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.
Method and device for the preparation and processing of cocoa butter-containing masses, in particular chocolate In the production of chocolate bars and objects coated with chocolate, for example pralines, correct preparation of the chocolate mass supplied in liquid state is of decisive importance for the appearance and shelf life of the product . The main process steps involved in the preparation are cooling and heating processes, which are collectively referred to as tempering or crystallization.
During processing, cocoa butter crystals form in the mass, and since cocoa butter is polymorphic, it is assumed that the high level of dependency of the processing quality achieved on the type of processing is due to the fact that, depending on the various temperatures that occur during the preparation to be set in the mass, form crystal nuclei of different crystal modifications, but depending on only nuclei of the most stable modification with the highest melting point in the ready-to-use mass are desired. If the processing is unsuitable, the finished chocolate has little gloss and an inhomogeneous structure, characterized by gray tones or lighter spots.
Sooner or later, especially at higher storage temperatures, the so-called fat bloom appears, which has a severe adverse effect on the appearance of the manufactured goods. On the other hand, if the mass is properly prepared, chocolate products with a smooth, uniform, relatively dark-colored, intensely glossy surface, which are relatively temperature-resistant and can be stored, and have little tendency to bloom.
In conventional processing, the mass, which has been heated above its highest melting temperature, is cooled down to the processing temperature of around 31 to 30 ° C. while stirring, mixing and scraping. Here, a coolant is brought into heat exchange with the mass, which has a relatively low temperature, for. B. Water at about 15 C. By stirring and scraping the cold walls of the heat exchanger through which the coolant flows, the mass cooled to a relatively low temperature directly at the heat exchanger is mixed again with the still warmer remaining mass and is thus reheated to the desired processing temperature.
However, the maize prepared according to the conventional method described does not have a constant viscosity when the temperature is kept constant; rather, its viscosity increases relatively quickly, so that the prepared mass can only be used for a limited time. This is a considerable disadvantage, especially in the manufacture of objects covered with chocolate, since the objects are usually pulled over in such a way that the prepared chocolate mass is poured onto the objects to be covered in a veil and the excess chocolate is withdrawn from the veil becomes.
As a result of the non-constant viscosity of the conventionally tempered chocolate mass, the excess amount flowing out of the veil box can only be used again for a limited time without renewed tempering. The viscosity increases steadily until finally the coatings produced become too thick and uneven, so that the mass is tempered again, namely above its highest melting point and must be treated in the manner described before it can be used again.
In practice one tries to delay this gradual thickening of the tempered chocolate by using certain tricks; For example, you add untempered chocolate mass to the mass that has already become thicker. Such auxiliary measures can, however, only insignificantly delay the increase in viscosity to a value that is unusable for processing, and moreover the success of such measures is very dependent on the skill and experience of the operating personnel.
Even with the help of such measures, however, the predominant part of the mass flowing out of an enrobing machine must finally be tempered again, since with conventional enrobing machines only a relatively small fraction of the total amount of chocolate fed to the veil box is consumed and the greater part is not used as excess amount viscosity remains constant.
This process is very uneconomical, since the necessary rewarming of a large part of the chocolate mass results in high energy consumption and, in addition, appropriately large-sized devices for reheating and cooling (tempering or crystallizing) are required.
The conventional processing or temperature control units can be run separately as a temperature control machine or built directly into a coating machine. An enrobing machine with built-in temperature control generally works in the circulating temperature control process or in the multi-circuit temperature control process. With the circulation process, the chocolate mass is always re-tempered and dissolved,
so that it does not reach the state of so-called overtemperature, which is characterized by the strong increase in the viscosity of the mass described above. As the viscosity increases, the heat of crystallization released is associated with self-heating of the chocolate mass. The circulation temperature control process thus delivers a chocolate mass in which there is no thermostable equilibrium between the solid and liquid phase. An over-tempered chocolate mass is unsuitable for processing because it begins to ripen in fat immediately.
The large cocoa butter crystals are primarily responsible for this fat bloom. As a result of the volume contraction, cracks form between the large and small crystals. This scatters the light and you can see small white fat stars on the surface of the chocolate. In order to avoid these deposits, the mass has to be tempered again and again.
With a working width of 800 mm, around 2000 kg of chocolate mass must be tempered and dissolved per hour, although the consumption is generally only 200 to 250 kg per hour. These figures show the inefficiency of the circulation temperature control process.
In the case of the multi-circuit tempering process and in particular the two-circuit tempering process, a dissolved chocolate mass is cooled in a first section of a tempering device while scraping and mixed with a tempered chocolate mass in the second section of the device and heated slightly. After leaving the temperature control device, the chocolate mass is ready to use. Mixing the cooled chocolate with the tempered warm chocolate mass can be understood as inoculating the cooled mass with more stable cocoa butter crystallization nuclei.
As a result of the relatively high toughness and poor miscibility of the chocolate mass, this inoculation is not homogeneous, so that local differences occur with regard to the number of more stable cocoa butter crystallization nuclei per unit volume. In addition, when two chocolate masses of different temperatures are mixed, inhomogeneities in the temperature distribution cannot be completely avoided.
It follows from this that a mass prepared in this way does not give off its heat content and in particular its crystallization heat evenly after processing when it cools in a cooling channel. This can lead to partial melting of stable cocoa butter crystals; small nests of liquid, unstable cocoa butter form. These nests later bloom and form fat blooms. In the two-cycle process, the chocolate mass must also be repeatedly heated (dissolved) and re-tempered to above its highest melting point so that it does not reach the state of over-tempering.
This means that here, too, there is no thermostable equilibrium between the more stable cocoa butter crystallization nuclei and the unstable cocoa butter molecules in the liquid phase. The L over temperature control is therefore not prevented even with the two-circuit temperature control process. Although the two-circuit process is somewhat more economical because only half of the mass has to be re-tempered, the two known tempering processes described here are essentially the same in terms of process technology and have the same disadvantages.
In order to avoid the disadvantages outlined, it has already been proposed to precrystallize a chocolate melt mass by cooling it down and reheating it twice. The mass is first gently cooled down to a temperature of about 29 C and held at this temperature until the viscosity reaches a maximum. The mass is then warmed to about 33 ° C. and kept at this temperature until the viscosity no longer drops. The mass is then again gently cooled to 29 C without undercooling and kept at this temperature until the viscosity has again reached a maximum. Finally the mass is reheated to 33 ° C.
A mass prepared in this way should have a constant viscosity over long periods of time (it is of course assumed in any case that the temperature of the prepared mass is kept constant while stirring at the same time).
The so-called cyclothermal precrystallization described last has not yet been used in practice in a temperature control machine. The two-time cooling and warming up is relatively cumbersome, requires a very complicated apparatus which must be operated with care, and also has the disadvantage with regard to the energy consumption that a two-time warming-up is required. If you want to use the process continuously, you need at least four heat exchangers.
The present invention has the task of ge a method and a device for Aufbe preparation and processing of cocoa butter-containing Mas sen, in particular chocolate, to provide with which a processable mass is obtained in a simple manner and avoiding double heating has a substantially constant viscosity and all the properties of a well-tempered mass over relatively long periods of time.
According to the invention, a method for the preparation and processing of cocoa butter-containing masses, in particular chocolate, is used to achieve the object, in which the first mass heated to a temperature above its highest melting temperature is cooled to a predetermined second temperature and then without overheating is heated up to a predetermined third temperature, which is lower than the first temperature, characterized in that the cooling from the first to the second temperature takes place in two stages, in both stages the mass is cooled with a coolant whose temperature is only slightly lower than the final temperature of the mass in the relevant stage.
The coolant temperatures in the two stages are preferably around 30 and <B> 260 </B> C.
It has been shown that the mass prepared according to the method according to the invention has a viscosity that remains constant for a long time at the third or final temperature and that, during processing, results in products which show all the desired properties of high-quality chocolate surfaces. The process according to the invention is simpler and more economical than the known process with twice cooling and heating, since it can be carried out with smaller equipment and with less expenditure of time and energy; In particular when using automatic control devices, these simplifications are cost-effective.
Since the process according to the invention is basically similar to the conventional simple preparation or tempering, in which only a cooling and a warming step are available, it can in many cases be carried out using conventional processing facilities that are available per se.
It can be useful to keep the mass at the intermediate temperature for a certain time, for example 5 minutes.
In a further embodiment of the invention, the prepared mass can be filled into a storage container and kept there at the third temperature and stored ready for processing. This enables batch operation, which is advantageous for a wide variety of reasons. For example, with relatively small preparation or temperature control devices in the manner of a conventional bowl temperature control machine, several smaller quantities of mass can be prepared one after the other and filled into the storage container.
The ready-to-use mass can then be taken from the storage container in any quantity, including fluctuating quantities. Of course, several storage containers can also be fed from a single temperature control machine. The method according to the invention is particularly advantageous in cases in which the mass is processed in excess after cooling and heating once at approximately the third temperature.
The excess mass obtained after processing can be kept at the third temperature without being cooled down again to the first temperature and used again, without the viscosity of the mass increasing to such an extent after some time that the whole mass can be heated again to above its highest melting point must prepare (temper).
The consumption that occurs as a result of processing can be compensated for by adding supplementary amounts of prepared mass at the third temperature; According to the invention, when using the above-mentioned storage container, the supplementary quantity can be taken from the storage container, so that it serves as a buffer between the processing device and the processing or temperature control device. You can z. B. strong fluctuations in the inflow of supplementary amount, as they result from automatic control of the supplementary amount supply, keep away from the processing device.
Of course, there is also the possibility of taking the supplementary amount directly from the preparation device; in this case, the preparation and processing device itself can take on the role of the storage container. But it can also be used a continuously working processing device, which promotes in a storage container before or is designed directly for the delivery of the supplementary amount. In any case, you have the advantage that you do not have to reprocess the excess mass after processing.
The working method described, in which the mass is processed in excess, is particularly suitable for enrobing machines. To carry out this method, a device with a processing unit is suitable, which has an input for supplying mass and an output for dispensing excess mass, a circulating container that is in series with at least one conveyor between the input and output of the processing unit lies,
a supplementary line connected to the circuit formed in this way for feeding mass into the circuit and a temperature control device for processing mass by cooling and heating processes, this device being characterized according to the invention in that the temperature control device is completely outside the circuit, is only connected to the circuit via the supplementary line and dimensioned according to the actual consumption occurring in the processing unit. For controlling the amount of supplement can.
in an advantageous manner, a flow control device controlled by the fill level in the order flow tank, for example a valve or a pump, can be provided. Of course, the temperature control device will normally be given a certain line reserve; this does not change the fact that, according to the present invention, considerably smaller temperature control devices can be used for coating machines than when using conventional temperature control processes.
In the following the invention is described in more detail with reference to exemplary embodiments.
The following first example shows that the method according to the invention can also be carried out with conventional temperature devices. In a conventional bowl sintering machine of the Kreuter TM 100 type with a water-heated jacket, 25 kg of chocolate, which were delivered at an initial temperature of 40 ° C. (first temperature), were initially supplied with a cooling water temperature of 30 ° C. over the course of 30 minutes to an intermediate temperature of Cooled 29.9 C. This intermediate temperature was maintained for 10 minutes. Then the cooling water temperature was lowered to 26 C, and after a further 30 minutes the temperature of the mass was 27.8 (second temperature).
The water temperature was then increased to 33.5 C, and after a further 30 minutes the temperature of the mass was also about 33.5 = C. This temperature was kept constant by automatic control, and it was found that even after a long time Time the viscosity of the mass was unchanged. The experiment was terminated after 60 hours.
It is of course also possible to subdivide the two cooling stages even further, but two-stage cooling will naturally be preferred because it is the simplest according to the method. Just to show that multi-stage cooling is also possible, the following experiment was carried out: 25 kg of chocolate mass with an initial temperature of 37 C were poured into the aforementioned Kreuter TM 100 bowl tempering machine and initially with a water temperature of Chilled 30 C for 45 minutes. The then obtained intermediate temperature of the cooled. was also 30 C.
The cooling water temperature was then reduced to 28 C, and after 10 minutes the temperature of the mass was 29 C. The cooling water temperature was then further reduced to 26 ° C. After the mass had again reached a temperature of 27.8 C (as in the previous example), the water temperature was increased to 33.5 C, and after 30 minutes the temperature of the mass was again about 33-33.5 C. This too The composition showed no noticeable decrease in viscosity after 60 hours.
In the figure, a device for coating objects with chocolate is illustrated schematically, in which the method according to the invention is used.
The device shown in the figure contains a zi7m coating of objects with chocolate serving processing unit 1 in the form of a conventional veil box, which has an input 2 for the supply of mass and an output 3 for the discharge of excess mass. The überüs termed mass runs from the output 3 into a circulation container 4, from the outlet 5, the mass via a line 6 and a conveying device, here a pump 7, in the input 2 of the veil box 1 can be promoted.
At the circuit formed from veil box 1, circulation tank 4 and conveyor 7, a supplementary line 8 is connected, which opens in the system shown in the circulation tank 4 and serves to supply a supplementary amount ian aufbe reiteter mass that compensates for the consumption in the veil box 1 . The parts described can be heated so that the mass circulating in the processing circuit can be kept at a certain temperature. According to the representation in the figure, the connecting line 6, the supplementary line 8 and the circulation tank 4 are provided with heating jackets 9 and 10 or
11 provided, which are supplied from a thermostatically controlled heating device 12 with a heating medium, normally water. In the figure, the heater 12 and its accessories are shown only very cally; so at 13 electrical heating coils and at 14 and 15 valves for cold water inlet and outlet are indicated.
The heating medium, which is heated to a certain temperature in the usual way in the heating device 12, is conveyed in the circuit with the aid of a pump 16, through a supply line 17, the heating jacket 9 of the connecting line 6, another connecting line 18, the heating jacket 10 of the supplementary line 8 , another connecting line 19, the heating jacket 11 of the circulation tank 4 and a return line 20. The switching device for thermostating the heating medium is not shown.
The mass 21 located in the circulation tank 4 is kept at a certain temperature by the heating jacket 11; Of course, the temperature of the heating medium circulating in the heating jacket 4 can also be controlled with the help of a temperature sensor (not shown) corresponding to the temperature of the mass 21. The mass 21 is poured into the circulating container 4 in a processed (tempered) state, and the heating of the circulating container is controlled so that the mass there remains essentially at the end temperature of the processing or tempering process.
Since the mass prepared according to the invention does not change its viscosity even over long periods of time when its final temperature is maintained, the mass located in the circulation tank 4 and circulated through the veil box 1 remains in the prepared (tempered) state and can be used continuously. without having to fear a thickening of the mass.
In the circulation tank 4, a level sensor 22 is seen before, which controls the inflow of aufbe ridden mass from the supplementary line 8 in the order running container 4 in a known manner. In the figure, a control line 23 is indicated, which leads to a supplementary line 8 in the input of the pump 24. If the level in the circulating tank 4 falls below a predetermined value, the pump 24 turns on and promotes freshly prepared mass in the Umlaufbe container until a predetermined level is reached at which the pump 24 under the influence of a signal from the level sensor 22 again is switched off.
In the device shown in the figure, the supplementary line 8 is fed from a storage container 25, in which prepared mass 21 is stored and stirred at a constant temperature. In the figure, an agitator 26 with drive motor 27 is indicated schematically. The output 28 of the Vorratsbe container 25 is connected to the input of the pump 24 is. The storage container can be filled with processed mass via an input line 29.
The storage container 25 and the parts belonging to it can also be heated. In the figure, a heating jacket 30 of the storage container 25 and a heating jacket 31 of the input line 29 are indicated. A controllable heating and conveying device 32 promotes a heating medium, preferably water, in the circuit through the heating jackets 30 and 31 and a return line 33. The temperature in this heating circuit can be regulated in the manner familiar to anyone skilled in the art, for example with the help of a temperature of the heating medium and / or the temperature of the mass in the container 25 responding (not shown) temperature sensor.
The feed of prepared mass into the storage container takes place in the device dargestell th in the figure with the aid of a pump 34, which is connected to the output 35 of an inventive temperature control device 36 for preparing mass by cooling and heating processes.
The temperature control device shown in the figure works in batches similar to a conventional bowl temperature control machine. It has a container 37 with a built-in agitator 38 which can be driven by an electric motor 39. Output lines are connected to the lower end of the container 37; In the figure, two output lines 40 and 41 are indicated. The output lines lead to Wärmetau shear 42 and 43, which can be performed in a conventional manner, for. B. as a narrow gap heat exchanger.
From the other ends of the heat exchangers 42 and 43, the mass runs back into the container 37 of the temperature control machine. In order to drive the mass through the heat exchangers, the heat exchangers are provided with conveying devices (not shown) or are themselves designed in such a way that they act as conveying devices. For example, the heat exchangers can be provided with conveyor screws in a known manner. Such conveying devices, known per se, and their drives are not shown in the drawing. A feed line 46 for unprocessed (untempered) mass opens into the container 37.
The mass in the heat exchangers 42, 43 and in the container 37 can be cooled and warmed in the desired manner according to the invention with the aid of a controlled heated and cooled temperature medium, preferably water. For this purpose, the container 37 is provided with a jacket 47 through which the temperature control medium is introduced. The temperature control medium naturally flows through the heat exchangers 42 and 43; In the figure, jackets 48 and 49 are shown on these heat exchangers for this purpose.
It goes without saying that the temperature control medium can also be conducted in a manner other than that provided. The line 46 for untempered mass is also preferably provided with a jacket 50 which is fed with hot water from a source (not shown).
The temperature control medium, preferably water, is cooled and heated in the desired manner in a combined heating and cooling device 51. In the figure, the heating and cooling device 51 is explained only very schematically; heating coils 52, a cooling water supply line 53 and a cooling water discharge line 54 and control valves 55 in the cooling water supply line are indicated.
The temperature control medium, preferably water, is conveyed from the heating and cooling device 51 by means of a pump 56 via a line 57 into the actual temperature control machine; in the device shown, the constituent parts of the temperature control device 36 through which the temperature control medium flows are switched one behind the other;
the temperature medium arriving in the line 57 then successively passes through the jacket 48 of the first heat exchanger 42, a connection line 58, the jacket 47 of the container 37, a second connection line 59, the jacket 49 of the heat exchanger 43 and a return line 60.
The heating and cooling processes in the heating and cooling device 51 are controlled under the influence of a program control unit and as a function of the temperatures of the mass and the temperature control medium. The temperature of the mass located in the temperature control device 36 is recorded by means of a temperature sensor 61, and the temperature of the temperature control medium is measured by means of a temperature sensor 62 in the heating and cooling device 51. The two temperature sensors 61 and 62 can, for example, as shown in the figure, be connected to display control devices 63 and 64, respectively.
The program control device is indicated quite schematically at 65.
The device shown in the figure operates in batches. The container 37 of the temperature control device 36 can be provided with a level sensor (not shown) which triggers the temperature control process as soon as the container 37 is filled from the supply line 46 to a predetermined height. Then a valve (not shown) located in the feed line 46 is closed (the pump 34 in the outlet of the container 37 is also closed).
With the aid of the program control device 65, a specific preparation program can be preselected, the precise data of this program slightly depending on the mass (e.g. chocolate) containing cocoa butter to be prepared.
As soon as the program has been started manually or automatically, a certain setpoint temperature of this medium is regulated with the aid of the temperature sensor 62, which responds to the temperature of the tempering medium. In the method according to the invention, the mass filled into the container 37 must first be gently cooled to the intermediate temperature in the range between about 30 and about 31 ° C., with a temperature control medium whose temperature is only slightly lower than the intermediate temperature. Accordingly, in this first cooling stage, the setpoint temperature on the controller 64 responding to the sensor 62 is set to 29.5 C, for example.
The heating and cooling device 51 is then automatically controlled by switching on the heating coils 52 or the cooling water valves 55 so that the temperature control medium circulates through the heat exchangers 42 and 43 and the jacket 47 of the container 37 at a temperature of about 29.5 ° C . As soon as the mass, which is of course constantly stirred with the aid of the agitator 38, 39, has reached the desired intermediate temperature at the end of the first stage, which is detected by the sensor 61 and the controller 63 connected to it, the first cooling stage is ended, and the second cooling stage can be initiated.
As soon as the program control device 65 receives a signal from the sensor 61 which responds to the temperature of the mass and which indicates that the intermediate temperature has been reached, the program control device 65 switches to the second cooling stage, in which the mass is raised to a predetermined second temperature, preferably in the range between about 28 and about 29 C, is cooled.
The setpoint of the temperature control of the temperature control medium is automatically lowered to a value slightly below the desired temperature, for example 27.8 ° C., so that the temperature of the temperature control medium is lowered to this value and kept constant.
After a certain time, the mass in the container 37 has reached the desired second Tempe temperature, for example 28.5 C, and the controller 63 controlled by the Füh ler 61 switches the program control device on to the heating level, in which the mass without overheating to a predetermined third temperature, preferably in the range between about 33 and about 34 C, should be heated.
Here the setpoint of the temperature control of the temperature control medium is adjusted accordingly, for example to 34.5 ° C., and the temperature control medium passed through the heat exchangers 42 and 43 and the jacket 47 of the container 37 is set to this temperature. After a certain time, the mass in the container 37 will have reached the desired third temperature, for example 33.5 ° C. The state is detected again by the temperature sensor 61, and from then on this temperature sensor takes over the further control of the temperature of the tempering medium, so that the temperature of the mass is kept essentially constant at the third temperature.
The design and construction of a regulating device or program control device that carries out the processes described here presents no difficulty for the person skilled in the art; it is therefore dispensed with to describe such Re gel devices in detail. Of course, other processes can also be carried out automatically with such control devices, for example holding the mass at an intermediate temperature for a predetermined period of time or automatically switching the pump 34 on and off at the end of a completely completed processing process, so that the container 37 is automatically emptied into the storage container 25.
The renewed filling of the container 37 with untempered mass from the supply line 46 can of course be automatically effected by the program control or regulating device 65.
In the device described, in each stage of the process with a substantially con constant temperature of the tempering medium, for. B. water worked. This temperature can be set very close to the desired final stage temperature of the mass, so that the cooling or heating takes place very gently. Of course, the difference between the desired final stage temperature of the mass and the temperature of the tempering medium will not be chosen too small in order not to make the time required for carrying out the process steps too great.
The method according to the invention can of course also be carried out continuously; For example, by passing a stream of mass to be processed through three heat exchangers connected in series, the first two of which cause the cooling in two stages and the third ensures that the mass is heated to the third or final temperature.
The progress achieved with the invention can be illustrated by means of some figures. When using a modern enrobing machine with an 800 mm wide working belt, around 2000 kg of chocolate per hour are passed through the veil box 1. Of this, only about 150 kg per hour are actually consumed, so that about 1850 kg of chocolate per hour flow back into the circulation container 4 via the outlets 3.
While enrobing machines used to have to process the entire circulating chocolate mass (here about 2000 kg per hour) or at least a considerable part of this amount in the circulation temperature process or multi-circuit process, when using the process according to the invention, only that is needed actual consumption (e.g. the mentioned 150 kg per hour) to be replaced by the addition of processed material.
In principle, it was also previously possible to operate the enrobing machine for a certain period of time without having to partially or completely re-temper the amount of chocolate circulated in it, but this method resulted in inconveniences because the mass was gradually thickened could not accurately predict and could only influence with difficulty.
In many cases, in the interests of a longer continuous operating time, the enrobing machine was operated until the compound had already thickened to a considerable extent; this of course causes a higher consumption of mass and thus higher costs, quite apart from the unevenness of the manufactured products. In any case, after a certain period of operation, the entire mass in the enrobing machine had to be re-tempered, and it often even happened that the entire enrobing machine had to be heated up in order to be able to remove the strongly thickened mass from it at all.
The mass prepared by the process according to the invention is in a thermally stable state and can be stored for practically unlimited periods with stirring and temperature maintenance. This is in all probability due to the fact that the mass prepared according to the invention is precrystallized in the stable beta form and not in the stable beta-line modification.