ES2563790T3 - Dispositivo y procedimiento para conchado de masa comestible - Google Patents

Abstract

Un sistema (1) para el conchado de masa comestible, en particular masa que contiene cacao, tal como chocolate, licor o compuesto de cacao, que comprende un dispositivo de cizalla, en particular un denominado cambiador (14) de sabor que, a su vez, comprende una carcasa (16), un eje (17) montado de manera giratoria en la carcasa (16), medios (19, 20) para someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas, medios (21, 22) para esparcir la masa comestible después de haber sido sometida a un alto nivel de cizalla, y una entrada (24, 25) para suministrar un gas a la masa comestible esparcida, y caracterizado por un evaporador (15) de película delgada para tratar adicionalmente la masa comestible que sale del dispositivo (14) de cizalla.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento para conchado de masa comestible

La invention se refiere a un sistema para el conchado de masa comestible, en particular masa que contiene cacao, tal como chocolate, licor o compuesto de cacao, que comprende un dispositivo de cizalla, en particular un denominado cambiador de sabor, que a su vez comprende una carcasa, un eje montado de manera giratoria en la carcasa, medios para someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas, medios para esparcir la masa comestible despues que esta ha sido sometida a alta cizalla, y una entrada para suministrar un gas, tfpicamente aire caliente, a la masa comestible esparcida para extraer componentes volatiles, tales como acidos organicos, de la masa comestible. La invencion se refiere ademas a un procedimiento para el conchado de la masa comestible.

Tal como se explica en el documento US 2.348.473, durante muchos anos, al chocolate en un estado semi-lfquido, semi- plastico, ha sido sometido a lo que comunmente se conoce como un tratamiento de conchado para los propositos generalmente aceptados de, entre otras cosas, mejorar su sabor y reducir su contenido de humedad. Segun el documento US 2.348.473, "El termino conchado ... se uso por primera vez en conexion con el tratamiento del chocolate en maquinas tipo cuba que estan curvadas en cada extremo y en las que unos rodillos pesados, generalmente de piedra, eran empujados hacia delante y hacia atras sobre el suelo de la cuba. Los rodillos produdan una onda de material que cafa en cada extremo sobre la superficie del cuerpo de chocolate con un golpe sonoro. Esta salpicadura de onda proporcionaba una action de aireacion y de desintegracion y la action del rodillo sobre el fondo de la cuba produda una action de desintegracion o de trituration".

Desde entonces se han desarrollado otros tipos de dispositivos de conchado.

La solicitud de patente Europea 294 876 se refiere a un dispositivo para refinar una masa de chocolate, que consiste en una carcasa (indicada mediante el numero de referencia 1 en las figuras del documento EP 294 876), medios (2, 3) para esparcir la masa de chocolate en una pelfcula y medios (10, 11) para suministrar aire a la masa de chocolate esparcida. Ademas, el dispositivo comprende medios (2, 8, 9) para someter dicha masa de chocolate, antes de ser esparcida, a tensiones de cizalla altas, cuyos medios (2, 8, 9) estan formados por pernos (9) dirigidos radialmente sobre el eje (2) de accionamiento de dicho disco y anillos (8) dirigidos radialmente hacia dicho eje (2) de accionamiento y dispuestos en una carcasa (1) dispuesta concentricamente con relation a dicho eje (2) de accionamiento.

El dispositivo segun el documento EP 294 876 esta disponible bajo el nombre de Taste-Changer™. El Taste-Changer™ es una alternativa a las maquinas de conchado tradicionales, es decir, proporciona una aireacion que resulta en la retirada de los acidos organicos volatiles y la deshidratacion, asf como en la agitation de la masa procesada. Tal como se ha indicado, combina unos medios para generar tensiones de cizalla, cuyos medios comprenden peros radiales sobre un eje vertical giratorio y un disco evaporador. El aire caliente seco y el chocolate o licor de chocolate son puestos en contacto entre sf, de manera intensa, causando que la humedad, los acidos organicos volatiles y los sabores desagradables sean extrafdos de la mezcla. El dispositivo de tension de cizalla reduce la viscosidad de la mezcla, incrementando de esta manera la eficiencia del disco evaporador.

El documento EP 0 799 574 se refiere a un procedimiento de tratamiento en el que la masa de cacao es refinada de manera continua. La masa experimenta tanto tratamientos termicos como tratamientos de des-aireacion en un reactor de pelfcula delgada. Una caractenstica es el aumento de la temperatura a la temperatura de esterilizacion exclusivamente mediante calor suministrado desde el exterior, transferido a traves de la pared de la unidad de esterilizacion. La masa es raspada, de manera continua, de las superficies interiores de la pared calentada, usando un raspador que se mueve lentamente. Esta se mezcla lentamente, transversalmente con respecto al eje largo de la carcasa. Tras la descarga y la despresurizacion, la masa de cacao es transferida al refinamiento de pelfcula delgada.

Otro procedimiento de conchado de chocolate bien conocido implica un refinador de rodillo y una conchadora tradicional (aguas abajo). Este procedimiento produce un chocolate que tiene un buen perfil sensorial, definido por una pluralidad de parametros, tal como comportamiento de fusion, dulzura, acidez, amargor, cremosidad, sabor a cacao, y equilibrio. Sin embargo, tfpicamente, este procedimiento requiere largos tiempos de residencia (hasta 48 horas para el chocolate oscuro) y alta entrada de energfa.

Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un sistema y un procedimiento para el tratamiento de masa comestible, en particular masa que contiene cacao, tal como chocolate, licor o compuesto de cacao, que con tiempos de residencia relativamente cortos y consumo de energfa relativamente bajo proporcionen un producto, por ejemplo, chocolate, que tiene uno o mas parametros sensoriales mejorados, por ejemplo, cremosidad mejorada y/o viscosidad relativamente baja y/o un valor de rendimiento relativamente bueno.

Para este fin, el dispositivo segun la presente invencion esta caracterizado por un evaporador de pelfcula delgada para tratar adicionalmente la masa comestible que sale del dispositivo de cizalla.

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Se encontro que la combinacion de un dispositivo de cizalla, en particular un cambiador de sabor, y un evaporador de pelfcula delgada permite tiempos de residencia relativamente cortos y un consumo de ene^a relativamente bajo y proporciona productos, en particular chocolates, con una cremosidad mejorada y/o una viscosidad relativamente baja.

En una realizacion, el dispositivo de cizalla y el evaporador de pelfcula delgada estan integrados en el mismo dispositivo, preferiblemente con el dispositivo de cizalla posicionado encima preferiblemente sobre el evaporador de pelfcula delgada. Esto permite un diseno compacto y una comunicacion de fluido directa entre la salida del cambiador de sabor y la entrada del evaporador de pelfcula delgada.

En otra realizacion, el sistema comprende un humidificador aguas arriba desde la entrada de gas del dispositivo de cizalla. Se encontro que la humidificacion del gas resultaba en una viscosidad inferior de la masa comestible en el dispositivo de cizalla, mejorando adicionalmente el esparcimiento de la masa comestible y la evaporacion de los componentes volatiles.

En un dispositivo de cizalla particularmente efectivo, los medios para someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas comprenden al menos un rotor, preferiblemente montado sobre o que forma parte de un eje giratorio, y al menos un estator correspondiente. El al menos un estator se extiende, en direccion axial, sobre y/o debajo del rotor y el espacio entre el rotor y el estator es preferiblemente menor que 6 mm, preferiblemente menor que 4 mm, preferiblemente menor que 3 mm. En una realizacion, la velocidad de la circunferencia exterior del rotor, por ejemplo, los extremos de los pernos que forman el rotor, es de al menos 8 m/s, preferiblemente de al menos 12 m/s, con relacion al estator.

En otra realizacion, el evaporador de pelfcula delgada comprende una pared interior rotacionalmente simetrica, por ejemplo, sustancialmente cilmdrica o conica, para transportar una pelfcula de masa comestible, medios para calentar la pared interior y, de esta manera, la pelfcula, y una pluralidad de boquillas para dirigir un gas (adicional), tambien tfpicamente aire caliente, hacia la pared interior y montados, preferiblemente de manera giratoria, dentro de los confines de esta pared.

En una realizacion adicional, el evaporador comprende un tambor montado de manera giratoria dentro de los confines de la pared interior y provisto de aberturas, por ejemplo, filas o helices de orificios o hendiduras, formando las boquillas. Dicha disposicion facilita una fabricacion relativamente sencilla y una extraccion relativamente efectiva de los componentes volatiles y la humedad de la masa comestible.

En otra realizacion, el evaporador de pelfcula delgada esta orientado verticalmente.

Para facilitar adicionalmente un diseno compacto y una distribucion uniforme de la masa comestible que sale del cambiador de sabor y que entra al evaporador de pelfcula delgada, en una realizacion, los ejes de accionamiento centrales del cambiador de sabor y el evaporador de pelfcula delgada son coaxiales.

En otra realizacion, el sistema comprende un molino de bolas aguas arriba del cambiador de sabor.

La invention se refiere tambien a un procedimiento para el conchado de masa comestible que comprende las etapas de someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas, esparcir la masa comestible para formar una pelfcula y/o niebla, suministrar un gas, tfpicamente aire caliente, a la masa comestible esparcida y subsiguientemente suministrar la masa comestible a un evaporador de pelfcula delgada.

En una realizacion, el gas es humidificado, preferiblemente a al menos el 80% de humedad relativa a 20°C, antes de suministrarlo a la masa comestible esparcida.

En una realizacion adicional, la masa comestible fluye de manera sustancialmente vertical a traves del evaporador de pelfcula delgada.

En otra realizacion, un gas es suministrado al evaporador de pelfcula delgada y la masa comestible y el flujo de gas en direcciones opuestas (contra-corriente).

Dentro del marco de la presente invencion, la expresion "evaporador de pelfcula delgada" incluye evaporadores de pelfcula agitada y evaporadores de pelfcula enrollada asf como evaporadores de pelfcula en cafda.

El dispositivo segun la presente invencion puede ser usado tambien para procesar otras sustancias fluidas, por ejemplo, para reducir la viscosidad y/o extraer los componentes volatiles. Los ejemplos incluyen aceites y pastas vegetales, por ejemplo, pasta de sesamo.

La invencion se explicara mas detalladamente a continuation con referencia a las figuras, que muestran esquematicamente una realizacion segun la presente invencion.

La Figura 1 es un diagrama de flujo de una planta de chocolate.

La Figura 2 es una section transversal de un cambiador de sabor y un evaporador de pelfcula delgada combinados segun

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la presente invencion.

La Figura 1 muestra una planta 1 de chocolate que comprende un dispositivo 2 de pesaje para preparar una receta a partir de varios ingredientes de chocolate, un mezclador 3, dos molinos 4, 5 de bolas verticales, en el que el primer molino 4 (aguas arriba) tiene elementos de molienda de mayor diametro que el segundo molino 5 (aguas abajo), una unidad 6 de conchado y, opcionalmente, un tanque 7 de almacenamiento agitado, con conductos 8, bombas 9 y valvulas 10 generalmente conocidos que conectan operativamente estos dispositivos 2-7. Los molinos 4, 5 de bolas estan provistos de un tanque 11 de almacenamiento temporal aguas abajo y opcionalmente un tamiz 12.

La unidad 6 de conchado se muestra con mas detalle en la Figura 2 y comprende un cambiador 14 de sabor montado sobre un evaporador 15 de pelfcula delgada.

A su vez, el cambiador 14 de sabor comprende una carcasa 16, un eje 17 central montado, de manera giratoria, en la carcasa 16, y un motor 18 electrico montado sobre la carcasa 16 para accionar el eje 17. Una pluralidad de, por ejemplo cinco, rotores 19 (mostrados en el inserto en la Figura 2) estan montados, por ejemplo enchavetados, al eje 17 y una pluralidad de, por ejemplo cuatro, estatores 20 estan insertados en y atornillados a la carcasa 16, alternandose con los rotores 19. Los rotores comprenden, por ejemplo, cuatro radios, mientras que los estatores comprenden aberturas que se corresponden en numero y forma con los radios de los rotores. Preferiblemente, la separacion entre los rotores y los estatores esta comprendida entre 0,5 y 6 mm, por ejemplo, 2 mm. Un disco 21 que comprende aspas 22 para esparcir y acelerar la masa de chocolate esta fijado al extremo inferior del eje 17.

Generalmente es preferible que los rotores y los estatores esten montados, de manera desmontable, respectivamente en el eje y en el interior de la carcasa, facilitando de esta manera el ensamblado y el mantenimiento del cambiador de sabor y permitiendo que el cambiador de sabor se adapte a diferentes recetas, si es necesario.

El cambiador 15 de sabor comprende ademas una primera entrada 23 para suministrar la masa de chocolate a los rotores 5 (zona de cizalla), una segunda entrada 24 y un canal 25 de distribucion anular y boquillas 26 para suministrar un gas, tfpicamente aire caliente, a la masa de chocolate en el disco 21. El lado inferior de la carcasa 16 esta abierto, formando una salida 27 ancha, y comprende una brida 28 con la cual el cambiador 1 de sabor esta montado, por ejemplo atornillado, a la parte superior del evaporador 15 de pelfcula delgada.

Se conocen realizaciones adecuadas adicionales del motor electrico, el eje, las entradas, el disco, la salida y la brida a partir de los cambiadores de sabor existentes y de los cambiadores de sabor descritos en los documentos EP 294 876 y GB 1 251 044.

El evaporador 15 de pelfcula delgada comprende un recipiente 30 vertical, cilmdrico y de doble pared, que proporciona una pared 31 interior que puede ser calentada para transportar la masa de chocolate, y un tambor 32 montado en un eje 33 central hueco dentro de los confines de la pared interior. El tambor esta provisto de una o mas bandas (no mostradas) que se extienden sobre la altura del tambor y sirven como escobillas para formar una pelfcula delgada, por ejemplo, que tiene un grosor comprendido entre 0,5 y 1,5 mm, de masa de chocolate sobre la pared interior del recipiente. Ademas, el tambor esta provisto de filas o helices de orificios 34 o hendiduras que forman boquillas. En una realizacion alternativa (no mostrada), las boquillas estan definidas en o estan fijadas a las escobillas, preferiblemente a una distancia corta, por ejemplo, comprendida entre 1 y 10 mm, desde el borde exterior de las escobillas. En dicha realizacion, un tambor o conducto mas pequeno es suficiente.

En general, es preferible que las boquillas se extiendan con una inclinacion relativa a los radios del tambor, de manera que el gas sea expulsado desde las boquillas en una direccion que tiene tanto una componente radial como una componente tangencial. Esta disposicion facilita una distribucion uniforme de la masa de chocolate sobre la pared interior del evaporador de pelfcula delgada y mejora la extraccion de los componentes volatiles y la humedad desde la pelfcula delgada.

El eje 33 central esta montado, de manera giratoria, en el recipiente y esta conectado a un motor 35 electrico montado en la parte superior del evaporador 15. El evaporador comprende ademas un embudo 36 inferior provisto de una salida 37 para la masa de chocolate asf como un embudo 38 superior que transporta el cambiador 14 de sabor y provisto de una salida 39 para el gas (separacion), tal como se explicara mas detalladamente a continuacion. Un deflector 40 conico esta fijado al eje 33, de manera que el deflector y el embudo superior forman conjuntamente una entrada anular para el recipiente 30 cilmdrico.

En general, es preferible que la doble pared se extienda al menos desde una posicion axial (altura) correspondiente a la parte superior del tambor hasta el fondo del tambor. En este ejemplo, la doble pared se extiende tambien sobre el embudo y la salida para la masa de chocolate. La doble pared comprende entradas y salidas 41, 42 para hacer circular un medio de calentamiento, por ejemplo, agua o aceite.

Durante el funcionamiento, los ingredientes tales como masa de cacao (denominada tambien licor), manteca de cacao,

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azucar, leche en polvo, lecitina y/o vanalina, tfpicamente con un contenido total de grasa de por ejemplo al menos el 26% en peso, tipicamente al menos el 30% en peso, son pesados y suministrados al mezclador. Cuando los ingredientes han sido mezclados de manera apropiada, la mezcla es bombeada al primer molino de bolas y subsiguientemente al segundo molino de bolas triturando de esta manera la masa a una distribucion de tamanos de partfcula deseada.

En una realizacion, la mezcla es alimentada subsiguientemente al cambiador de sabor que, tipicamente, es operado a una velocidad giratoria comprendida entre 1.000 y 16.000 rpm, dependiendo de al menos el tamano del cambiador de sabor, en particular el diametro de los rotores. En otra realizacion, la velocidad circunferencial del disco esta comprendida entre 30 y 90 m/s, preferiblemente esta comprendida entre 50 y 70 m/s.

Ademas, aire a una temperatura de por ejemplo 20°C es retirado de los alrededores, es filtrado, es humidificado a una humedad relativa de 100%, es calentado a una temperatura de hasta 100°C, por ejemplo, de 60 a 80°C, y es suministrado al cambiador de sabor a traves de su entrada.

La mezcla que sale del cambiador de sabor fluye directamente al interior del evaporador de pelfcula delgada y a traves del embudo superior a la pared interior del evaporador, donde la mezcla es distribuida de manera uniforme sobre la pared interior por medio de las escobillas.

En una realizacion, la pared interior del evaporador es calentada con agua que tiene una temperatura comprendida entre 60°C y 80°C a una temperatura. Ademas, aire que tiene una temperatura de 20°C y una humedad relativa del 60% es retirado de los alrededores, es filtrado, es calentado a una temperatura comprendida entre 60°C y 125°C, preferiblemente entre 60°C y 80°C, es suministrado al tambor a traves del eje hueco, y es expulsado a traves de las boquillas hacia la pelfcula de masa de chocolate en la pared interior. De esta manera, los componentes volatiles, en particular acidos, y la humedad se evaporan de la masa y salen del evaporador a traves de su salida superior.

En una realizacion, las temperaturas y los caudales de agua y de aire suministrados al evaporador son seleccionados para controlar la temperatura de la masa de chocolate en la pared interior, a una temperatura de hasta 65°C, por ejemplo, 55°C, para chocolate con leche o a una temperatura de hasta 85°C, por ejemplo, 85°C, para chocolate negro. Tfpicamente, el tambor es operado a una velocidad giratoria comprendida entre 30 y 400 rpm, preferiblemente comprendida entre 50 y 350 rpm, preferiblemente comprendida entre 100 y 300 rpm, por ejemplo, a 250 rpm. En una realizacion, la velocidad en la circunferencia esta comprendida entre 1,5 y 4,5 m/s, preferiblemente en esta comprendida entre 2,5 y 3 m/s.

En una configuracion tradicional que comprende un refinador de cinco rodillos y una conchadora, los tiempos de residencia estan comprendidos generalmente entre 4 horas para el chocolate con leche y 48 horas para chocolates negros. En comparacion, con una combinacion de un molino de bolas, un cambiador de sabor y un evaporador de pelfcula delgada, los tiempos de residencia estan comprendidos, por ejemplo, en un intervalo 1 a 2 horas, proporcionando ahorros considerables en consumo de energfa y otros costos operativos. Ademas, la cremosidad y la viscosidad del chocolate son similares a las de los chocolates obtenidos con las configuraciones tradicionales.

La invencion no esta restringida a las realizaciones descritas anteriormente, las cuales pueden ser modificadas de diversas maneras dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, el evaporador de pelfcula delgada puede ser usado para esterilizar, por ejemplo, licor de cacao, en particular elevando (localmente) la temperatura en la masa, por ejemplo, a 150°C.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema (1) para el conchado de masa comestible, en particular masa que contiene cacao, tal como chocolate, licor o compuesto de cacao, que comprende un dispositivo de cizalla, en particular un denominado cambiador (14) de sabor que, a su vez, comprende una carcasa (16), un eje (17) montado de manera giratoria en la carcasa (16), medios (19, 20) para someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas, medios (21, 22) para esparcir la masa comestible despues de haber sido sometida a un alto nivel de cizalla, y una entrada (24, 25) para suministrar un gas a la masa comestible esparcida, y caracterizado por un evaporador (15) de pelfcula delgada para tratar adicionalmente la masa comestible que sale del dispositivo (14) de cizalla.
2. 2. Sistema (1) segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo (14) de cizalla y el evaporador (15) de pelfcula delgada estan integrados en el mismo dispositivo.
3. 3. Sistema (1) segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el dispositivo (14) de cizalla esta posicionado sobre o preferiblemente encima del evaporador (15) de pelfcula delgada.
4. 4. Sistema (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un humidificador aguas arriba de la entrada (24) de gas del dispositivo (14) de cizalla.
5. 5. Sistema (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios (19, 20) para someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas comprende al menos un rotor (19) y al menos un estator (20) correspondiente y en el que, en la direccion axial, el al menos un estator (20) se extiende encima y/o debajo del rotor (19) y en el que la separacion entre el rotor (19) y el estator (20) es preferiblemente menor que 6mm, preferiblemente menor que 4mm, preferiblemente menor que 3mm.
6. 6. Sistema (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el evaporador (15) de pelfcula delgada comprende una pared (31) interior rotacionalmente simetrica para transportar una pelfcula de masa comestible, medios para calentar la pared interior y una pluralidad de boquillas (34) para dirigir un gas hacia la pared (31) interior y montadas, preferiblemente de manera giratoria, dentro de los confines de esta pared (31).
7. 7. Sistema (1) segun la reivindicacion 6, que comprende un tambor (32) montado de manera giratoria dentro de los confines de la pared (31) interior y provisto de aberturas que forman las boquillas (34).
8. 8. Sistema (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el evaporador (15) de pelfcula delgada esta orientado verticalmente.
9. 9. Sistema (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los ejes de accionamiento centrales del cambiador (14) de sabor y el evaporador (15) de pelfcula delgada son coaxiales.
10. 10. Sistema (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un molino (4, 5) de bolas aguas arriba del cambiador (14) de sabor.
11. 11. Un procedimiento para tratar una sustancia fluida, en particular el conchado de una masa comestible, que comprende las etapas de someter la masa comestible a tensiones de cizalla altas, esparcir la masa comestible para formar una pelfcula y/o una niebla, suministrar un gas, tfpicamente aire caliente, a la masa comestible esparcida,

    y subsiguientemente suministrar la masa comestible a un evaporador (15) de pelfcula delgada.
12. 12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, en el que el gas es humidificado, preferiblemente al menos al 80% de humedad relativa a 20°C, antes de suministrarlo a la masa comestible esparcida.
13. 13. Procedimiento segun la reivindicacion 11 o 12, en el que la masa comestible fluye de manera sustancialmente vertical a traves del evaporador (15) de pelfcula delgada.
14. 14. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que un gas es suministrado al evaporador (15) de pelfcula delgada y la masa comestible y el gas fluyen en direcciones opuestas.
15. 15. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que al menos durante dichas etapas, la masa comestible esta en un estado lfquido.