DE4218011A1 - Verfahren zur Veredelung von Schokoladenmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schokoladenschmelzmasse.

Die Herstellung von Schokolade ist beispielsweise in Ullmanns Enzyclopädie (Band 20, 1981, 4. Auflage) eingehend beschrieben. Fein zerkleinerte Kakaomasse, Kristallzucker, Kakaobutter und gegebenenfalls Milchpulver werden innig gemischt, bis eine homogene plastische Masse vorliegt. Der Fettgehalt wird, um die geeignete Konsistenz zu erzielen, durch Zugabe von Kakaobutter auf 22-28 % angehoben. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Masse in einem ein- oder mehrstufigen Prozeß fein zerkleinert. Der qualitativ entscheidende und aufwendigste Schritt ist die darauf folgende Verfahrensstufe, die allgemein als Conchieren bezeichnet wird. Während des Conchierens, das technisch gesehen ein intensiver Mischvorgang verbunden mit einem Austragen unerwünschter leichtflüchtiger Aromastoffe ist, erfolgt die Mikro-Feinverteilung des Fettes und damit die Ausbildung des gewünschten Schmelzes.

Das Conchieren bzw. die Endveredelung der Schokoladenmasse wird mit Hilfe von schweren Mischorganen vorgenommen, die in der Lage sind, die notwendige Energie zur Durchmischung der viskosen Schokoladenmasse aufzubringen und gleichzeitig das System zu belüften. Die Temperatur beim Conchieren beträgt 50°C bis zu 80°C, die Dauer ist vom angewandten Verfahren abhängig. Eine Darstellung üblicher Techniken kann aus Chocolate, Cocoa and Confectionary, B. W. Minifie, AVI 1989, S. 135ff. ersehen werden. Insbesondere bei der klassischen Verfahrensweise mit Längsconchen sind Gesamtzeiten von einem bis drei Tagen erforderlich, um gute Qualitäten zu erzielen (R.Heiss, Lebensmitteltechnologie, Springer 1990). Das Conchieren wird häufig in mehreren Schritten durchgeführt, während derer die Viskosität der Schokoladenmasse abnimmt.

Der hohe notwendige Energieeintrag und die lange erforderliche Zeit haben vielfache Bemühungen zur Folge gehabt, das Verfahren zu rationalisieren. Verfahren, die Behandlungszeit auf unter 30 Minuten zu verkürzen, haben sich bislang nicht durchsetzen können, weil die solcherart hergestellte Schokolade sensorisch weniger akzeptabel war. In DE OS 30 43 327 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem bei gleichzeitiger Temperatur- und hoher mechanischer Scherbeanspruchung die Masse im Gleichstrom mit einem Gasstrom geführt wird. Ein anderes Verfahren sieht zu Beginn des Veredelungsprozesses ein Versprühen der Kakaomasse in dünner Schicht bei bis zu 130°C vor, wodurch das Austreiben der unerwünschten flüchtigen Stoffe beschleunigt wird (Belitz, Handbuch der Lebensmittel-Chemie, Springer, 1987, S. 785). DE OS 40 29 037 beschreibt eine Rationalisierung des Conchierens durch Optimierung des als bei gleicher Rezeptur konstant angenommenen integralen Energieeintrags, der zur Bearbeitung der Schokoladenmasse erforderlich ist. Ein weiteres Verfahren, das eine kontinuierliche Durchführung des Conchierens vorsieht, beansprucht die Steuerung von Zugabe und Entnahme der Masse durch Feststellung der Gewichte (DE OS 40 21 305). Ferner ist die Verwendung von Extrudern mit Dampfzufuhr zur Veredelung von Kakaokernbruch beschrieben (EP 262300). Die Dünnschichttechnik zum Austreiben unerwünschter Aromakomponenten wird in EP 204012 und EP 160732 erwähnt. Schließlich wird in EP 178349 ein Autoklav zur Druckbehandlung von Kakaomasse beschrieben.

Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Veredeln der Schokoladenmasse schnell und mit qualitativ gutem Resultat durchzuführen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Zerkleinerungsschritt der Schokoladenmasse diese durch Zugabe von Kakaobutter und eventuell Lecithin in einen pumpfähigen Zustand gebracht wird, danach bei einem Druck von 50-250 bar mit einem Gas oder einem Gasgemisch behandelt wird, dessen Hauptkomponente Kohlendioxid ist, danach auf atmosphärischen Druck entspannt wird, wobei eine Temperatureinstellung erfolgt, danach homogenisiert wird, wobei falls erforderlich die Rezeptur durch Zugabe von Kakaobutter und Lecithin ergänzt wird, und schließlich nach dem Stand der Technik weiterverarbeitet wird.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß der außerordentlich hohe Mischaufwand bei der Verfeinerung der rohen Schokoladenmasse einerseits auf die zähe Konsistenz der Masse und andererseits die begrenzte Benetzbarkeit der beteiligten Komponenten zurückzuführen ist. Überdies ist der notwendige Austrag von Wasser und leichtflüchtigen organischen Komponenten von der Löslichkeit und Zugänglichkeit dieser Stoffe in der Mischung abhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine simultane Homogenisierung und Reinigung der Masse unter Bedingungen vor, die sowohl die Mischbarkeit der Komponenten als auch ihr Viskositätsverhalten wesentlich verbessern. Solche Bedingungen sind durch das Kontaktieren der Masse mit einem Gas oder Gasgemisch, das als Hauptkomponente Kohlendioxid enthält und als weitere Komponente Luft enthalten kann, unter Bedingungen gegeben, unter denen Kohlendioxid im nahekritischen oder überkritischen Zustand vorliegt. Unter diesen Bedingungen ist nämlich eine intensive Mischung aller Komponenten möglich, weil die Viskosität der Schokoladenmasse auf einen Bruchteil des Wertes bei Normaldruck reduziert wird, was den Stoffaustausch und die Benetzung der Komponenten der Masse in optimaler Weise ermöglicht. Zusätzlich besitzt Kohlendioxid in dem aufgeführten Zustand die Fähigkeit, leichtflüchtige organische Komponenten aufzunehmen, bei erhöhter Temperatur auch Wasser. Hierdurch erfolgt eine Extraktion der unerwünschten Komponenten.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen beschrieben:

Fig. 1 zeigt das Verfahrensfließbild der konventionellen Schokoladeherstellung. Nach dem Mischen der Komponenten erfolgt zunächst eine mehrstufige Zerkleinerung, aus der die rohe Schokoladenmasse hervorgeht. Der zweite Schritt beinhaltet in verschiedenen Variationsmöglichkeiten das Conchieren oder Veredeln über einen Zeitraum, der bei konventioneller Technik d. h. bei Verwendung sogenannter Lägsconchen 1 bis 3 Tage dauert. Der Aggregatzustand der Schokoladenmasse wird hierbei bewußt im Sinne einer zunehmenden Fluidisierung der Masse verändert. Gegen Ende des Conchiervorgangs wird die zur Endrezeptur fehlende Kakaobutter und das Lecithin zugegeben. Es folgen weitere Bearbeitungsschritte, von denen technologisch das Vorkristallisieren durch vorübergehende Unterkühlung der wichtigste ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ersetzt den in Fig. 1 in der Mitte abgebildeten Schritt. Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung in Form eines Fließschemas. Die aus der Mischung und Zerkleinerung hervorgehende rohe Schokoladenmasse, die auf einen Fettgehalt eingestellt ist, der ein Pumpen ermöglicht und bereits Lecithin enthalten kann, wird kontinuierlich aus einem Vorlagebehälter 1 mittels einer geeigneten Pumpe 2 auf einen Druck von 50 bis 250 bar gebracht. In einer Ausgestaltung des Verfahrens bei eher niedrigem Druck kann es auch sinnvoll sein, einen Kompressor einzusetzen, wodurch der Vorlagebehälter 10 und der Kondensator 9 entfallen können. Im Wärmetauscher 3 wird die Temperatur der Masse in etwa auf die Bearbeitungstemperatur eingestellt, die zwischen 50 und 130°C liegen kann. Über die Leitung 15 kann optional (Leitung 15 könnte auch an einer anderen Stelle, z. B. vor dem Wärmetauscher 3 in die Einspeiseleitung einmünden) zur Vormischung Gas zudosiert werden. Die Masse gelangt danach in den Apparat 4, der weiter unten näher beschrieben wird. Druck und Temperatur des Gases sind durch die Forderung begrenzt, daß ein eindeutiges Phasenverhalten der Gas- und Flüssigphase entsteht. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Gasphase eine niedrigere Dichte als die Schokoladenmasse besitzt. Dadurch wird im Apparat eine gerichtete Abwärtsströmung der Schokoladenmasse erzeugt, während das Gas stets aufwärts strömt. Das eingesetzte Gas besteht überwiegend aus Kohlendioxid. Es kann aber, wenn erforderlich eine oxidierende Atmosphäre durch Zumischung beispielsweise von Luft hergestellt werden, um erwünschte aromabildende Reaktionen vorzunehmen.

Wir folgen zunächst dem Weg des Produkts. Während der Abwärtsströmung durch den Apparat 4 erfolgt eine intensive Durchmischung der Einzelkomponenten der Schokoladenmasse, insbesondere eine Benetzung des Zuckers und ggf. der Milchbestandteile mit den Fettbestandteilen, wodurch eine der Aufgaben des Conchierprozesses weitgehend erfüllt wird. Die Schokoladenmasse verläßt kontinuierlich den Apparat 4 und strömt zum Wärmetauscher 14. Dieser Wärmetauscher kann erforderlichenfalls die Masse erhitzen, wodurch es zu einem Austrag von gelöstem Gas kommt. Es kann bei weitgehender Überhitzung notwendig sein, in der Produktleitung eine Vorrichtung zur Phasentrennung vorzusehen, damit ein ungestörtes Abfließen ermöglicht wird. Bis zum Entspannungsventil 19 befindet sich die Schokoladenmasse auf Verfahrensdruck. Am Ventil 19 wird die Masse auf atmosphärischen Druck entspannt. In einer erweiterten Ausführung des Verfahrens erfolgt die Entspannung in mehreren Druckstufen (nicht dargestellt). Sobald die Masse auf Atmosphärendruck entspannt ist, wird sie in einen vorzugsweise kontinuierlich betriebenen Mischer 21, dessen Ausführung nach dem Stand der Technik gestaltet sein kann, eingespeist. Das Ventil 19 ist bevorzugt so aufgebaut, daß während der Entspannung hohe Scherkräfte auftreten, die den Homogenisierprozeß des Produkts abrunden. Die Bauart des Mischers 21 ist vorzugsweise geschlossen, da bei der Entspannung der Schokoladenmasse beträchtliche Gasmengen frei werden können, die über die Leitung 20 abgeführt werden können. Das freiwerdende Gas kann einen erheblichen Beitrag zum Wasseraustrag aus der behandelten Masse leisten. Nach dem Hochdruckprozeß ist lediglich eine vergleichsweise zum Stand der Technik kurze Mischzeit erforderlich, die für eine vollständige Entgasung der Masse sowie zur Ergänzung der Rezeptur ausreicht. Zusätzliche Maßnahmen zur Entgasung können nach dem Stand der Technik vorgenommen werden.

Das in den Apparat 4 unten eintretende Kohlendioxid verläßt diesen, nachdem es sich mit Wasser und leicht flüchtigen Stoffen beladen hat. Druck und Temperatur des Kohlendioxids spielen für den Erfolg des Prozesses eine wesentliche Rolle. Der Druck soll hoch genug sein, daß ein Austrag leichtflüchtiger Komponenten erfolgen kann, andererseits darf kein allzugroßer Austrag von erwünschten Aromakomponenten oder gar Lipiden erfolgen. Für die Extraktion ist ein Mindestdruck von etwa 50 bar erforderlich, ein Druck von 250 bar bewirkt bereits einen nennenswerten Austrag von Lipiden. Hierbei ist natürlich die spezifische Menge Kohlendioxid bezogen auf die eingespeiste Menge Schokoladenmasse zu berücksichtigen. Eine Erhöhung des Wertes fördert die Extraktion, aber auch im unerwünschten Sinne, eine Erniedrigung kann zu einem unvollständigen Austrag der leichtflüchtigen Stoffe und des Wassers führen. Der Verfahrensbereich liegt bei etwa 0,5-10 kg Kohlendioxid bezogen auf 1 kg eingespeiste Schokoladenmasse.

Die optimale Prozeßtemperatur kann zwischen 50 und 130°C ermittelt werden. Unabhängig von den Druckbedingungen fördert eine hohe Temperatur den Stoffaustausch durch Erniedrigung der Viskosität; andererseits führen überhöhte Temperaturen zu Produktschädigungen. Das Extraktionsverhalten ist ebenfalls temperaturabhängig, wobei eine Überlagerung durch den Druck gegeben ist.

Das beladene Gas, das den Apparat 4 kopfseits verläßt, wird zum Drosselventil 5 geführt, wo es auf einen Wert von 30 bis 70 bar entspannt wird. Im Wärmetauscher 6 ist eine Temperierung möglich. Im Abscheidegefäß 7 erfolgt eine Phasentrennung in Wasser, leichtflüchtige Aromastoffe und Kohlendioxid in flüssiger Phase sowie eine unbeladene Kohlendioxid-Gasphase. Die gewünschte Zusammensetzung sowie der Füllstand im Apparat 7 können durch die Beaufschlagung des Wärmetauschers 6 oder eine Mantel- oder Innentemperierung in 7 (nicht dargestellt) durch Kühlung oder Heizung eingestellt werden. Das aus 7 austretende Kohlendioxid ist gasförmig. Es wird im Kondensator 9 verflüssigt und in einer Pumpenvorlage 10 gesammelt, aus der es über die Pumpe 12 wieder in den Apparat 4 zurückgeführt wird. Eine Alternative zur Entfernung der extrahierten Stoffe aus dem Gaskreislauf besteht darin, diese durch Gaswäsche oder an einem Adsorptionsmittel aus dem Kreislauf zu entfernen, wodurch der Entspannungsschritt eingespart wird.

In einer besonderen Ausführung des Verfahrens wird dem Kohlendioxid Luft zugemischt, um eine Reaktion der Stoffe im Apparat 4 zu ermöglichen. Die Luft wird z. B. mittels eines Kompressors 18 auf einen Druck von 30-70 bar verdichtet und in den Gaskreislauf eingespeist. Um eine sichere Funktion der Pumpe 12 zu gewährleisten, erfolgt die Einspeisung bevorzugt auf der Hochdruckseite des Gaskreislauf s mittels eines zweiten Verdichters 16. Das zugesetzte Gas strömt mit dem Kohlendioxid um und kann aus dem Kopfraum der Vorlage 10 über das Ventil 11 an die Atmosphäre abgelassen werden oder nach Passieren des Rückschlagventils 17 mittels des Kompressors 16 nochmals zirkuliert werden. Die insgesamt zirkulierte Luft- oder Sauerstoffmenge ist klein gegenüber der Kohlendioxidmenge. Als Obergrenze kann ein Gewichtsverhältnis von 10% der Kohlendioxidmenge angenommen werden. Eine Behandlung des mit geruchsintensiven Stoffen beladenen Abgases erfolgt falls notwendig nach dem Stande der Technik. In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird eine weitergehende Extraktion von Aromastoffen aus der Schokoladenmasse vorgenommen. In diesem Fall ist bei der Abscheidung der Extraktstoffe aus dem Extraktionsgas die Rückgewinnung dieser Stoffe erwünscht und dabei zu berücksichtigen.

In Fig. 3 werden Ausführungsformen des Misch- und Extraktionsapparates 4 beispielhaft dargestellt, ohne eine Beschränkung vornehmen zu wollen. Die Konstruktion des Apparates kann sich prinzipiell an den Stand der Technik anlehnen, wobei zu berücksichtigen ist, daß er dem Verfahrensdruck standhalten muß. In den Ausführungsformen a) bis c) erfolgt jeweils der Eintritt der Schokoladenmasse an Punkt 1, der Gaseintritt an Punkt 2, der Gasaustritt an Punkt 4 und der Austritt des Produktes an Punkt 3. In Ausführung a) wird eine Kolonnenausführung gezeigt. Diese ist mit einem Verteilsystem für die Schokoladenmasse am Kolonnenkopf versehen und beispielsweise mit einer relativ offenen Füllung aus Füllkörpern oder einer geregelten Packung gefüllt, die den Abwärtsstrom der Schokoladenmasse zuläßt, ohne daß es zu Verstopfungen kommt und dabei ein Optimum an Fläche für den Stoffaustausch bietet. Diese Ausführungsform wird dann bevorzugt, wenn eine relativ große spezifische Kohlendioxidmenge umgewälzt wird, so daß die Schokoladenmasse als disperse Phase den Apparat durchläuft. Der Apparat arbeitet im Gegenstrom. In Ausführung b) werden dagegen Gas und Schokoladenmasse im Kreuzstrom oder bei niedriger Dichtedifferenz im Gleichstrom geführt. In der gezeigten Ausführung ist es vorteilhaft, die Gasphase als disperse Phase zu führen, um einen innigen Kontakt mit dem Produkt herzustellen. Als Einbauten für den Apparat kommen hierbei z. B. statische Mischer in Frage, durch die die Masse gedrückt wird. Diese Ausführung ist besonders bei niedrigem spezifischen Kohlendioxiddurchsatz zu bevorzugen. Ausführung c) schließlich zeigt eine Gleichstromvariante, bei der eine Zwangsmischung der Masse mit dem Kohlendioxid durch rotierende Einbauten vorgenommen wird. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil der intensivsten Mischwirkung für die beteiligten Stoffe.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in einer beträchtlichen Einsparung an Energie und Verfahrenszeit bei gleichzeitig guter Qualität des Endproduktes. Besonders von Bedeutung ist die Tatsache, daß der Raumaufwand aufgrund der vergleichsweise kleinen Apparate stark reduziert werden kann. Das Verfahren besitzt ferner den Vorzug, daß aufgrund der geschlossenen Durchführung in Kontakt mit einem bakteriostatisch wirkenden Gas eine Infektionsgefahr auszuschließen ist, es ist sogar eine Keimzahlreduzierung im Prozeß zu erwarten.

Im Ausblick eröffnet das Verfahren auch Zugang zu andersartigen Schokoladeprodukten, die z. B. ein erhöhtes spezifisches Volumen besitzen. Wenn der Prozeß nämlich so gesteuert wird, daß die normalerweise erwünschte Entgasung nur unvollständig vorgenommen wird, können Produkte mit Gaseinschlüssen hergestellt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Veredelung von fein zerkleinerter, pumpfähiger Schokoladenmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Schokoladenmasse unter einem Druck von 50 bis 250 bar mit einem Gas oder Gasgemisch, dessen Hauptkomponente Kohlendioxid ist, in intensiven Kontakt gebracht wird und anschließend auf Atmosphärendruck entspannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas während der Hochdruckbehandlung in einem Kreislauf geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckbehandlung bei 50 bis 130°C vorgenommen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Hochdruckbehandlung 0,5 bis 10 kg Kohlendioxid mit 1 kg Schokoladenmasse in Kontakt gebracht werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kreis laufende Gas bis zu 10 Prozent Luft enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Entspannungsstelle der Schokoladenmasse eine Vorrichtung zur Temperaturänderung angebracht ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Hochdruckbehandlung ein Misch- und Homogenisiervorgang anschließt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Hochdruckbehandlung extrahierten Stoffe durch Druck- und/oder Temperaturänderung oder durch Adsorption oder durch Gaswäsche aus dem Kreislauf entfernt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus den extrahierten Stoffen wertvolle Aromakomponenten zurückgewonnen werden.

10. Schokoladenmasse, gekennzeichnet durch die Behandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.