zweite Temperatur, vorzugsweise im Be reich zwischen etwa 28 und etwa 29 C, abgekühlt wird.
Der Sollwert der Teperaturregelung des Temperierme- diums wird automatisch auf einen etwas unterhalb der gewünschten Teperatur liegenden Wert, beispielsweise 27,8 C, erniedrigt, so dass die Temperatur des Tempe- riermediums auf diesen Wert abgesenkt und konstant gehalten wird.
Nach einer gewissen Zeit hat dann die Masse im Behälter 37 die gewünschte zweite Tempe ratur, beispielsweise 28,5 C, erreicht, und der vom Füh ler 61 gesteuerte Regler 63 schaltet die Programm stuereinrichtung weiter auf die Erwärmungsstufe, in wel cher die Masse ohne Überhitzung bis zu einer vorge gebenen dritten Temperatur, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 33 und etwa 34 C, erwärmt werden soll.
Hier wird der Sollwert der Temperaturregelung des Temperiermediums entsprechend verstellt, beispielsweise auf 34,5 C, und das durch die Wärmetauscher 42 und 43 und den Mantel 47 des Behälters 37 geleitete Tem- periermedium wird auf diese Temperatur eingestellt. Nach einer gewissen Zeit wird dann die im Behälter 37 befindliche Masse die gewünschte dritte Temperatur, beispielsweise 33,5 C, erreicht haben. Die Zustand wird wieder vom Temperaturfühler 61 erfasst, und von da an übernimmt dieser Temperaturfühler die weitere Regelung der Temperatur des Temperiermediums, so dass die Temperatur der Masse im wesentlichen auf der dritten Temperatur konstant gehalten wird.
Der Entwurf und der Aufbau einer Regeleinrichtung oder Programmsteuereinrichtung, die die hier beschriebenen Vorgänge ausführt, bereitet dem Fachmann keine Schwie rigkeit; es wird deshalb hierauf verzichtet, derartige Re geleinrichtungen im einzelnen zu beschreiben. Natürlich können mit derartigen Regeleinrichtungen auch andere Vorgänge automatisch zum Ablauf gebracht werden, beispielsweise das Halten der Masse auf einer Zwi schentemperatur für eine vorbestimmte Zeitspanne oder die automatische Ein- und Ausschaltung der Pumpe 34 am Ende eines vollständig abgelaufenen Aufbereitungs vorganges, so dass der Behälter 37 automatisch in den Vorratsbehälter 25 entleert wird.
Auch die erneute Fül lung des Behälters 37 mit untemperierter Masse aus der Zuleitung 46 kann natürlich von der Programm steuer- oder Regeleinrichtung 65 automatisch bewirkt werden.
Bei der beschriebenen Vorrichtung wird in jeder Stufe des Verfahrens mit einer im wesentlichen kon stanten Temperatur des Temperiermediums, z. B. Wasser, gearbeitet. Diese Temperatur kann sehr dicht an die ge wünschte Stufen-Endtemperatur der Masse gelegt wer den, so dass die Abkühlung bzw. Erwärmung sehr scho nend erfolgt. Man wird natürlich die Differenz zwischen der gewünschten Stufen-Endtemperatur der Masse und der Temperatur des Temperiermediums nicht zu klein wählen, um den Zeitbedarf für die Ausführung der Verfahrensschritte nicht zu gross zu machen.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich natürlich auch kontinuierlich ausführen; beispielsweise dadurch, dass man einen Strom von aufzubereitender Masse durch drei in Reihe geschaltete Wärmetauscher leitet, von denen die beiden ersten die Abkühlung in zwei Stufen bewirken und der dritte für die Erwärmung der Masse auf die dritte oder Endtemperatur sorgt.
Der mit der Erfindung erzielte Fortschritt lässt sich anhand einiger Zahlenangaben verdeutlichen. Bei Ver wendung einer modernen überziehmaschine mit 800 mm breitem Arbeitsband werden etwa 2000 kg Schokolade pro Stunde durch den Schleierkasten 1 geleitet. Davon werden nur etwa 150 kg pro Stunde tatsächlich ver braucht, so dass etwa 1850 kg Schokolade pro Stunde über die Ausgänge 3 wieder in die Umlaufbehälter 4 zurückfliessen.
Während bisher bei Überziehmaschinen die gesamte im Kreislauf geführte Schokolademasse (hier also etwa 2000 kg pro Stunde) oder doch wenigstens ein ganz erheblicher Teil dieser Menge im Umlauftem- perierverfahren bzw. Mehrkreisverfahren aufbereitet wer den musste, braucht man bei Anwendung des erfindungs gemässen Verfahrens nur den tatsächlichen Verbrauch (also z. B. die genannten 150 kg pro Stunde) durch Zu fuhr von aufbereiteter Masse zu ersetzen.
Es war zwar auch bisher grundsätzlich möglich, die überziehma- schine eine gewisse Zeit lang zu betreiben, ohne dass man die in ihr umgewälzte Schokolademenge teilweise oder ganz neu temperieren musste, doch ergaben sich bei diesem Verfahren dadurch Unzuträglichkeiten, dass man das allmähliche Eindicken der Masse nicht genau vorhersagen und nur schwer beeinflussen konnte.
Viel fach wurde auch im Interesse einer längeren konti nuierlichen Betriebszeit die überziehmaschine solange betrieben, bis die Masse schon ziemlich eingedickt war; dies verursacht natürlich einen höheren Verbrauch an Masse und damit höhere Kosten, ganz abgesehen von der Ungleichmässigkeit der hergestellten Erzeugnisse. In jedem Fall musste man nach einer bestimmten Betriebs zeit die gesamte in der überziehmaschine befindliche Masse neu temperieren, und oft kam es sogar vor, dass die ganze überziehmaschine aufgeheizt werden musste, um die stark eingedickte Masse überhaupt aus ihr ent fernen zu können.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren auf bereitete Masse liegt in einem thermostabilen Zustand vor und kann unter Rühren und Temperaturhaltung praktisch unbegrenzt gelagert werden. Dies ist aller Wahrscheinlichkeit darauf zurückzuführen, dass die er findungsgemäss aufbereitete Masse in der stabilen Beta- Form und nicht in der stabilen Beta-Strich-Modifikation vorkristallisiert ist.