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Spritzgußverfahren zur Herstellung von Körpern aus Schokoladenmasse
oder schokoladeähnlichen Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Körpern aus Schokoladenmasse oder schokoladeähnlichen Massen. Bisher wurden
Schokoladenkörper überwiegend durch Gießen in Metallformen hergestellt, wobei von
einem flüssigen Gemisch aus Kakaomasse, Zucker, Kakaobutter und gegebenenfalls Milchpulver
oder anderen Milcherzeugnissen ausgegangen wird. Dieses Gemisch wird je nach der
angestrebten Schokoladenqualität gewalzt oder conchiert und dann in besonderen Temperiermaschinen
genau auf die zum Eintafeln erforderliche Temperatur temperiert. Der Temperiervorgang
wird so gesteuert, daß ein Teil der Schokoladenmasse bereits auskristallisiert.
ist und beim Gießen in die Formen die Kristallbildung der übrigen noch unkristallisierten
Masse begünstigt und beschleunigt. Zum Formen benutzt man Halbformen aus Stahlblech
oder aus Kunststoff mit hochglänzender Formenoberfläche, damit auch die Schokoladenoberfläche
den geforderten Glanz erhält.
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Bereits bei geringen Temperierfehlern, z. B. kleinsten Temperaturunterschieden,
besteht bei diesen bekannten Verfahren Gefahr, daß sich an der Oberfläche ungleiche
Kristalle bilden und der Schokoladenkörper dadurch ein mattes, fleckiges Aussehen
erhält. Außerdem beeinflußt die Abkühlung der Masse in der Form den Oberflächenglanz
und den Bruch der Schokolade ganz erheblich. Für einen hohen Ausstoß will man natürlich
möglichst schnell abkühlen. Dabei sind jedoch Grenzen gesetzt. In der Regel muß
man einen Etagenkühler mit entsprechend großer Formenkapazität verwenden.
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Die erstarrten Schokoladenkörper werden schließlich durch Ausschlagen
aus den abgekühlten Formen entfernt und den Verpackungsmaschinen zugeführt. Dieses
bekannte Verfahren bedingt bei der Massenfertigung deshalb sehr große Maschinenanlagen
und kostspielige Zusatzaggregate zur Vortemperierung der Masse.
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Es ist auch bereits bekannt, Schokoladenkörper aus Schokoladenmasse
durch Spritzen unter Druck in geschlossene Hohlformen ähnlich wie thermoplastische
Kunststoffmassen zu formen. Dabei erwärmen sich jedoch die Spritzformen rasch, so
daß die Schokoladenkörper nicht nur ein fleckiges Aussehen erhalten und damit schwer
verkäuflich sind, sondern auch einen unbefriedigenden Geschmack und Bruch und geringe
Haltbarkeit haben. Die . nach dem Spritzen noch verhältnismäßig warmen Schokoladenkörper
lassen sich außerdem erst nach längerem Abkühlen aus den Formen entfernen. Damit
ergeben sich verhältnismäßig lange Spritzfolgen. Beim Spritzgußverfahren nach der
Erfindung werden homogene Formlinge auf glatter und glänzender Oberfläche dadurch
erzielt, daß die in an sich bekannter Art unter Druck stehende Schokoladenmasse
auf eine Temperatur von 25 bis 50°C gebracht und dann in geschlossene, auf eine
Temperatur von - 5 bis -15'C gekühlte Hohlformen eingespritzt wird. Die Vorwärmtemperatur
für die Masse richtet sich nach ihrer Zusammensetzung und insbesondere dem Kakaobuttergehalt.
Die Vorwärmung auf eine Temperatur von 25 bis 50°C ist ausschlaggebend für einen
guten Geschmack und einen glatten Bruch des Formlings wie bei gegossenen Stücken.
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Die Abkühlung der Spritzformen auf -5 bis -15'C führt zu einer
mattglänzenden und fleckenfreien Oberfläche des Formlings; zu einem gleichmäßigen
kristallinen Gefüge und erleichtert das Ausstoßen des Formlings aus der Spritzform.
Wie an Hand später aufgeführter Versuche gezeigt wird, verändern sich Aussehen,
Struktur und Geschmack von nach dem Verfahren der Erfindung dargestellten Schokoladenformlingen
auch bei längerer Lagerung nicht. Die Schokoladenmasse kann beim Spritzgußverfahren
geringen Fettgehalt haben und verhältnismäßig hochviskos sein.
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Das Einspritzen unter Druck verhindert außerdem mit Sicherheit jede
Bildung von Hohlräumen im fertigen Körper. Die Luft wird beim Verfahren nach der
Erfindung aus der Schokoladenmasse während des Formens sicherer entfernt als beim
herkömmlichen Gießverfahren durch Klopfen der Formen. Die mit hohem Aufwand und
betrieblichem Nachteil verbundenen Klopfeinrichtungen können deshalb wegfallen.
Selbst mit den bisher bekannten Verfahren nicht ohne Lufteinschlüsse gießbare, hochviskose
Schokoladenmassen lassen sich blasen-und porenfrei formen.
Beim
Gießen von Schokoladenmassen in offenen Formen ist an sich eine Abkühlung der Formen
auf eine Temperatur von -15 bis -20°C bekannt. Hier soll die Kühlung aber zur Bildung
einer starren Außenschicht dienen, die den raschen Auswurf des Formlings aus der
Form erlaubt, auch wenn der Kern noch flüssig ist. Eine sich auf den ganzen Körperquerschnitt
auswirkendeStrukturbeeinflussung des Kristallgefüges und damit ein hochglänzendes
Aussehen mit glattem Bruch sind mit diesen bekannten Gußverfahren nicht erzielbar.
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Verbindet man das Verfahren nach der Erfindung mit einem Verpackungsverfahren,
bei dem die Verpackung in zwei Hälften durch das bekannte Vakuumtiefziehen in zwei
parallel aufeinanderlaufenden, dünnen, thermoplastischen Folien eingeformt wird
und diese Plastikformen dann als Schalen in die Spritzvorrichtung nach vorhergehender
Lochung zum Einspritzen eingeführt werden, dann lassen sich Formen und Verpacken
der Schokoladenkörper in äußerst einfacher und wirtschaftlicher Weise in einer Anlage
verbinden. Das Ausheben der geformten Spritzlinge wird mit Hilfe des Formbands erleichtert.
Außerdem dient das Formband in diesem Fall zugleich als Förderband für die Formlinge.
Das Verfahren ist für Formkörper beliebigen Umrisses geeignet.
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Die Spritzvorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich von den
bekannten Spritzvorrichtungen für Kunststoffe bzw. Metall durch einen an einen regelbaren
Kühlmittelumlauf angeschlossenen Kühlmantel. Arbeitet- man mit Mehrfachformen, dann
empfiehlt sich eine solche Verästelung des Kühlsystems, daß nach Möglichkeit jede
einzelne Form ausreichend auf die erforderliche Temperatur gekühlt wird. Der zur
Plastifizierung der Schokoladenmasse erforderliche Druck wird in bekannter Art durch
einen Preßkolben oder mit Schneckenpressen hergestellt. Der von der Schokoladenmasse
kurz vor der Spritzdüse durchlaufene Raum soll als in der Temperatur regelbarer
Heizkanal ausgebildet sein, um beim Wechsel der Rezeptur der Schokoladenmasse jeweils
die günstigste Temperatur für die Schokoladenmasse in Verbindung mit automatischen
Reglern einstellen zu können.
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Die Zeichnung bringt Ausführungsbeispiele für das Verfahren und die
Vorrichtung nach der Erfindung. Dabei zeigt F i g. I einen Vertikalschnitt durch
die Spritzvorrichtung mit schematischer Darstellung des Masseumlaufs und des Kühlmittelumlaufs,
F i g. 2 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch eine Spritzvorrichtung mit Mehrfachform,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die linke Formhälfte der Mehrfachform nach F i g. 2
und F i g. 4 eine schematische Darstellung einer kombinierten Verpackungs- und Spritzvorrichtung.
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In allen Figuren wird die Herstellung der Formkörper an Hand von Schokoladenkugeln
unter Weglassung der bekannten automatischen Antriebe für die Spritzvorrichtung
erläutert.
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In F i g. 1 besteht die Spritzvorrichtung in bekannter Art aus zwei
gegeneinander koaxial beweglichen Formhälften 1 und 2 mit je zwei die Form 3 bildenden
kugeligen Vertiefungen. Die Formhälften 1
und 2 sind in bekannter Art in beweglichen
und von der Vorrichtung automatisch gesteuerten Formträgern 4 und
5 gelagert. Durch die linke Formhälfte 1 tritt der vom abgefederten
Kolben 6 getragene Ausstoßer 7, der den Formling nach dem Uffnen der Formhälften
1 und 2 auswirft. Der Kolben 6 sitzt dazu in einem weiteren und im Verschlußstück
8 gegen eine Druckfeder 9 verschiebbaren Kolben 10. Der in
Abhängigkeit von der Formbewegung verschiebbare Spritzkopf 11 mit Spritzdüse
12 ist auf den Spritzkanal 13 der rechten Formhälfte 2 aufsetzbar
und von einem in der Temperatur regelbaren Heizmantel 14 umgeben. Im Spritzkopf
11
gleitet der Preßkolben 15 und drückt die aus dem Massenschluß
16 zugeführte Schokoladenmasse in den der Spritzdüse vorgeschalteten Heizkanal
17. Der Spritzkopf 11 wird in bekannter Art von einem axial zu den
Formhälften verschiebbaren Schlitten 18 getragen.
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Beide Formhälften 1 und 2 haben je einen ringförmigen Kühlkanal
19, 20, die über die Leitungen 21a, 22a mit Kühlmittel versorgt und
über die Leitungen 21b, 22b davon entlastet werden: Im Beispiel hat der Formträger
5 zu Versuchszwecken ebenfalls einen ringförmigen Kühlkanal 5a, der über eine Kühlleitung
5b an den Kühlkreislauf angeschlossen werden kann. Die Kühlmittelleitungen
21a,
22a sind über eine Zahnradpumpe 23 an einen Kühl-Behälter 24 angeschlossen.
Bei Verwendung von fester Kohlensäure im Kühlmittellauf lassen sich für Kühlmittel
beliebig tiefe Temperaturen erzielen.
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Bei der Vielfachform nach F i g. 2 und -3 mit den beiden Formhälften
52, 53 ist ein temperaturgesteuertes Magnetventil 25 vorgesehen, das den Massezulauf
bei Uberschreitung der im Heizkanal 17
gewünschten Temperatur unter Umgehung
des Heizkanals unmittelbar dem Mehrfachspritzkopf 26
zuführt. Der Mehrfachspritzkopf
ist entsprechend F i g. 1 in die Spritzvorrichtung eingegliedert, hat jedoch im
Unterschied dazu ein verästeltes System von Hauptkühlrohren 29, 30, die durch
zwischen den Einzelformen 28 laufende Zweig-Kühlkanäle 31
verbunden
und wie in F i g. 1 an einen Kühlmittelumlauf angeschlossen sind.
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In F i g. 4 ist das Druckspritzen der Schokoladenkugeln mit einem
Verpackungsvorgang kombiniert. Auf den beiden Vorratsrollen 32, 33 werden mit den
Zugrollen 34, 35 fortlaufend zwei dünne, thermoplastische Bänder 36, 37 abgezogen
und parallel aufeinanderliegend in eine Vakuumtiefziehvorrichtung 38 mit zwei beweglichen
Formhälften 39a, 39b eingeführt, die in bekannter Art in die thermoplastischen Bänder
je zwei Kugelschalen einformen, die die spätere Verpackung der Schokoladenkugeln
bilden. Diese beiden Kugelschalen kann man dann in der Schweißvorrichtung oder Heißsiegelvorrichtung
40 rings um die Kugel miteinander verbinden und das so gebildete Formband dann in
die Spritz gußvorrichtung 41 mit dem Massezulauf 42 einführen und
dort den durch die Schale 43 gebildeten Hohlraum 44 mit Schokoladenmasse
unter Druck vollspritzen, so daß man den Formling 45 fertig verpackt erhält. Aus
der Spritzvorrichtung wird das nun zugleich das Fördermittel bildende Formband von
einer weiteren und aus den Walzen 46a, 46 mit den Kugelkörpern entsprechenden Vertiefungen
47, 47a bestehenden Transportvorrichtung erfaßt, um eine richtig abgestimmte
intermittierende Förderung zu erzielen, und von dieser Vorrichtung in die Schnittvorrichtung
48 geschoben, die z. B. aus den Messern 49,49a bestehen kann, die entweder
Streifen
mit mehreren Schokoladenkugeln oder die Schokoladenkugeln einzeln aus dem Formförderband
50 ausschneidet. Damit hat man dann fertigverpackte Formlinge 51 bzw. ganze Sätze
davon.
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Im folgenden wird das Spritzgußverfahren mit Einzelheiten erläutert.
Die in üblicher Art, z. B. aus 16 kg Rohkakao, 16 kg Kakaobutter, 20 kg Vollmilchpulver,
6 kg Magermilchpulver und 42 kg Zucker, zu insgesamt 100 kg angesetzte Schokoladenmasse
zur Herstellung von Milchschokoladenformlingen wird nach dem Fertigconchieren (für
hochwertige Schokolade zwecks Geschmacksverbesserung) auf etwa 30 bis 35°C abgekühlt.
Besonderes Temperieren ist dabei unnötig. Auch der Fortschritt der Kristallbildung
hat keine Bedeutung. Die Schokoladenmasse kann beliebig zähflüssig sein, da sie
bei Anwendung von Druck die Spritzformen in jedem Fall blasenfrei ausfüllt. Dies
ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Gießen in offene Formen, weil bei diesem
bekannten Verfahren die Viskositätsgrenzen ziemlich schnell erreicht werden und
das Einformen zäherer Schokoladenmassen nicht gelingt. Dies ist beim bekannten Verfahren
besonders bei Konsumschokoladen mit einem aus Preisgründen geringen Kakaobuttergehalt
von Nachteil und macht bei Unterschreitung eines gewissen Fettgehalts die Gießverarbeitung
unmöglich. Beim Verfahren nach der Erfindung spielt demnach der Fettgehalt keine
entscheidende Rolle mehr. Die in bekannter Art vorplastifizierte Schokoladenmasse
wird nun in den mit etwa 30 bis 50°C, vorzugsweise 40 bis 45°C, beheizten Spritzkopf
11 bzw. 26 unter Durchlaufen oder Umgehen des Heizkanals 17 eingeführt. Beim Verfahren
nach der Erfindung kann man auch feste Schokoladenstücke in den Kanal 17 einführen
und dort erst unter stärkerer Erwärmung aufschmelzen.
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Die Hohlformen 1, 2 bzw. 28 werden durch den Kühlmittelumlauf auf
eine etwa 40 bis 50°C niedrigere Temperatur als die Massentemperatur gehalten. Dies
sichert ein schnelleres Erstarren der eingespritzten Schokoladenmasse und erlaubt
ein rasches Entformen mit der Folge hoher Arbeitsleistung. Die Gewichtskonstanz
der einzelnen Formlinge ist, im Unterschied zu gegossenen Formlingen, äußerst genau.
Temperiermaschinen sind unnötig. Auch sind die komplizierten Eintafelanlagen mit
großem Raumbedarf beim Verfahren nach der Erfindung durch kleine und automatisch
gesteuerte Einzelaggregate ersetzbar. Dadurch sinken die Herstellungskosten.
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Die folgende Tabelle gibt Aufschluß über die Abhängigkeit der Formlinge
von der Temperatur im Kanal des Spritzkopfes und von der Formtemperatur und beweist
in einer Reihe von Versuchen, daß man bei Massentemperatur zwischen 25 und 50°C
und Formtemperatur zwischen -5 und
-15'C gut aussehende, bei der Formöffnung
genügend harte und damit leicht ausstoßbare Formlinge erhält.
| Versuch Masse Zylinder Kühlmantel Form Kühlzylinder + Bemerkungen |
| Nr. °C °C °C °C °C |
| 1 30 57 -15 -2 60 X Anguß abgerissen |
| 2 38 45 -15 + 1 90 0 Anguß weich |
| 3 35 43 -14 -5 30 0 Kern weich, Schale 3 mm hart |
| 4 35 46 -18 -9 40 X guter Glanz |
| 5 35 46 -20 -8 30 X einzelne kleine Flecken |
| 6 43 45 -28 -9 30 X Angußseite matt |
| 7 26 28 -30 -10 20 0 Kern weich, Schale 4 mm hart |
In der Spalte + bedeutet X einen brauchbaren, verkaufsfähigen und 0 einen unbrauchbaren
Formling. Die Angaben zum Aussehen in der Spalte Bemerkungen beziehen sich auf eine
Lagerzeit von 3 Wochen.
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Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich auch für die Herstellung
von Formlingen aus schokoladeähnlichen Massen gleichen Verhaltens wie Schokoladenmasse
und ist deshalb auf die Herstellung von Schokoladenkörpern nicht beschränkt. Für
die beschriebene Verpackungsanlage kann man an Stelle von thermoplastischen Folien
natürlich auch mit Metallfolien bei entsprechender Änderung der Spritzvorrichtung
mit vorgeschalteter Prägevorrichtung arbeiten.