Opis patentowy opublikowano: 15.04.1978 95492 MKP A23g 1/18 Int. C1.2A23GJ/18 7 . : -,.Ni a U;.-.,:'" '-.centowego hw -ii r/t--,:!:;; Lt^ij Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Maschinenfabrik J.S. Petzholdt Frankfurt n/Me¬ nem (Republika Federalna Niemiec) Sposób usuwania niepozadanych substancji zapachowych lub smakowych przy ciaglym wytwarzaniu masy kakaowej lub masla kakaowego oraz urzadzenie do usuwania niepozadanych substancji zapachowych i smakowych przy ciaglym wytwarzaniu masy kakaowej lub masla kakaowego Wynalazek dotyczy sposobu i urzadzenia do usu¬ wania niepozadanych substancji zapachowych lub smakowych przy ciaglym wytwarzaniu masy kaka¬ owej lub masla kakaowego.Podczas prazenia kakao powstaja jednoczesnie oprócz pozadaoego zapachu, takze, niepozadane sklad¬ niki smakoiwe i zapachowe, które dla uzyskania smakowo wysokowartosciowego produktu, jak mas¬ sa czekoladowa lub maslo kakaowe, musza byc u- sumiete w odpowiedni spo^b i przy zastosowaniu odpowiedniego urzadzenia.Znanymi tego rodzaju sposobami jest przy pro¬ dukcji czekolady konszowanie, a przy wytwarza¬ niu masla kakaowego odwanianie. Procentowa za¬ wartosc wody w masie kakaowej odgrywa decydu¬ jaca role tak w procesie prazenia, jak równiez w nastepnych etapach obróbki przy nadawaniu sma¬ ku. Podczas gdy w procesie prazenia zawartosc wo¬ dy w masie kakaowej nie powinna przekraczac o_ kreslonego procentu aby zapobiec twoirzeniu sie niepozadanych skladników zapachowych, to w na¬ stepnych etapach obróbki pozadana jest wieksza zawartosc wody w prazonej masie kakaowej, po- mdiekajd jako srodka do oddestylowania niepozada¬ nych skladników smakowych i zapachowych.Znane urzadzenia do usuwania niepozadanych substancja zapachowych, przy ciaglym wytwanzaniu (masy kakaowej i masla kakaowego zawieraja do tego celu co najmniej jeden napowietrzacz lub pa¬ rownik prózniowy, który jest polaczony ze zbiooii- kiem zasilajacym w wode za pomoca pompy dozu¬ jacej, która od stromy dozujacej, przed lub za po¬ mpa zasilajaca jesit polaczona z przewodem zasi¬ lajacym.Z drugiej strony podwyzszoina zawartosc wody w masie kakaowej zwiazana jest z silnym wzros¬ tem lepkosci, kjtóra tak dalece utrudnia nastepne etapy obróbki czyli mieszania, walkowania i kom- szowania, ze pobór energii wzrasta nieproporcjo¬ nalnie, wzglednie wywiera znaczny negatywny wplyw na przepustowosc lub czas spustu.Na podstawie badan i z samego procesu praze¬ nia wiadomo, ze za pomoca wody i odpowiedniej obróbki, prazenie, napowietrzanie, mozliwe jest cal¬ kowite usuniecie zapachów nawet do tego stopnia, ze takze pozadany zapach kakao straci na inten¬ sywnosci. Nie zastosowano jednak jeszcze w prak¬ tyce sposobów, polegajacych na swiadomym doda¬ waniu wody do prazenia a mianowicie dlatego, ze obawiano sie nieuimiarkowanego wzrostu poboru energii i nie udalo sie rozprowadzic wody w masie za pomoca zwyklego mieszania.Celem wynalazku jest unikniecie powyzszych niedogodnosci przez opracowanie sposobu i urza¬ dzenia, które obok wprowadzania wody, sluzacej jako srodek do usuwania szkodliwych zapachów, uimozliiwialoiby zmniejszenie czasu trwania nastep¬ nych etapów obróbki, w szczególnosci konlszowanfia masy czekoladowej i dzieki temu takze zmmiejsizenJie poboru energii. Zadanie to zostalo rozwiazane sposo^ 9549295492 3 bem wedlug wynalazku talk, ze do utrzymywanej w stanie plynnym i ciagle tloczonej masy dodaje sie nieprzerwanie wode i woda ta emulguje sie z maisa podczas dalsizego transportu, po czym zemul- gowana mase rozklada sie na cienka warstwe i przy 5 stalym zbieraniu masy z warstwy i ponownym jej rozkladaniu, odgazowuje sie ja przez napowietrza¬ nie lub za pomoca wytwarzania prózni.Decydujacym jest wiec przy tym mieszanie do¬ datkowej wody do stale tloczonej masy, dokladne io rozprowadzenie wody przez emulgowanie podczas transportu i ukladanie zemulgowanej masy w po¬ staci cienkiej warstwy oraz usuwanie ityoh dodatko¬ wych ilosci wody ze szkodliwymi zapachami przez intensywne naipowietirzanie, lub iw przypadku masla l5 kakaowego, przez dzialanie obnizonego cisnienia.Odnosnie ilosci dodawanej wody nie mozna po¬ dac dokladnych granic. Z uwagi na zalezny od ilos¬ ci dodanej wody wzrost lepkosci, uzalezniony od tego pobór mocy dla poruszania masy i odpedza- 20 nia wody z masy, uwaza sie za odpowiednie doda¬ wanie wody w ilosci okolo 0,5—1,5% w odinliesdeniu do calej przeplywajacej masy. Próby sprawdzajace wykazaly, ze masa kakaowa, przerobiona wedlug siposobu wedlug wynalazku, ,w porównaniu z masa 25 nieobrobiona, wykazuje wyrazne zlagodzenie cierp¬ kiego smaku i wzmocnienie typowego dla kakao za¬ pachu. Podczas prób sprawdzajacych Okazalo sie równiez, ze przykladowo powtórny dodatek wody, tego samego rzedu wielkosci, do juz w taki sam 30 sjposób obrobionej masy, prowadzi z pewnoscia do przekroczenia optimum smakowego, to znaczy o- róbka taka wywoluje juz splycenie zapachu.Zastosowanie wymienionych etapów procesu przy ciaglym tloczeniu masy, ma pod tym wzgledem do- 35 niosle znaczenie, poniewaz dodatek wody podczas ruchu wsadu wymaga nieproporcjonalnie dluzsze¬ go czasiu dla dokladnego rozprowadzenia wody, przy czym czas ten sprzyja zwiazanemu ze wzrostem lepkosci procesowi pecznienia. Ciagle dodawanie 40 wody podczas ciaglego tloczenia masy, co z uwagi na s/tosainkoiwo niewielkie ilosci wody okreslic moz¬ na raczej jako wstrzykiwanie, okazalo sie korzyst¬ ne, poniewaz oczywiscie przy zachowaniu ciaglosci, najmniejsze ilosci wody doprowadzane sa do coraz 45 mniejszych ilosci masy, przez co male ilosci emul¬ guja sie bezposrednio i przy silnym natezeniu prze¬ plywu przeplywac moga z optymalnym efektem.Dla realizacji poszczególnych etapów sposobu sa do dyspozycji znane urzadzenia, przy czym do pra- 50 cy ciaglej stosowac mozna znane mieszarki i wy¬ parki warstewkowe.Zwykle do procesu emulgowania stosuje sie tak zwana statyczna mieszarke wedlug opisu patento¬ wego RFN nr 2 130134, do odgazowywania zas — 55 urzadzenie wedlug opisu patentowego RFN nr 1 557- 184.Mieszarka wedlug opisu patentowego RFN nr 2130134 posiada dokladnie okreslona przepusto¬ wosc i przeznaczona jest do bardzo dokladnego mie- 60 szania wody, dodawanej do masy kakaowej, a u- rzadzenie wedlug opisu patentowego RFN nr 1 557 184 pracuje równiez ze stala wydajnoscia cienkiej warsfcwy, przy czym specjalnie udoskonalone ele¬ menty powoduja zbieranie masy z warstwy i od- es rzucanie jej na powierzchnie nosna warstwy, tak ze stworzone sa bardzo dobre warunki dla inten¬ sywnego odgazowywania albo przez napowietrza¬ nie albo przez wytwarzanie prózni, w szczególnosci przy odpowiedniej obróbce masla kakaowego. W urzadzeniu do masy kakaowej ogrzane powietrze doprowadzone jest przez wklesly wirnik do prze¬ strzeni pierscieniowej pomiedzy stator i warnik, przy czym powietrze znajdujace sie w ruchu zwrot¬ nym pociaga z dolu do góry wzburzone czasteczki masy po czym odproiwadzane jest wraz ze szkodli¬ wymi zapachami i wilgocia.Przy obróbce masla kakaowego wewnaitrz urza¬ dzenia wytwarzana,, jest próznia .celem ziintensyfii-. kowania procesu parowania wody.. Wytwarzanie prózni zalecone jest w tym przypadku dlatego, ze atmosfera podczas obróbki masla kakaowego po¬ winna byc pozbawiona ftlenu, aby zapobiec niepoza¬ danym przemianom tluszczu.Zgodnie z wynalazkiem urzadzenie do usuwania niepozadanych substancji zapachowych, przy ciag¬ lym wytwarzaniu masy kakaowej lub masla kakaoi- wego majace co najmniej jeden napowietrzacz lub parownik prózniowy, który jest polaczony ze zbior¬ nikiem zasilajacym w wode za pomoca pompy do¬ zujacej, która od strony dozujacej, przed lub za pompa zasilajaca, jest polaczona z przewodem za¬ silajacym, charakteryzuje sie tym, ze do utrzymy¬ wania w stanie plynnym i emulgowania masy z woda ma mieszarke utworzona z wiekszej liczby komór polaczonych kolejno zgodnie z kierunkiem przeplywu masy, które sa polaczone ze soba kana¬ lami doprowadzajacymi, przy czym poszczególne komory maja ksztalt podwójnego stozka, a kanaly laczace sa umieszczone stycznie przy wlocie lub wylocie poszczególnych komór, w wyniku czego sasiadujace komory polaczone sa ze soba przemien¬ nie wzgledem kierunku przeplywu masy na odcinku o naj,wiekszym przekroju, a nastepnie na odcinku o najmniejszym przekroju.Urzadzenie do napowietrzania lub naparowywa¬ nia cienkiej warstwy ma pionowo usitawiiona rure z doplywem i odplywem masy, przy czym w rurze znajduje sie umieszczony wspólosiowo obrotowy wal z elementami odwirowywuljacyimd, rozmieszczo¬ nymi pietrowo, które wraz z wewnetrznymi scian¬ kami rury ograniczaja cylindryczna przestrzen pierscieniowa dla przeplywu masy z góry na dól i odwirowywania masy od scianek rury, przy czym konce nasadki elementów odwirowywujacych i lusz¬ czacych, polaczone kanalami z otworami natrysko¬ wymi wskazuja, które otwory natryskowe naprze¬ ciwko konców nasadek luszczacych posiadaja izminiejszony odstep od walu lub osi rury.Przedmiot wynalazku jest uwadoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie poszczególne czesci skla¬ dowe urzadzenia, fig. 2 — przekrój mdeszarki, fig. 3 — schematycznie, przekrój urzadzenia do napo¬ wietrzania cienkiej iwanstwy, fig. 4 — przekrój po¬ ziomy urzadzenia Wzdluz linii II—II na fiig. 3.Urzadzenie sklada sie z przewodu zasilajacego 1, naczynia zasilajacego 2, naczynia odbierajacego 3, pompy tloczacej 4, mieszarki 5, urzadzenia do na¬ powietrzania cienkiej warstwy 6, naczynia zapa-95492 sowego 7 z woda i pompy dozujacej 8. Kierunki tloczenia masy i wody oznaczono na rysunku strzal¬ kami. Linda przerywana na tym rysunku docho¬ dzaca za pompa zasilajaca 4 do przewodu 1 za¬ znaczono, ze dodatkowe dozowanie wody nas/tepo- 5 wac moze takze za pampa zasilajaca 4. Naczynia zasilajace 2 i odbierajace 3 skonstruowane sa jako pnzesiuwme zbiorniki masy, z mozliwoscia ich przylaczania do przewodu zasilajacego 1. Pompa dozujaca 8 i zasilajaca 4 moga stanowic zwykle 10 pompy. Mieszarka statyczna 5 nie wymaga napedu silnikowego, poniewaz masa tloczona przez pompe 4 jest przez nia przetlaczana.Mieszarka statyczna 5 sklada sie z komór 9 i przewodu laczacego 10, krazka 13 zamykajacego 15 krazM pojedyncze 14, w których wydrazone sa stozki sciete jako polówki pojedynczych komór.Licz¬ bami 11 i 12 oznaczono wieksze i mniejsze prze¬ kroje komór mieszania. Krazki 13 i 14 tworza po zestawieniu i odpowiednim zamocowaniu obudowe, 20 do której przez przewody doprowadzajace 15 do¬ prowadza sie pod cisnieniem mieszany surowiec, który po przejsciu przez poszczególne komory 9 o- puszcza je przez przewód odplywowy 16. Miesza¬ ny surowiec wplywa do komory 9 najpierw w oto- 25 reb mniejszego przekroju 12 i opuszcza ja w obre¬ bie wiekszego przekroju 11, zdazajac do nastepnej komory 9, w której ten przebieg powtarza sie.Urzadzenie do narxwietrzania sklada sie z rury 17, która moze byc otoczona plaszczem wodnym 18 30 i walu 19 umieszczonego koncentrycznie do rury.Wal moze byc wydrazony w srodku. W dolnej prze¬ strzeni w skosnym wylocie 20 znajduje sie rura 17 dla wylotu obrabianej masy. Elementy napedowe walu 19 moga byc umieszczone w cokole maszyny. 35 Plynna mase prowadzi sie przez przewód dopro¬ wadzajacy np. w rynnie przelewowej, z której przy odpowiednim doplywie masy przez krawedz prze¬ lewowa, przelewa sie w postaci cienkiej warstwy na scianki wewnetrzne rury.17. ** Na sciance wewnetrznej rury 17 przesuwaja sie stale ze stosunkowo duza szybkoscia umieszczone rozdzielnie wzdluz obwodu wydrazonego walu 19 elementy luszczace i odwiirowywujace 23, kjtóre roz¬ mieszczone sa pietrowo jeden nad drugim na calej « 45 dlugosci walu 19. Elementy 23 maja na powierzch¬ ni czolowej nasadki zgarniajace 24 a na ich dolnej poziomej powierzchni otwory natryskowe 25, które przesuniete sa paramiendowo do wewnatrz w sto¬ sunku do krawedzi zewnetrznej nasadiki zigarnia- 50 jacej 24. Taka konstrukcja powoduje, ze masa ply¬ naca w dól w postaci cienkiej warstwy wzdluz scianek wewnetrznych rury 17, zabierana jest przez nasadki zgarniajace 24 i tloczona w wyniku pow¬ stajacego cisnienia spietrzenia zgodnie z kierun- 55 kliem strzalki 26 przez kanal 27 do umieszczonego z dolu otworu natryskowego 26 a stamtad jest znów rzucana na scianki wewnetrzne rury 17, przy czym czasteczki masy zanim trafia na scianki irury 17 (pokonuja w przyblizeniu spiralna droge. W wyni- 60 ku takiego procesu, masa jest stale zdejmowana ze scianek ruTy 17 i tloczona coraz nizej na scianki wewnetrzne rury 17, co zwiazane jest ze stalym mieszaniem, rozdzielaniem i przemieszczaniem warstw masy a takze z intensywnym napowietrza- « niem, poniewaz powietrze zasysane jest ciagle po- iprzez cylindryczna przestrzen piersoieniowa lub do niej wtlaczane. Urzadzenie przystosowuje sie do napowietrzania przez kazdorazowe podlaczenie kol¬ paka ssacego z dmuchawa lub w przypadku sto¬ sowania prózni — przez uszczelnienie, przy czym wylot masy musi byc wtedy zaopatrzony w sluze.Zalety wynalazku ilustruja przytoczone nizej wy¬ niki przepBxywadzonych prób porównawczych, przy czym piróba A przeprowadzona zostala z zastoso¬ waniem urzadzenia do napowietrzania cienkiej warstwy 6 lecz bez wprowadzania dodatkowej wo¬ dy, podczas gdy przy próbie 8 dodawano wode i emulgowano ja za pomoca mieszarki 5.Jako produkt wyjsciowy stosowano mase kaka¬ owa bedaca mieszanka trzech róznych gatunków kakao, prazonego konwencjonalnie i mielonego do ziarnistosci 70^-90 nm.Badany byl: a) wplyw czasu przebywania przy jednorazowym lub wielokrotnym4 przejsciu warstwy masy przez urzadzenie do napowietrzania na jakosc produktu, b) wplyw dodatkowego nasycania woda masy ka¬ kaowej przed wejsciem do urzadzenia do napo¬ wietrzania na wlasnosci materialowe i sensoryczne produktu.W obydwu próbach A i B przepustowosc urza¬ dzenia wynosila 660 kg/h pirzy sredniej temperatu¬ rze masy okolo 80°C. Temperatura masy na wejs¬ ciu urzadzenia do napowietrzania wynosila oikolo 65°C. Sredni czas przebywania masy pirzy jedno¬ razowym przejsciu przez urzadzenie do napowie¬ trzania wynosil okolo 2 minut.Próba A. Ta sama masa kakaowa zostala trzy¬ krotnie przepuszczona ptrzez uarcadzende do napo¬ wietrzania cienkiej warstwy, przy czym osiagnieto nastepujace wyndiki: zawartosc wody w masie wyj- oiowej — 1,51% wagowych, wzgledna zmiana za¬ wartosci wody w czesciach wagowych wartosci wyjsciowej po jednym przejsciu z 1,51% na 0,62% tj. o 58,2%, po dwóch przejsciach z 0,63% na 0,47% tj. o 6,9%, po trzech zas przejsciach z 0,47% na 0,38% tj. o 5,95%.Obnizenie zawartosci niepozadanych substancji stanowiacych lotny material zmienia sie w przy¬ blizeniu w takim samym stosunku co ubytek wody.Ocena sensoryezna: usuwanie niepozadanych skladników zapachowych i smakowych jest naj¬ bardziej wydajne przy pierwszym przejsciu przez urzadzenie do inapowietrzania, przy czym wybitnie wzmacnia sie typowy zapach kakao. Przy drugim przejsciu osiaga sie zgodny z wymaganiami smak typowy dla kakao. Przy trzecim przejsciu nato¬ miast zanotowano znaczne pogorszenie sie smaku masy kakaowej. Drugie przejscie dalo wiec w przy¬ jetych warunkach optymalny smakowo wynik.Próba B. Ta sama masa wyjsciowa co w pró¬ bie A zostala w mieszarce statycznej wzbogacona« o okolo 0,5% N20 do urzadzenia do napowietrzania.W wyniku uzyskuje sie zmiane wzgledna zawar¬ tosci wody w procentach wagowych wartosci wyjs¬ ciowej z 2,0% na 0,49%, tj. o 75,5%. 2) Ta sama masa wyjsciowa co w próbie A zo¬ stala jak pop^ednio wzbogacona o okolo 1,0% H^7 95492 8 (z 1,51% do 2,5%) i dostarczona do urzadzenia do najpowietrzainla cienkiej warstwy.W wyniku uzyskuje sie wzgledna zmiane zawar¬ tosci wody iw procentach wagowych wartosci wyjs¬ ciowej z 2,5% oa 1,16% tj. o 53,6%. a Ocena sensoryczna: zawartosc niepozadanych skladników zapachowych i smakowych ulegla przy obydwu próbach znacznemu zmniejszeniu.Ocena sensoryczna wykazala w próbie BI iznacz- 10 ne zlagodzenie solnie cderpMegD sonalku i nasnlenie aromatu typowego dda kakao. Przy próbie B2 natomiast optimum smakowe zostalo juz .nieznacz¬ nie praeferoezone.Dodatek wody w granicach od 0,5 do 1% jest 15 wiec, odnosnie poprawy smaku, przyblizonym ekwi¬ walentem obróbki wedlug próby A (2 przejscia). W praktyce znaczy to, ze przy metodzie B zdolnosc wytwórcza jest dwukrotnie wyzsza w stosunku do metody A (2 przejscia) co powoduje, ze dla tej sa- 20 mej wydajnosci oszczedza sie polowe kosztów in¬ westycyjnych. Poniewaz calkowity pobór energii w obydwu próbach w przyblizeniu taki sam, koszt zuzycia energii w przypadku próby B jest w przyblizeniu o polowe 25 nizszy. PL