HU177365B - Process for continuous roasting basic cacaomass - Google Patents

Description

A találmány kakaóalapmassza folyamatos pörkölésére alkalmas eljárásra vonatkozik.

Az eljárás során nyers, hántolt, előszárított, tört és aprított kakaóbabból készített kakaóalapmasszát folyékony állapotban a pörköléshez vékony rétegben valamely felületre, amely felett a massza mozog, viszünk és gázzal ellenáramban érintkeztetünk.

Az alapvető probléma kakaóbab, illetve kakaóalapmassza pörkölésénél a részecskék viszonylag nagy méretében és azok nagyságának, nagyon különböző eloszlásában van. Emiatt a pörkölendő részek felülete és közepe között nagy hőmérsékletesés alakul ki és ezáltal úgyszólván elkerülhetetlen túlpörkölés és/vagy elégtelen pörkölés létrejötte. Ezt a problémát már több, mint félszázada felismerték és a felismerés arra a megfontolásra vezetett, hogy a nyers kakaóbabot kásaszerű vagy folyékony kakaómasszává kell aprítani és az ilyen masszát vékony rétegben sima, mozgó és a pörkölési hőmérsékletre melegített lapokra kell szétteríteni és körülbelül 100-150 °C-on történő melegítéssel pörkölni (297 888 számú német szabadalmi leírás).

A 2 036 202 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságra hozatali iratban az előbb említett 297 888 számú német, a 715 347 számú francia, valamint az 1919 870 számú Német

Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírásokban ismertek figyelembevételével egy. eljárást ismertetnek, amely szárított, hántolt és aprított kakaó177365 babból készített hígfolyós masszából előállított pörkölt kakaómassza folyamatos előállítására vonatkozik. Ennél a módszernél a masszát 1-2 mm rétegvastagságban 1-5 perc tartózkodási idő alatt 5 egy legfeljebb 150°C-ra melegített lap felett vezetik, a vékony réteg felett az ellenáram elvén gázt áramoltatnak és a fűtőfelületet elhagyó kakaómasszát azonnal 80 °C-ra hűtik.

Azt állítják, hogy a 2 036 202 számú Német 10 Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságra hozatali iratban ismertetett eljárással, amely a gyakorlatban nem honosodott meg, az ismert eljárások hátrányai kiküszöbölhetők és különösen egy vékonyréteges lepárló alkalmazása esetén a kitűzött célok elérik hetők.

A 2 036 202 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságra hozatali irat szerinti eljárás alapján végzett összehasonlító kísérletek azonban azt mutatták, hogy ilyen eljárásmód sem vezet a 20 kívánt célhoz, mégpedig ahhoz, hogy optimális aromaképződés eléréséhez tehessen jutni gazdaságilag elfogadható ráfordítás mellett. Valószínűleg ez az oka annak, hogy ez az eljárás — amennyire ismert - szintén nem honosodott meg a kakaófel25 dolgozás gyakorlatában.

Ennek az ismert eljárásnak egy elfogadható kivitelezésénél is szerkezeti vonatkozásban azzal a nehézséggel találjuk magunkat szembe, hogy viszonylag nagy felületre van szükség, ha körülbelül

0,5 mm-es rétegvastagságnál szokásos 1000 kg/h áthaladási teljesítményből indulunk ki. A masszának a pörkölési tartományban való körülbelül 12,25 perces megkívánt tartózkodása esetén és 1 méter rétegszélességnél körülbelül 340 méter hosszú szalagra lenne szükség, amely csak nehezen ⁵ valósítható meg. Ebben az esetben megfelelő nagy számú vékonyréteges lepárlót kellene alkalmazni.

Amennyiben a pörkölési folyamatnál ismert vékonyréteges lepárlókat alkalmaznánk, amelyeknél álló cső alakú, kívülről fűthető házban egy négyla- 10 pátos, a masszarétegbe benyúló rotor forog és amelynek az átmérője 300 mm, hossza pedig 2,2 méter, akkor 1000 kg/h áthaladási teljesítménynél megfelelő rétegtérfogat figyelembe vétele mellett 14 darab ilyen lepárlóra lenne szükség. 15

Ezen túlmenően olyan vékonyréteges lepárlóknak, amelyek ennek az eljárásnak értelmében a pörkölésnél szóba jöhetnek, átlagosan 13 mm a résnyílásuk a kaparok és a fal között. Kisebb nyílásokkal rendelkező szükséges nagyságú 20 készülékek gazdaságosan nem valósíthatók meg, ezenkívül elég nagy nyílásnak kell maradni azért, ' hogy a rotorlapátok mögött ismét egy vékony réteg keletkezhessen. Az a réteg, amelyet a rotor nem, vagy csak részben kapar le, ellenőrizhetetle- 25 nül hosszú ideig tartózkodik a fűtött falon és ezért szükségszerűen túlpörkölődik.

Ehhez járul még az, hogy a masszában CO₂ gázok képződnek igen apró buborékok alakjában és így annak a térfogata kereken kétszeresére növek- 30 szik. Mivel a fallal határos réteg nem kaparható le a falról, a hőátadás a masszának jelentős mértékben rosszabbodik.

A kakaómassza hővezetőképessége: 0,3 kcal/ :nh. C, mig a CO₂ gázok hővezetőképessége: 35 ú,v2 kcal/m.h.°C.

Ebből világosan látható, hogy gazdaságilag értékes pörkölés az ismert vékonyréteges eljárásnál nem lehetséges. Az összehasonlító kísérletnél optimális vékonyréteges körülmények között elért ered- 40 menyek azt is mutatják, hogy az ily módon előállított kakaómassza a végső nemesítés (conchírozás = kenőgyúrás) értelmében még nincs a végállapotnak megfelelően nemesítve, azaz a massza még nem eléggé száraz, sav- és gázmentes. Ez pedig azt 45 jelenti, hogy a belőle előállított csokoládémasszát még elég hosszú ideig - szokásosan körülbelül 24 óra hosszat kellene kenőgyúrásnak (conchírozás) alávetni, vagy a vékonyréteges eljárással pörkölt kakaómasszával további költséges vékonyréteges ke- 50 zelést kellene végezni, gázmentesítés, nedvességeltávolítás és savmentesítés céljából azért, hogy az energia- és időigényes kenőgyúrást (conchírozás) a szokásos idő felére-harmadára lehessen csökkenteni.

A pörkölésnél az aromaképzés kérdésénél, az 55 úgynevezett aromaelofokozat vonatkozásában, a következőket kell figyelembe venni:

A kakaóaroma képződésének a száraz nyerskakaó pörkölésénél az a feltétele, hogy ennek előző fokozatai legyenek és egymással reagál- 60 hassanak. Aminosavak és redukáló cukrok, amelyeket előfokozatoknak kell tekinteni, postmortale, enzimes hidrolízis útján keletkeznek a víztartalmú magvakban a fermentáció folyamán. Mivel a fermentáció sohasem optimális körülmények között 65 megy végbe — sőt rendszerint viszonylag rossz körülmények között történik — az aromaelőfokozatok nagyon különböző koncentrációkban vannak az egyes babszemekre elosztva. A szárított és hántolt kakaóbabnak kakaómasszává való aprítása sem hoz egymagában ebben a tekintetben semmiféle lényeges javulást, mivel az aromaelőfokozatok szükségszerűen itt is nagyon különböző koncentrációkban vannak a szilárd kakaórészecskékre elosztva. Homogén aromaelőfokozateloszlást a szilárd kakaóiészecskéknek a kakaómasszában való finom eloszlat? o »’-'·· nem lehet elérni.

A tala..... -lapja az a felismerés, hogy olyan — gazdaságos .. áfással megvalósítható — eljárás kidolgozása vált szükségessé kakaómassza pörkölésére, amely egy vékonyréteges pörkölés elméletileg felismert előnyeit teljesen figyelembe veszi, ezen túlmenően pedig egy a masszában levő aromaelőfokozatok vonatkozásában optimális aromaképzést és -kitermelést tesz lehetővé, továbbá a massza oly mérvű gáztalanítását, savmentesítését és nedvességtől való megszabadítását valósítja meg, hogy az a kenőgyúrás (conchírozás) értelmében végső állapotra hozható, tehát a belőle előállított csokoládémasszát csak igen kis mértékben kell kenőgyúrásnak (conchírozás) alávetni.

Ezt a feladatot a találmány értelmében egy eljárás kidolgozásával oldottuk meg, amely abban áll, hogy a vékony masszarétegben súrlódással hőt létesítünk és a massza egy részét leemeljük a rétegről, majd utána ismét visszaporlasztjuk, amelyhez a réteg hosszában és a visszaporlasztási szakaszon ellenáramban forró levegő formájában gázt vezetünk, mimellett a masszát egy első fázisban a pörkölési hőmérsékletre melegítjük, utána egy második fázisban pörkölési hőmérsékleten tartjuk és egy utolsó fázisban a hőmérsékletet lecsökkentjük.

Az eddig ismert eljárásokkal ellentétben itt tehát nem közvetlenül egy fűtött, a vékony réteget hordozó, felület útján közlünk hőt a masszával, hanem a hőt egyrészt súrlódással magában a maszszában létesítjük, másrészt pedig a meleget csak forró levegővel szállítjuk a masszához, miközben a massza egy részét állandóan leemeljük a rétegről, majd ismét visszaporlasztjuk.

Az egész pörkölési folyamat tehát a massza állandó és viszonylag tágas átrétegeződésével (porlasztás) van összekötve, amely az elégtelen és a túlpörkölést megakadályozza, és természetesen a részecskéknek az egész masszában való messzemenően egyenletes eloszlásával van összefüggésben, amely a különböző aromaelőfokozatok egyenletes eloszlását is lehetővé teszi.

„A massza egy részét leemeljük” kifejezés azt jelenti, hogy a masszát résztartományokban a réteget hordó felületről leemeljük, tehát itt más folyamat megy végbe, mint az előzőekben említett és jól ismert réteges lepárlóknál, ahol a körforgás irányában a rotorlapátok a masszát egy állandóan körbefutó peremmé tolják össze magúk előtt és emellett a vékony réteg fenntartásához szükség van arra, hogy a massza bizonyos fokig ismét a rotorlapátok mögé jusson. 177365

A forró levegőt a találmány szerinti eljárásnál előnyösen 100-130 °C-ra melegítjük és a porlasztótartományba vezetjük.

A kakaómassza találmány szerinti pörkölő kezelése tehát egy vékonyréteges és egy porlasztó kezelést magában foglaló kombinált eljárás, amelynél egyrészt a masszában súrlódás útján fejlesztünk hőt, másrészt forró levegő bevezetésével közlünk hőt, mimellett a forró levegőt nem csak a vékonyréteg hosszában áramoltatjuk, hanem ez a forró levegő szükségszerűen érintkezik a porlasztótartományban igen finom részekre osztott masszával is. Meglepő módon így nagyon egyenletes, kellemes aromájú, kissé csokoládéjellegű és kifejezett aromacsúccsal rendelkező kakaót kapunk már a pörkölési fázisban, mimellett az aroma erőssége jóval nagyobb, mint annál a kakaómasszánál, amelyet ugyanolyan származású babból, de a szokásos kakaóbab-pörkölési eljárással készítünk.

Meglepő módon azt találtuk, hogy ezt az eredményt még javíthatjuk, ha a pörkölendő kakaófolyadékhoz annak vékony réteggel való szétterítése előtt az összsúlyra vonatkoztatva körülbelül 0,5—1,5 súly % mennyiségben folyamatosan vizet ₂s adunk és ezt a vizet a továbbítás alatt a masszában egy erős nyírótérben homogén eloszlatjuk, mimellett a beviendő vízhez redukáló cukrot, így glukózt és/vagy fruktózt'adunk, oldható mennyiségben és ezt a cukrot vízzel együtt visszük be a masszába. ₃₀

Mivel ez a kezelésmód optimális eredményekhez vezet, ezt a továbbfejlesztett eljárást, amelynél vizet is adagolunk erős nyírótérben igen finoman eloszlatva, előnyösen alkalmazzuk. A pörkölési fo- ₃₅ lyamatnál· önmagában ellentmondó vízadagolás optimalizáló és meglepő hatása nyilvánvalóan abban van, hogy az a meglevő, fermentálással azonban egyidejűleg nem elérhető, aromaelőfokozat jobb eloszlása értelmében az egész masszában hat. ₄₀

A találmány szerinti eljárás, mégpedig előnyösen optimális eredményekhez vezető továbbfejlesztési formában, egy az 1 557 184 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás szerinti be- 45 rendezéssel az erős nyírótér létesítéséhez szükséges 2 130 134 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás szerinti berendezéssel kombinálva végrehajtható, amely utóbbi a bevitel helye és az 1 557 184 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli 5₀ szabadalmi leírás szerinti berendezés között a szállító vezetékbe van bekapcsolva. Bár ilyen kombináció a 2 313 563 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságra hozatali irat szerint már ismert, azonban ott ez a berendezéskombi- 55 náció kizárólag egy a pörkölés utáni kakaómassza kezelésére létesült, azaz a pörkölő kezelés jelen esetében az 1 557 184 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás szerinti berendezés önmagában vagy a 2 130134 számú Német 60 Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás szerinti kombinációban történő alkalmazásának más hatása van a kezelt masszára, mégpedig - ahogy említettük - elsősorban döntően jobb aromaelőfokozat-eloszlás megy végbe az előnyös eljárásmódnál, 65 illetve alatt a pörkölő kezelés előtt és anmk folyamán.

1000 kg/h kakaómassza-áthaladási teljesítménynél és 12 m³/perc levegőáthaladásnál az optimális ujá5 rásvitel tartományára a következő' kép adódott' kakaóalap körülbelül 4% víztartalmú, kakaón assza őrlés után körülbelül 3% víztartalmú, kakaói 'assza víztartalmának a növekedése 0,5%, azaz a víztartalom 3,5%, masszahőmérséklet a porlasztó-vékony10 réteges pörköló'ben körülbelül 115 °C, átlagos tartózkodási idő a pörkölőben körülbelül 1 perc, a pörkölt kakaómassza víztartalma körülbelül 0,7%.

Érzékszervek segítségével történt megítélés szerint a pörkölt kakaómassza aromája nagyon egyen15 letes, kellemes, enyhén csokoládéjellegű és kifejezett aromacsúccsal rendelkezik. Aromaerőssége jóval nagyobb, mint az azonos származású babból szokásos kakaóbabpörköléssel készült kakaómaszszáé.

A porlasztó-vékonyréteges pörkölés útján készített és a hagyományos módon pörkölt kakaómasszából csokoládét készítettünk megegyező recept szerint és összehasonlítottuk a szüKséges conchírozási időket ugyanolyan végső viszkozitásnál és ugyanolyan ízminőségnél. Az eredmények a következők:

hagyományos módon készültnél: a szükséges conchírozási idő 24 óra, a találmány szerinti eljárással készültnél: a szükséges conchírozási idő 6 óra.

A conchírozást szokásos felépítésű kenő-gyúrógépen végeztük.

A csokoládék érzékszervek segítségével való megítélése azt igazolja, hogy a találmány szerinti eljárással pörkölt kakaóbabból készült csokoládé aromája jóval kellemesebb és kifejezett aromacsúccsal rendelkezik, ennélfogva minőségileg jobb a „hagyományosnál”.

Ezenkívül ugyanazon kakaómasszából be-^natot készítettünk azzal a céllal, hogy kakaómassz karítsunk meg.

Az eredmény azt bizonyítja, hogy az 52% poilasztó-vékonyréteges eljárással pörkölt kakaómasszából és 48% cukorból 6 órás conchírozás esetén keletkezett bevonat mind íz, mind pedig Teológiai szempontok figyelembe vétele mellett egyenértékű azzal a bevonattal, amelyet 60% hagyományos módon készített kakaómasszából és 40% cukorból 24 órás conchírozás esetén kaptunk. Ez azt jelenti, hogy ugyanolyan íz és ugyanolyan folyási tulajdonságok mellett 8% kakaómasszát takarítottunk meg.

A hagyományos babpörkölésnél ugyanis a kakaóvaj a kakaóhéjba diffundál és hántolásnál azzal együtt veszendőbe megy. Azáltal, hogy a találmány szerinti porlasztó-vékonyréteges pörkölésnél a babot körülbelül 4% víztartalomra szárítjuk, gyakorlatilag a kakaóvaj nem diffundál a héjba. A mérések azt tanúsítják, hogy a kakaóvaj-nyereség ezáltal körülbelül 1—2% lesz.

Az eredmények azt mutatják, hogy a porlasztó-vékonyréteges pörkölésnél a hagyományos pörköléssel összehasonlítva jelentős gazdasági előnyök keletkeznek, amelyek úgy hatnak, hogy az aromakihozatal és az ízminőség javul, ennek eredményeképpen kakaómassza takarítható meg azzal, hogy a kakaóvajnak a hagyományos pörkölésnél a héjba történő diffundálásából származó veszteségeket elkerüljük és a conchírozási idő csökken. 5 Ezen túlmenően lehetőség van arra, hogy a pörköletlen kakaómassza aromaelőfokozat potenciálját növeljük és ezáltal az aromakihozatal a porlasztó-vékonyréteges pörkölésnél ugyancsak javul. ¹⁰ összefoglalva a következőket mondhatjuk el: Mivel a kakaóbabban levő aromaelőfokozatokat mennyiségileg nem csak az előkezelési lépések, így a fermentáció és mások, határozzák meg, hanem azok függenek a bab fajtájától és az eredetétől is, 15 ennek megfelelően nagy eltérések adódnak. így például a Lomé származású bab az Arriba származású babbal szemben ugyanolyan kezelésnél rendszerint jóval kisebb aromafokozattal (redukáló cukor és aminosavak) rendelkezik, emiatt a 20 pörkölésnél viszonylag kisebb az aromakihozatala is. Ismeretes, hogy a kakaóbabban levő redukáló cukor a pörkölésnél a kiindulási értékének körülbelül a felére csökken. Annak érdekében, hogy a kisebb aromafokozatú kakaófajtáknál az aromaki- 25 hozatalt emeljük, előnyösen mesterségesen növeljük az aromaelőfokozatokat, amely úgy történhet, hogy a redukáló cukrot, így a glukózt és/vagy fruktózt vagy hasonlókat, a vízfázisban oldjuk és ezt az előzőekben ismertetett módon a kakaó- 30 masszába bevisszük és diszpergáljuk.

Szerkezeti okokból, valamint azért, hogy a pörkölési folyamatot pontosabban végezhessük, az eljárást előnyösen és különösen három egymástól elválasztott fázisban hajtjuk végre, azaz a masszát 35 először folyamatosan három egymásután kapcsolt, de egyformán kialakított vékonyréteges pörkölőbe vezetjük. Az 1. lépcső főként a masszahőmérsékletnek pörkölési hőmérsékletre való emelésére szolgál egyidejű nedvesség- és savmentesítés mellett. A 40

2. lépcsőben a masszát pörkölési hőmérsékleten tartjuk, míg a 3. lépcsőben egy utógázmentesítést végzünk a még visszamaradt, nem kívánatos pörkölési kísérőanyagok elvezetésére és a masszahőmérsékletet le csökkentjük. 45

A találmány szerinti eljárást a következő példán is bemutatjuk.

Kiviteli példa 50

A pörkölendő massza három kezelési lépcsőn történő folyamatos átvezetésére három vékonyréteges pörkölőt kapcsolunk egymásután, mimellett egy-egy pörkölőbői mindenkor alul elvitt masszát 55 egy szivattyú és egy vezeték segítségével felvezetjük a legközelebbi pörkölőhöz.

A berendezés méretei és adatai a következők:

Egy vékonyréteges pörkölő magassága; körülbelül 2 m

Egy vékonyréteges pörkölő átmérője: körülbelül 0,5 m

A rotor mindenkori fordulatszáma: körülbelül 500n/min.

A pörkölendő masszába benyúló leemelő és porlasztó elemek száma körülbelül 90 db/rotor

Egy vékonyréteges porlasztóba befúvandó forró levegő térfogata 4m³/min.

összesen 12 m³/min.

A befúvandó forró levegő hőmérséklete:

1. lépcső körülbelül 120 °C

2. lépcső körülbelül 117°C

3. lépcső körülbelül 80 °C

A beadagolt kakaómassza: körülbelül 1000 kg/h. A massza tartózkodási ideje egy lépcsőben körülbelül 20 sec, összesen körülbelül 1 min.

A beadagolt massza hőmérséklete: körülbelül 80-90 °C.

A készre pörkölt massza hőmérséklete: körülbelül 80-90°C.

Az egész berendezés teljesítményfelvétele beleértve- a forró levegő előállítását, szivattyúkat és egyéb gépeket is körülbelül 70-75 kwh/to.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Eljárás nyers, hántolt, előszárított, tört és aprított kakaóbabból készített kakaóalapmassza, illetve kakaófolyadék folyamatos pörkölésére, amelynek során a folyékony kakaómasszát pörkölés végett vékony rétegben folyamatosan olyan felületre, amely felett a massza halad, visszük és ellenáramban gázzal érintkeztétjük, azzal jellemezve, hogy a vékony masszarétegben súrlódással hőt létesítünk és a massza egy részét állandóan leemeljük a rétegről, majd utána ismét visszaporlasztjuk a rétegbe, amelyhez a réteg hosszában és a visszaporlasztási szakaszon keresztül ellenáramban forró levegő formájában gázt vezetünk, mimellett a masszát egy első fázisban a pörkölési hőmérsékletre melegítjük, utána egy második fázisban pörkölési hőmérsékleten tartjuk és egy utolsó fázisban a massza hőmérsékletét le csökkentjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az első két fázisban a 100—130°C-os forró levegőt a visszaporlasztási tartományon keresztül vezetjük és az utolsó fázisban hőmérsékletét 70—80°C-ra csökkentjük.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a három fázist folyamatos üzemvitel mellett egymástól elkülönítve vitelezzük ki.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási 60 módja, azzal jellemezve, hogy a 70—80 °C-os pörkölendő masszát az első fázisba visszük és az utolsó fázisból is ezen a hőmérsékleten vezetjük el.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a

   65 pörkölendő kakaómasszához, vékony réteggé
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a masszába beviendő vízhez a bevitel előtt oldható mennyiségben redukáló cukrot, előnyösen glukózt és/vagy fruktózt, adunk és azt vízzel együtt visszük be a masszába.

   történő szétterítés előtt, az összsúlyra vonatkoztatva folyamatosan 0,5-1,5 súly % vizet adunk és ezt a vizet az első fázishoz való továbbítás közben erős nyírótérben, homogénen eloszlatjuk a masszában.