DE2743246A1

DE2743246A1 - Verfahren zum kontinuierlichen roesten von kakaokernmasse

Info

Publication number: DE2743246A1
Application number: DE19772743246
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dr Noschinski; Armin Schmitt
Original assignee: MASCHINENFABRIK J S PETZHOLDT
Current assignee: MASCHINENFABRIK J S PETZHOLDT
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1977-09-26
Publication date: 1979-03-29
Also published as: JPS54101468A; DK423378A; BE870729A; IT1098935B; NL7809566A; IT7828074A0; PL111778B1; GB2007959B; ATA684478A; AT361765B; YU225978A; PL209837A1; FR2403751A1; ES473687A1; HU177365B; GB2007959A; BR7806317A; DD138934A1

Description

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6000 Frankfurt a.M. 13048 Wo/Pi.

Verfahren zum kontinuierlichen Rüsten von Kakaokernmasse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Rösten von Kakaokernmasse bzw. Kakaoflüssigkeit aus rohen, geschälten, vorgetrockneten, gebrochenen und zerkleinerten Kakaobohnen, wobei die flüssige Kakaomasse zum Rösten kontinuierlich in dünner Schicht auf eine Fläche, über die die Masse läuft, aufgebracht und mit einem Gas im Gegenstrom bespühlt wird.

Das grundlegende Problem bei der Rüstung von Kakaobohnen bzw. von Kakaokernbruch liegt in den relativ großen Dimensionen der Röstgutteilchen und ihrer stark unterschiedlichen Größenverteilung, die große Temperaturgefälle zwischen den Oberflächen der Röstgutteilchen und ihrem Centrum bedingen und dadurch über - und/oder Unterröstungen nahezu unvermeidbar werden lassen. Dieses Problem wurde schon vor mehr als einem halben Jahrhundert erkannt und führte zu der Überlegung,

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rohe Kakaobohnen zu einer breiigen oder flüssigen Kakaomasse zu zerkleinern und diese in dünner Schicht auf glatten, bewegten und auf Rösttemperatur erwärmten Flächen auszubreiten und durch Erhitzen auf etwa 100 bis 150⁰C zu rösten (DT-PS 2 97 888).

In der DT-OS 2 036 202 ist nun unter Berücksichtigung der vorerwähnten DT-PS 2 97 888, der FR-PS 715 347 sowie der DT-PS 1 919 870 ein Verfahren beschrieben, das die kontinuierliche Herstellung von gerösteter Kakaomasse aus getrockneten geschälten und zerkleinerten Kakaobohnen hergestellter dünnflüssiger Masse aufzeigt, wobei die Masse kontinuierlich in einer Schichtdicke von 1 bis 2 mm innerhalb einer Verweilzeit von 1 bis 5 min. über eine auf max. 150°C erhitzte Fläche geleitet, dabei auf 120 bis 150°C erwärmt, im Gegenstromprinzip ein Gas über die dünne Schicht geleitet und die die Heizfläche verlassende Kakaomasse sofort auf = 80°C abgekühlt werden soll.

Dabei soll das Verfahren nach der DT-OS 2 036 202 die Mängel der vorbekannten Verfahren, die keinen Eingang in die Praxis gefunden haben, vermeiden und insbesondere unter Benutzung eines Dünnschicht-Verdampfers die dortige Zielsetzung erreichen.

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Im Sinne des Verfahrens nach der DT-OS 2 036 202 durchgeführte Vergleichsversuche haben Jedoch gezeigt, daß auch eine solche Verfahrensführung nicht zum gewünschten Ziel führt, nämlich zum Erreichen optimaler Aromabildung bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand zu gelangen, was dafür Grund sein dürfte, daß auch dieses Verfahren - soweit bekannt - ebenfalls keinen Eingang in die Praxis der Kakaoverarbeitung gefunden hat.

Einer vertretbaren Durchführung dieses vorbekannten Verfahrens steht nämlich apparativ schon einmal das Hindernis entgegen, daß eine unverhältnismäßig große Fläche erforderlich ist, wenn man bei einer Schichtdicke von etwa 0,5 mm und von einer üblichen Durchsatzleistung von 1000 kg/h ausgeht. Bei einer notwendigen Verweilzeit der Masse im Röstbereich von etwa 12,25 min. und einer Schichtbreite von 1 m ergibt sich dabei eine Bandlänge von «s 340 m, die nur schwer zu verwirklichen ist und die eine entsprechende Vielzahl von Dünnschichtverdampfern verlangte.

Würde man für den Röstprozeß bekannte Dünnschichtverdampfer benutzen, bei denen in einem stehenden rohrförmigen, von außen beheizten Gehäuse ein vierblättriger, in die Masse schicht eingreifender Rotor umläuft und der einen Durch messer von 300 mm und eine Länge von 2,2 m hat, so wären

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unter Berücksichtigung eines entsprechenden Schichtvolumens bei einer Durchsatzleistung von 1000 kg/h 14 solcher Verdampfer erforderlich.

DarUberhinaus weisen Dünnschichtverdampfer - wie sie für das Rösten im Sinne dieses Verfahrens infrage kämen - im Durchschnitt eine Spaltweite von rund 1,5 mm zwischen den Abstreifern und der Wand auf. Engere Fertigungstoleranzen sind bei Apparaten der geforderten Größe wirtschaftlich nicht realisierbar, abgesehen davon, daß Ja ein ausreichend großer Spalt bleiben muß, um hinter den Rotorblättern wieder eine dünne Schicht entstehen zu lassen. Die vom Rotor nicht oder nur teilweise erfaßte Schicht verweilt aber unkontrolliert lange an der beheizten Wand und wird daher zwangsläufig überröstet.

Es kommt ferner hinzu, daß die Masse eine starke COp-Bildung in Form feinster Bläschen entwickelt und sich dabei auf/das doppelte Volumen aufbläht. Da die Grenzschicht zur Wand jedoch nicht abgestreift werden kann, tritt eine starke Wärmeisolierung ein, die den Wärmeübergang von der Wand zur Masse erheblich verschlechtert. * ^rund

Wärmeleitzahl der Kakaomasse: 0,3 kcal/m.h.⁰C Wärmeleitzahl des CO₂-Gases: 0,02 kcal/m.h.⁰C

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Danach wird deutlich, daß eine wirtschaftlich sinnvolle Röstung nach den vorbekannten Dünnschichtverfahren nicht möglich ist. Die im Vergleichsversuch unter optimalen Dünnschichtbedingungen erzielten Ergebnisse zeigen ferner, daß die so hergestellte Kakaomasse im Sinne einer Endveredelung (Conchierung) noch nicht auf Endzustand veredelt ist, d.h., die Masse ist noch nicht genügend entfeuchtet, entsäuert und entgast. Das bedeutet aber, daß die aus ihr hergestellte Schokoladenmasse entsprechend lange - üblich ca. 24 Std. conchiert werden müßte, oder aber, daß die dünnschichtgeröstete Kakaomasse einer weiteren kostenaufwendigen Dünnschi chtbehandlung zwecks Entgasen, Entfeuchten und Entsäuern unterzogen werden müßte, um die energie - und zeitaufwendige Conchierung auf die Hälfte bis 1/3 der üblichen Zeit zu reduzieren.

Zur Frage der Aromabildung beim Rösten ist in Bezug auf die sogenannten Aromavorstufen folgendes zu berücksichtigen: Die Bildung von Kakaoaroma beim Rösten des trockenen Rohkakaos setzt voraus, daß dessen Vorstufen vorliegen und miteinander reagieren können. Aminosäuren und reduzierende Zucker, welche als Vorstufen anzusehen sind, entstehen durch Postmortale, enzymatische Hydrolyse im wasserhaltigen Samen im Verlaufe der Fermentation.Da die Fermentation nie unter optimalen Bedingungen - ja in der Regel sogar unter relativ

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schlechten Bedingungen abläuft - sind die Aromavorstufen in stark unterschiedlicher Konzentration auf die einzelnen Bohnen verteilt. Auch das Zerkleinern der getrockneten und geschälten Kakaobohnen zu Kakaomasse allein bringt in dieser Hinsicht keine wesentliche Verbesserung, da zwangsläufig auch hier die Aromavorstufen in stark unterschiedlichen Konzentrationen auf den Kakaofeststoffteilchen verteilt sind. Eine homogene Aromavorstufenverteilung ist also allein durch eine feine Verteilung der Kakao-Feststoffteilchen in der Kakaobutter der Kakaomasse nicht zu erreichen·

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein mit wirtschaftlichen Aufwand vertretbares Verfahren zum Rösten von Kakaokernmasse zu schaffen, das die theoretisch erkannten Vorteile einer Dünnschichtröstung voll berücksichtigt, darüberhinaus aber eine in Bezug auf die in der Masse vorhandenen Aromavorstufen optimale Kakao-Aromabildung und -ausbeutung ermöglicht und weiterhin die Masse so entgast, entsäuert und entfeuchtet, daß sie im Sinne der Conchierung auf Bndzustand zu bringen ist, also die aus ihr hergestellte Schokoladenmasse nur noch minimal conciert werden muß.

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Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in der dünnen Masseschicht durch Reibung Wärme erzeugt und die Masse ständig partiell aus der Schicht abgehoben und wieder in die Schicht zurückgesprüht wird, wobei längs der Schicht und durch den Rücksprühbereich im Gegenstrom das Gas in Form von Heißluft geführt wird.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren wird hierbei also nicht direkt durch eine beheizte, die dünne Schicht tragende Fläche Wärme auf die Masse übertragen, sondern die Wärme wird einerseits in der Masse durch Reibung erzeugt und andererseits wird Wärme nur durch Heißluft zugeführt, wobei die Masse ständig partiell aus der Schicht abgehoben und wieder zurückgesprüht wird.

Der ganze Röstvorgang ist also mit einer ständigen und relativ weiträumigen (Sprühen!) totalen Umschichtung der Masse verbunden, die ein Unter- bzw. Überrösten verhindert und die natürlich zu dem mit einer weitergehenden gleichmäßigen Verteilung von Partikeln in der Gesamtmasse verbunden ist, die auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der unterschiedlichen Aromenvorstufenpotentiale führt.

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"PartLell aus der Masse abgehoben" bedeutet dabei, daß die Masse in Teilbereichen von der die Schicht tragenden Fläche abgehoben wird, das heißt, es liegt ein anderer Vorgang vor als bei den vorerwähnten und vorbekannten Dünnschichtverdampfern, bei denen in UmIaufrichtung vor den Rotorblättern lediglich d ie Masse zu einem ständig

mit umlaufenden Massewulst zusammengeschoben wird und wobei es zur Aufrechterhaltung der dünnen Schicht notwendig ist, daß die Masse bis zu einem gewissen Grade wieder hinter die Rotorblätter gelangen kann.

Die Heißluft wird beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise au:
geführt.

weise auf 100 bis 130°C gebracht und durch den Sprühbereich

Durch die erfindungsgemäße Röstbehandlung der Kakaomasse, die also eine kombinierte Dünnschicht - und Sprühbehandlung mit einerseits Wärmeerzeugung in der Masse durch Reibung und andererseits Heißluftzuführung beinhaltet, wobei die Heißluft nicht nur längs der Dünnschicht geführt wird, sondern diese auch zwangsläufig die im Sprühbereich in feinste Partikel aufgeteilte Masse passiert, wird überraschenderweise ein sehr gleichmäßig harmonisches Kakaoaroma mit leicht schokoladenartigem Charakter und ausgeprägter Aromaspitze schon in der Röstphase erreicht, wobei die Aromaintensität

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wesentlich höher liegt als bei Kakaomasse, die aus gleicher Bohne und Provinienz, aber üblicher Kakaobohnenröstung entstand.

Es wurde ferner überraschend gefunden, daß sich dieses Ergebnis noch verbessern läßt, wenn man der zu röstenden Kakaoflüssigkeit vor dem Ausbreiten zu einer dünnen Schicht Wasser in einer Menge von etwa 0,5 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge, kontinuierlich einimpft und dieses Wasser während des Weitertransportes in der Masse in einem starken Scherfeld homogen verteilt, wobei auch der einzuimpfenden Wassermenge vor dem Einimpfen reduzierender Zucker, wie Glukose und/oder Fruktose in lösbarer Menge zugegeben und mit dem Wasser in die Masse eingeimpft werden kann.

Da diese Behandlungsweise zu optimalen Ergebnissen führt, wird das Röstverfahren in Weiterbildung mit einer zugeimpften Wassermenge, die durch das starke Scherfeld feinstverteilt wird, bevorzugt angewendet. Die für einen Röstprozeß ansich widersprüchliche Wasserzugabe hat ihren optimierenden und überraschenden Effekt offenbar darin, daß sie im Sinne einer besseren Verteilung der vorhandenen, durch das Fermentieren aber nicht gleichzeitig zu erreichenden Aromavorstufenverteilung in der Gesamtmasse wirkt.

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Das erfindungsgemäße Verfahren und zwar vorzugsweise in seiner zu optimalen Ergebnissen führenden Weiterbildungsform kann mit einer Vorrichtung nach der DT-PS 1 557 184 in Verbindung mit einer Vorrichtung nach der DT-PS 2 130 134 zur Erzeugung des starken Scherfeldes durchgeführt werden, welche letztere zwischen einer Impfstelle und der Vorrichtung nach der DT-PS 1 557 184 in die Zuförderleitung eingeschaltet ist. Eine solche Kombination ist zwar nach der DT-OS 2 313 563 schon bekannt, aber dort ist diese Vorrichtungskombination ausschließlich für eine Kakaomassenbehandlung nach dem Rösten vorgesehen, das heißt, im vorliegenden Fall einer Röstbehandlung hat der Einsatz der Vorrichtung nach der DT-PS 1 557 184 allein oder in Kombination mit der nach der DT-PS 2 I30 134 andere Auswirkungen auf die damit behandelte Masse und zwar, wie erwähnt, insbesondere im Sinne einer entscheidend besseren Aromavorstufenverteilung während bzw. bei der bevorzugten Verfahrensführung vor und während der Röstbehandlung.

Bei einem Kakaomasse-Durchsatz von 1000 kg/h und einem Luftdurchsatz von 12 m /min ergab sich für den Bereich optimaler Verfahrensführung folgendes Bild: Kakaokernbruch etwa 496 HpO-Gehalt

Kakaomasse hinter Mühle etwa 3% Η_£0 Anreicherung der Kakaomasse um 0,5% HpO auf etwa 3»596 HpO

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Massetemperatur im Sprüh-Dünnschicht-Röster etwa 115°C mittlere Verweilzeit im Rüster etwa 1 min. Wassergehalt der gerösteten Kakaomasse etwa 0,7% HpO.

Sensorische Beurteilung der gerösteten Kakaomasse: sehr gleichmäßiges, harmonisches Kakaoaroma mit leicht schokoladeartigem Charakter und ausgeprägter Aromaspitze. Aromaintensität wesentliche höher als bei Kakaomasse, die aus gleicher Bohne und Provinienz, aber üblicher Kakaobohnenröstung entstand.

Sowohl aus der Sprühdünnschicht gerösteten, als auch der konventionell gerösteten Kakaomasse wurde Bitterschokolade gleicher Rezeptur hergestellt und dabei die notwendige Conchierzeit bei gleicher Endviskosität und gleicher geschmacklicher Qualität verglichen.
Das Ergebnis:

konventionell: notwendige Concierzeit 24 Stunden neu: notwendige Concierzeit 6 Stunden Die Conclerung wurde auf Concen üblicher Bauart durchgeführt.

Sensorischer Vergleich der Schokolade:

wesentlich harmonischeres Schokoladenaroma mit ausgeprägter Aromaspitze, daher qualitativ besser als "konventionell".

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Weiterhin wurde aus der gleichen Kakaomasse Kuvertüre hergestellt, mit dem Ziel, Kakaomasse einzusparen.

Das Ergebnis: Die Kuvertüre, die aus 5296 Sprüh-Dünnschichtgerösteter Kakaomasse und 48% Zucker bei 6-stündiger Conchierung entstand, war sowohl geschmacklich als auch rheologisch der Kuvertüre, die aus 60% konventionell hergestellter Kakaomasse und 40% Zucker bei 24-stündiger Conchierung entstand, ebenbUrdlg. Das heißt, es konnte bei gleichem Geschmack und gleich guten Fließeigenschaften 8% Kakaomasse eingespart werden.

Beim herkömmlichen Bohnenrösten diffundiert nämlich Kakaobutter in die Kakaoschalen und geht beim Schälen mit ihnen verloren. Dadurch, daß für das erfindungsgemäße Spruh-Dünnschicht-Rösten die Bohnen nur auf etwa 4% H₂0-Gehalt getrocknet werden, entsteht praktisch keine Kakaobutter -Diffussion In die Schalen. Die Messungen ergaben, daß der Gewinn an Kakaobutter hierdurch etwa 1 bis 2% beträgt.

Die Ergebnisse zeigen, daß durch das Sprüh-DUnnschicht-Rösten im Vergleich zum konventionellen Rösten erhebliche wirtschaftliche Vorteile entstehen, die sich so auewirken, daß die Aromaausbeute und geschmackliche Qualität erhöht

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wird, hieraus resultierend Kakaomasse eingespart werden kann, der beim konventionellen Rösten durch Diffundieren in die Schalen auftretende Kakaobutterverlust vermieden wird und die Conchierzeit verkürzt wird.

Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, das Aroma-Vorstufenpotential der ungerösteten Kakaomasse künstlich zu erhöhen, wodurch die Aromaausbeute beim Sprüh-Dünnschicht-Rösten ebenfalls erhöht wird.

Der Zusammenhang ist folgender:

Da die in den Kakaobohnen vorhandenen Aromavorstufen quantitativ nicht nur durch ihre Vorbehandlungsstufe, wie Fermentieren usw., sondern auch durch die Art der Bohnen und ihrer Herkunft bestimmt sind, gibt es entsprechend große Unterschiede. So hat bspw. die Provenienz Lome" gegenüber der Provenienz Arriba bei gleicher Behandlung in der Regel ein erheblich geringeres Potential an Aromastufen (reduzierende Zucker und Aminosäuren). Diese Provenienz erbringt beim Rösten daher auch eine relativ geringere Aromaausbeute. Bekannt ist, daß beim Rösten die reduzierenden Zucker der Kakaobohne auf etwa die Hälfte ihres Ausgangswertes reduziert werden. Um die Aromaausbeute bei Kakaosorten geringen Aroma-Vorstufenpotentials zu erhöhen, können deshalb vorteilhaft die Aromavorstufen künstlich erhöht werden. Dies kann dadurch

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geschehen, daß man reduzierende Zucker, wie Glukose und/oder Fruktose oder dergleichen in der Wasserphase löst und diese in der beschriebenen Weise mit in die Kakaomasse einimpft und dispergiert.

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Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum kontinuierlichen Rösten von Kakaokernmasse bzw. Kakaoflüssigkeit aus rohen, geschälten, vorgetrockneten, gebrochenen und zerkleinerten Kakaobohnen, wobei die flüssige Kakaomasse zum Rösten kontinuierlich in dünner Schicht auf eine Fläche, über die die Masse läuft, aufgebracht und mit einem Gas im Gegenstrom bespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der dünnen Masseschicht durch Reibung Wärme erzeugt und die Masse ständig partiell aus der Schicht abgehoben und wieder in die Schicht zurückgesprüht wird, wobei längs der Schicht und durch den Rücksprühbereich im Gegenstrom das Gas in Form von Heizluft geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Heißluft mit etwa 100
Rücksprühbereich geführt wird.

daß die Heißluft mit etwa 100 bis 130⁰C durch den

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3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu röstenden Kakaoflüssigkeit vor dem Ausbreiten zu einer dünnen Schicht Wasser in einer Menge von etwa 0,5 bis 1,5 Gew.96, bezogen auf die Gesamtmenge, kontinuierlich eingeimpft und dieses Wasser während des Weitertransportes in der Nasse in einem starken Scherfeld homogen verteilt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, für die Verarbeitung von Kakaomassen mit geringem Aroma-Vorstufenpotential, dadurch gekennzeichnet,

daß der einzuimpfenden Wassermenge vor dem Einimpfen reduzierender Zucker, wie Glukose und/oder Fruktose in lösbarer Menge zugegeben und mit dem Wasser in die Masse eingeimpft wird.

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