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Verfahren und Vorrichtung zum Feinmahlen von Kakaobohnen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung für das Feinmahlen von
Kakaobohnen bis zu Kakaomassen bzw. Schokolademassen. Die gerösteten Kakaobohnen,
die im Rahmen des Schäl-, Sicht- und Röstprozesses leicht vorgebrochen dem Mahlprozeß
zugeführt werden und in der Folge mit dem Fachausdruck -»Kembruch« gekennzeichnet
sein mögen, stellen ein relativ großes Ausgangsprodukt dar, welches nach bisherigen
Erkenntnissen nicht in einer Arbeitsmaschine oder gar in einem einzigen Vorgang
bis auf die gewünschte Feinheit von etwa 25 [L und darunter gebracht werden
konnte. Die bekannten Arbeitsverfahren arbeiten deshalb auch durchweg in mindestens
zwei Stufen. In der ersten Stufe wird der noch grobe Kakaobohnenkernbruch mehr oder
weniger fein gebrochen. Hierfür werden zur Zeit vorwiegend drei Maschinengattungen
verwendet, und zwar Riffelwalzen, schnellaufende Trichtermühlen oder sogenannte
Pralltellermühlen. Diese Mühlen benötigen außerdem zusätzlich eine einwandfreie
Dosierzugabe. Das aus diesen Mühlen kommende, im Mittel noch einige 100 [t
Teilchengröße enthaltende Produkt wird anschließend in Zwischengefäßen aufgefangen,
hier temperiert und anschließend einem zweiten Arbeitsvorgang, wiederum einem Walzenstuhl,
zugeleitet, der in diesem Fall aber mit glatter Walzenoberfläche ausgestattet ist.
Statt dieses Walzenstuhles für den zweiten Arbeitsprozeß der eigentlichen Feinmahlung
sind auch schon Rührwerksmühlen vorgeschlagen worden.
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Bei der bisherigen Fertigung von Schokolademassen wurde die Kakaomasse
in getrennten Mischmaschinen mit Milchpulver, Zucker und Kakaobutter gemischt und
dann anschließend von Walzwerken, üblicherweise Fünfwalzwerken fein gemahlen. Auch
für diesen Arbeitsprozeß sind Rührwerksmühlen schon vorgeschlagen worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kakaobohnen in einem einzigen
fortlaufenden Arbeitsvorgang, also unter Einsatz einer einzigen Maschine, fein zu
vermahlen. Es soll also gegenüber dem Stand der Technik ein geringerer Einsatz von
Arbeitsmaschinen und zugehörigen Nebeneinrichtungen erreicht werden, möglichst mit
demgegenüber noch gesteigerter Arbeitsleistung, jedoch einem geringeren Energieaufwand.
Hierbei wird angestrebt, mit einem Minimum von Steuerungseinrichtungen auszukommen.
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Demgegenüber besteht die Erfindung in einem Verfahren und einer zugehörigen
Vorrichtung zur Feinmahlung von Kakaobohnen zu Kakaomassen bzw. Schokolademassen
unter Verwendung einer schnellaufenden, Strömungen erzeugenden Rührwerksmühle, die
zu 40 bis 70 % mit Mahlhilfskörpern gefüllt ist und deren Trog das Mahlgut
an einem Ende zugeführt wird und den Trog am anderen Ende verläßt. Hierbei besteht
das wesentliche Erfindungsmerkmal darin, daß der unzerkleinerte Kakaobohnenkernbruch
diesen Mühlen dosiert unmittelbar zugeführt wird. Bei Herstellung von Schokolademassen
wird dieser Rührwerksmühle Zucker, Milchpulver, Kakaobutter u. dgl. auf etwa ein
Fünftel der Troglänge, vom Eingangsende dieses Troges aus betrachtet, zusätzlich
unmittelbar zugedrückt. Bei diesem Verfahren zur Herstellung von Kakaomassen oder
Schokolademassen wird gemäß der Erfindung auf den in den Mühlentrog gelangten groben
Kernbruch ein einstellbarer Druck ausgeübt.
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Der Erfindung liegen folgende überlegungen zugrunde, die auf Grund
eingehender Versuche gefunden wurden: Wird eine schnellaufende RUhrwerksmühle eingesetzt,
die mit Mahlhilfskörpern zwischen 1 und 4 mm, vorwiegend 2 und
3 mm, zu etwa 5 0 bis 70 % gefüllt ist und in der das Mahlgut
und die Mahlhilfskörper in kombinierten Rotations- und Radialströmungen bewegt werden,
wobei diese Rührwerksmühle statt mit schon vorgemahlener Ware unmittelbar mit dem
Kakaobohnenkembruch beschickt wird, so stellt sich heraus, daß eine solche Mühle,
mit unzerkleinertem Kakaobohnenkernbruch beschickt, praktisch mindestens die gleiche
Qualitäts- und Quantitätsleistung hat wie bei Beschickung mit vorgemahlenem Material.
Dieser Effekt war in keiner Weise vorauszusehen, er widerspricht geradezu der bisher
herrschenden Theorie der Mahlhilfskörpermahlungen. Danach zeigt sich, daß die Mahlhilfskörper
ihre Zerkleinerungsenergie -über den Weg der
Rutsch- und Rollreibung
übertragen. Es entspricht den bestehenden Vorschriften, daß, wenn eine solche Rutsch-
und Rollreibung wirksam sein soll, die zu zerkleinernden Partikeln eine bestimmte
Relation in ihrem Größenverhältnis zu den Mahlhilfskörpern nicht übersteigen dürfen.
im allgemeinen liegt die maximale Größe der zu zerkleinernden Produkte bei etwa
einem Fünftel des Mahlhilfskörperdurchmessers. Diese Größenbegrenzung ist dadurch
gegeben, daß noch genügend Einzugsmöglichkeiten gegeben sind in die für die Mahlung
allein verantwortlichen Berührungszonen zwischen zwei Mahlhilfskörpem.
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Bei dein kontinuierlichen Betrieb einer solchen schnellaufenden, Strömungen
erzeugenden Rührwerksmühle ergibt sich jedoch die Besonderheit, daß die Mahlhilfskörper
von den groben gemäß der Erfindung zu Beginn der Mahlung nur schwach fetthaltigen
Bohnen nach aufwärts - z. B.- bei stehendem Mahltrog - verschoben
werden, während im Eintrittsbereich des Mahltroges eine Anteicherung der groben
Kernbruchbestandteile erfolgt. Es ist wahrscheinlich, daß hier überwiegend zunächst
unter dem Einfluß der hochtourig laufenden Rührelemente eine autogene Mahlung stattfindet,
die den Effekt der sonst notwendigen getrennten Mahlaggregate erreicht oder gar
übersteigt. Diese überraschende Tatsache ermöglicht es, den gesamten Maschinenaufwand
für die Feinmahlung von Kakaomassen oder Schokolademassen wesentlich zu vermindern,
den Energieaufwand herabzudrücken und mit einem Minimum anSteuerungseinrichtungen
auszukommen.
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Nach der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, dieses Mahlverfahren
dadurch noch günstiger zu gestalten, daß man im Mahltrog einen gewissen überdruck
schafft, der es gegtattet, die Ausweichbewegungen der Kernbruchbestandteilo, vor
den Mählelementen zu erschweren, um damit die innere Zerkleinerungsarbeit
zu erhöhen. Die Drucksteige# rung kann mit beliebigen bekannten Elementen
zur Auslaßdrosselung, z.B. durch Regelventile, einstell' bare Schlitze od.dgl.,
erfolgen. Diese Drucksteige# rung hat den Vorteil, daß sie den Mahlvorgang in der
flüssigen Phase, gebildet aus schon fließender Kakaomasse, gemischt mit Mahlhilfskörpern,
praktisch nicht beeinflußt und ausschließlich der inneren Reibung und Zerkleinerung
des groben Kernbruches zur Verfügung steht, Für die Feinmahlung von Kakaokernbruch
bis zur fertigen Schokolademasse Wird zunächst genauso verfahren wie bei der Herstellung
der Kakaomasse, d. h., der Kernbruch wird auf der einen Seite im allgemeinen
unten der Rührwerksmühle zugedrückt, während die für die Schökolademasse notwendigen
Ergänzungsprodukte, wie Kakaobutter, Milchpulver, Zucker u. dgl., etwa nach einem
Fünftel der Trogweglän '-0 zugedrückt werden. Insbesondere der Zucker, der
vorzugsweise unzerkleinert zugedrückt werden kann, dient zusätzlich einer intensiven
Zerg kleinerung der Kakaobestandteile, so daß auch unerwünschte, nur schwer zerkleinerbare
Reste schalenantelle und Kernbestandteile feinstens zerkleinert werden. Die Erkenntnis,
daß es hier besonders vorteilhaft ist, etwa an Stelle von Puderzucker körnigen Kristallzucker
zuzuführen, der ähnlich wie die Mahlhilfskörper für die Feinmahlung mit aus# genutzt
wird, ist vom Standpunkt der Erfindung wichtig. Zur Durchführung des Verfahrens
wird die Verwendung einer an sich bekannten schnellaufenden Rührwerksmühle vorgeschlagen,
der am unteren Einlaufende vorteilhafterweise im Zentrum des Bodens durch eine entsprechende
Schnecke der unzerkleinerte Kernbruch zugedrückt wird. Da der unzerkleinerte Kernbruch
gut rieselfähig ist, kann diese Zudrückschnecke unmittelbar als Abzug aus einem
Silo und gleichzeitig auch als Dosierschnecke für diese Rührwerksmühlen dienen.
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Da es in Grenzfällen vorkommen könnte, daß die größeren Bestandteile
des Kernbruchs am Eintrittsende des Rührwerkmühlentroges sich aufbauen, kann zur
Unterstützung des autogenen Mahlprozesses eine Vorbrechhilfe am Ausgang der Schnecke
vorgesehen werden, insbesondere in einer Ausführung, wie sie bei jedem Fleischwolf
bekannt ist. Durch Auswahl einer Lochplatte oder durch Anordnung einer spaltbildenden
Riffelscheibe kann ein einheit# liches Vorbrechen der Kakaobohnen auf etwa
1 -rnrn Korngröße vorteilhaft sein.
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Zur Durchführung des Verfahrens, bezogen auf die Herstellung von Schökoladenmassen,
wird zusätzlich zu der Verwendung der bekannten schnellaufenden Rührwerksmühle für
die Zugabe von Zucker und Milchpulver die Anordnung zusätzlicher Dosierzufuhrschnecken
und für das Zudrücken von Kakaos butter die Anordnung einer entsprechenden Pumpe
erfindungsgemäß vorgesehen. Alle diese zusätzlichen Einrichtungen sollen vorteilhafterweise
etwa in einem Abstand von einem Fünftel der Trogweglänge von der Kakaokernbrucheintrittsseite
entfernt vorgesehen sein. Eine Vormischung eines oder mehrerer Teile dieser Komponenten
ist möglich.
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Da der nicht vorgeinahlene Kernbruch (wie schon erwähnt) die Mahlhilfskörper
im Mühlentrog mehr oder weniger anhebt, besteht unter Umständen bei offenem Sieb
die Gefahr eines Mahlkugelüberlaufes. Es empfiehlt sich deshalb, das Sieb zur Welle
hin abzudichten. Diese Maßnahme erleichtert dann gleichzeitig die Möglichkeit der
Anwendung einer Druckerzeugung durch Auslaßdrosselung.
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Besonders vorteilhaft hat sich aber für diese spezielle Aufgabe die
Trennung zwischen Mahlgut und Mahlhilfskörper durch einen einstellbaren Ringspalt
erwiesen, der gebildet werden kann mit einer mit der Welle umlaufenden Scheibe in
dichtem Ab-
stand vor einem entsprechenden am Trog befestigten Gegenring,
Die mehr oder weniger enge Einstellung dieses Spaltes ermöglicht es, einen Innendruck
ein' zustellen. Das federnde Anpressen - dieser ringspaltbildenden Elemente
sorgt außerdem für einen koilstanten Innendruck. Der für den Innendruck besonders
eng eingestellte Spalt hat weiterhin noch zur Folge, daß eventuell noch ungemahlene,
zum Ausgang gelangende gröbere Bestandteile des Mahlgutes hier in dem unter großer
Friktion stehenden Spalt zerrieben werden.
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Aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen gehen
weitere Einzelheiten der Erfindung hervor.
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Die Rührwerksmühle ist, in F i g. 1 im Längst schnitt dargestellt,
mit A bezeichnet. Der Mühlentrog 1 ist mit dem Doppelmantel 2 versehen
zum Heizen oder Kühlen. Im Trogboden 3* befindet sich die Öffnung, 4 für das Einbringen
des Kernbruches. Im Trog 1 läuft die Rührwerksmielle 5, die in den
Lagern 6 gehalten ist und an ihrem oberen Ende
hochtourig
angetrieben wird. Auf der Wolle 5 befinden sich die Rührelemente
7, die das Mahlgut und die Mahlhilfskörper 8 mit Reibung und Schub
in Bewegung halten. Die Rührelemente 7 können vielfältig geformt sein. Speziell
für die Viskositätsverhältnisse »Schokolade« und die hier gewollte Mahlung des nicht
vorzerkleinerten Kernbruches empfiehlt es sich, Rührelemente mit überwiegend Schubkraftübertragung
zu verwenden. Am oberen Ende des Troges 1 ist ein Ring 9 fest angebracht,
der mit der auf der Welle befestigten Scheibe 11 den Spalt 12 bildet. Die
Scheibe 1,1 kann in ihrer Höhenlage mit bekannten Mitteln eingestellt werden,
wie dies in F i g. 1 mit Doppelpfeileinzeichnung angedeutet ist. Damit ist
also auch die Größeneinstellung des Spaltes 12 möglich. Zwischen der Scheibe 11
und dem in der Höhenlage einstellbaren Gegenring 11 a
ist noch eine
Druckfeder 11 b eingeschaltet, um hiermit bei einer bestimmten Höheneinstellung
des Clegenringes lla für einen gewissen konstanten Gegendruck zu sorgen.
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Am Boden 3 ist eine Zufuhrschnecke 13 vorgesehen, die
in diesem Fall koaxia,1 mit der Welle 5
ausgerichtet ist. Diese Schnecke
13 wird am Zapfen 14 regelbar angetrieben und weist vorteilhafterweise
eine Gangprogression auf. Diese Schnecke wird umschlossen vom Gehäuse
15. Der unzerkleinerte Kernbruch wird aufgegeben im Trichter 16. Diese
Dosierzufuhrschneckeneinrichtung ist in F i g. 1 mit B bezeichnet. In F i
g. 2 ist ein solches Rührelement 7
mit überwiegender Schubeinrichtung
im Grundriß dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus vier flachen Flügeln, die
im Normalfall keinerlei Anstellwinkel haben und die sich mit der vorwiegend auf
einer radial anlaufenden Kante nach vorn in der eingezeichneten Pfeilrichtung drehen.
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In der F i g. 3 ist der untere Teil des Troges 1 mit
dem Boden 3 dargestellt. Die Schnecke 13 a ist an ihrem Austragende
mit einer Lochplatte 17 abgeschlossen, und auf der Schnecke 13
a befindet sich ein umlaufendes Messerkreuz 18. Der von der Schnecke
13 a zum Trog hin geförderte unzerkleinerte Kernbruch muß die Lochplatte
17 passieren und wird durch das Messer etwas vorzerkleinert.
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Die F i g. 4 zeigt eine gegenüber F i g. 3 abweichende
Ausführungsform. Mit Ziffer 1 ist wiederum das untere Ende des Troges, mit
Ziffer 3 die Bodenplatte des Troges bezeichnet. Die Schnecke 13 b
im Gehäuse 15 b trägt einen konischen Riffelteller 19, der
gegebenenfalls mit einer Riffelung am oberen Ende 20 des Gehäuses 15b zusammenarbeiten
kann. Der durch den mit umlaufendem Riffelteller 19 und der Gegenwand 20
gebildete Spalt 21 ist durch Verschiebung des Riffeltellers 19 in der Längsachse
der Schnecke 13b, gegebenenfalls zusammen mit dieser Schnecke 13 b,
einstellbar.
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In F i g. 5 sind schematisch die Zufuhrelemente für Zucker,
Milchpulver und Kakaobutter erläutert. Im Trog 1 befindet sich wiederum ein
Mischwerk, bestehend aus der Welle 5 und den Rührelementen 7.
Der Doppelmantel
2 ist bei a und b ringförmig unterbrochen. Bei a ist die Rohrleitung 22,
in der sich eine Pumpe 22 zum Zudrücken der für die Schokoladeherstellung notwendigen
Kakaobutter befindet, vorgesehen. Die Kakaobutter kann bevorratet und temperiert
werden, in dem Gefäß 24 mit Doppelmantel 25. Bei b ist eine
Dosierzufuhrschnecke 26 im Gehäuse 27 vorgesehen. Die Schnecke
26 wird angetrieben durch die nicht dargestellten Antriebselemente mit regelbarer
Drehzahl, angedeutet durch die in F i g. 5 rechts dargestellte Pfeileinzeichnung.
Körniger Zucker oder Milchpulver werden in den Trichter 28 aufgegeben. Die
Zufuhreinrichtungen für Zucker und Milchpulver sehen gleichartig aus. Gegebenenfalls
ist für Milchpulver in dem Trichter 28 ein hier nicht gezeichnetes Auflockerurigsrührwerk
vorzusehen.
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Es ist selbstverständlich, daß statt der gezeichneten Schneckenform
auch andere Schneckenarten oder andere Zuführungseinrichtungen Verwendung finden
können und daß statt des zentralen Eintritts des Mahlgutes im Trogboden auch Eintrittsstellen
im unteren Bereich des Trogmantels vorgesehen werden können. Die Ausführungsbeispiele
beziehen sich auf einen senkrecht stehenden Trog der Rührwerksmühle. Die Rührwerksmühle
kann aber auch eine waagerechte oder irgendeine beliebige Winkellage einnehmen.