Wertvolle Helfer

Zahnradpumpen für die Herstellung von Schokolade

Pharma
Food
Kosmetik
Chemie
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

27.09.2011 Die industrielle Fertigung von Schokolade ist technisch anspruchsvoll. Vom Mahlen, Mischen und Walzen und anderen Arbeitsschritten hängt ihre Qualität ab. Zum Fördern der wertvollen Kakaobutter haben sich beheizte Zahnradpumpen in Edelstahlausführung bewährt.

Anzeige

Entscheider-Facts Für Anwender

  • Das effiziente Abstimmen aller Pumpenbauteile zueinander erfolgt durch technisches Know-How und ermöglicht somit den wirtschaftlichen Einsatz in der Lebensmittelindustrie.
  • Bei der industriellen Herstellung von Schokolade eignen sich beheizte Zahnradpumpen in Edelstahlausführung.
  • Eine beheizte Ausführung ist sinnvoll, damit die gegebene Prozesstemperatur konstant gehalten werden kann und keine Qualitätsunterschiede auftreten können.
  • Die Wärmeltifahigkeit eines Lagers aus gesintertem Siliziumcarbit vermeidet ein Degradieren des Materials.

Es gibt sie in einer schier endlosen Vielfalt und die Hersteller kennen keine Grenzen. Für die süssen Schleckermäuler werden Kombinationen entwickelt, die von normal bis exotisch reichen – Schokolade ist in aller Munde. Das beliebte Genussmittel Schokolade, süße Droge der Hochkulturen Mittelamerikas, hat sich in der letzten Dekade zum Luxus- und Modelebensmittel gemausert. Der Trend zum süßen Genuss in immer neuen Variationen nimmt daher zu. Zurzeit ist die Nachfrage nach Schokoladen mit hohem Kakaoanteil hoch.
Um all dem gerecht zu werden, gibt es die kleinen Helfer im Hintergrund, die das Wertvollste fördern, nämlich die Kakaobutter, die erst die Schokolade zur Schokolade macht und ihr den unglaublichen Geschmack und Schmelz verleihen. Für die Förderung der wertvollen Kakaobutter werden beheizte Zahnradpumpen in Edelstahlausführung Therminox mit Edelstahlwellen verwendet.
Drei Grundsorten – Kakaomasse, Kakaobutter, Zucker und Milchpulver – sind die vier Grundstoffe, aus denen die Schokolade besteht. Indem man sie nach bestimmten Basisrezepten mischt, erhält man die drei Schokoladengrundtypen, die gleichzeitig Ausgangspunkt aller weiteren Produktentwicklungen sind:
dunkle Schokolade (Kakaomasse, Kakaobutter, Zucker, Vanille),
Milchschokolade (Kakaomasse, Kakaobutter, Zucker, Milchpulver, Vanille) und
weiße Schokolade (Kakaobutter, Zucker, Milchpulver, Vanille).

Die Technik bestimmt den Geschmack
Betrachten wir heute die Herstellung der Schokolade, so ist die industrielle Fertigung technisch anspruchsvoll. Soll aus der Kakaomasse Schokolade werden, wird sie, abhängig vom gewünschten Produkt, mit Zucker, gegebenenfalls auch Kakaobutter und Milchprodukten vermischt. Zur Herstellung von Schokoladenmasse wird Kakaobutter nicht nur als Bestandteil der Kakaomasse, sondern auch als reines Fett zugegeben. Kakaobutter wird durch Abpressen von präparierter Kakaomasse gewonnen.
Zunächst werden die Kakaobohnen in einer Brechmaschine grob zerstoßen. Die Schalen des sogenannten „Kakaokernbruchs“ werden mithilfe starker Luftströmungen zur weiteren Verwendung in anderen Industrien abgesaugt. Anschließend wird der noch grobe Kakaokernbruch in speziellen Mühlen zu einer feinen „Kakaomasse“ vermahlen. Die dabei durch Druck und Reibung erzeugte Wärme lässt die in den Bohnen enthaltene Kakaobutter mit einem Anteil von rund 50% schmelzen. Die nun fließfähige Kakaomasse ist farblich sehr dunkel, sie hat einen charakteristischen, starken Geruch und Geschmack und erstarrt allmählich beim Abkühlen. Mit einer Teilchengröße von etwa 100??µm ist sie die Basis für die Herstellung von Schokolade. Ein zarter Schmelz wird aber erst bei einer Teilchengröße von weniger als 25 µm erreicht. Ist die Schokolade zu grob, hat sie einen rauen, sandigen Charakter, sind die Teilchen zu klein, klebt die Schokolade am Gaumen.
Im nächsten Schritt gelangt die Kakaomasse in den Mischer, den sogenannten Mélangeur, wo sie mit den anderen drei Schokoladen-Grundstoffen, nämlich Kakaobutter, Zucker und Milchpulver, sowie den streng geheimen Zutaten der jeweiligen Rezepte, gewichtsgenau dosiert und 30 min lang intensiv geknetet wird.
Der Teig muss den Mischer in einer ganz bestimmten Konsistenz wieder verlassen, wobei der Fettgehalt das Fließverhalten bestimmt, um im nächsten Verarbeitungsschritt optimal gewalzt werden zu können. Im Raffineur wird die Kakaomasse im Zweistufenverfahren zu einer hauchdünnen Schicht gewalzt: Zuerst durch ein Zweiwalzwerk und im Anschluss durch ein Fünfwalzwerk, bestehend aus fünf gekühlten Stahlwalzen, die das Verflüssigen der Masse verhindern. Hierdurch wird die noch recht grobe Schokoladenpaste unter den Druck- und Scherkräften so verfeinert, dass ihre einzelnen Bestandteile von der menschlichen Zunge nicht mehr identifiziert werden können (15 bis 20 µm).
Fast schon als Nebenprodukt entsteht beim Walzen der sogenannte Kakaokuchen. Wird dieser Kakaokuchen gemahlen und gesiebt, entsteht Kakaopulver. Die ebenfalls beim Walzen gewonnene Kakaobutter ist ein sehr wertvolles Fett mit einem ausgeprägten Aroma.
Die Kakaomasse ist im Urzustand noch sehr bitter und herb, da sich die einzelnen Zutaten noch nicht perfekt miteinander verbunden haben. Deshalb wird die Schokolade conchiert, also veredelt. In den sogenannten Conchen wird die Masse erwärmt und stundenlang bewegt. Unerwünschte Aromen verschwinden dadurch, und die Kakaobutter legt sich um die kleinen Schokoladenteilchen. Der Effekt: Die Schokolade schmeckt nicht mehr so bitter, wird sehr cremig und schmilzt regelrecht auf der Zunge
Ein Teil der Kakaomasse wird grossen hydraulischen Pressen zugeführt, die ihr die Kakaobutter weitgehend entziehen. Kakaobutter ist ein edles und wertvolles Fett mit einem ausgeprägten Aroma. Gefiltert und gereinigt ähnelt sie im Aussehen der Tafelbutter, ist aber wesentlich härter. Sie gibt später, zusammen mit der Kakaomasse, der Schokolade die feine Struktur, den schönen Glanz und den delikaten, angenehmen Schmelz.
Für die Herstellung von Schokolade ist die Kakaobutter ein wichtiger Rohstoff. Sie macht erst die Schokolade zur Schokolade und verleiht ihr den Geschmack und den Schmelz. Die Kakaobutter zählt zu den teuersten Pflanzenfetten überhaupt. Auch die kosmetische und pharmazeutische Industrie verwendet Kakaobutter für Schönheitsartikel und für Zäpfchen. Die Kakaobutter macht Schokolade erst zu dem, was sie ist: eine süße Verführung.

Mitentscheidend für die Qualität: die Fördertechnik
Zum Fördern der ebenso teuren wie anspruchsvollen Masse werden Zahnradpumpen verwendet. Den speziellen Anforderungen der Anwendung wird die beheizte Variante in Edelstahlausführung mit Edelstahlwellen gerecht. Die Zahnrad-Wellen bestehen hier bei dieser Auswahl aus härtbarem 1.4112 Edelstahl und bieten eine genügend große Beständigkeit. Eine beheizte Ausführung ist auch deswegen sinnvoll, damit die gegebene Prozesstemperatur konstant gehalten werden kann und keine Qualitätsunterschiede auftreten können. Beim Fördern der Masse vermeidet eine konstante Temperatur das sogenannte Karamellisieren. Denn ein eventuelles Karamellisieren des Zuckers in der Masse könnte bei der Förderung zu Abrieb speziell in den Lagern führen, was in der Lebensmittelindustrie nicht erlaubt ist.
Die Wahl des Herstellers fiel auf ein Lager aus gesintertem Siliziumcarbit, denn dieser keramische Verbundwerkstoff ist nicht nur hoch abrasionsbeständig, sondern seine Wärmeleitfähigkeit unterstützt das Vermeiden von Degradierung des Materials. Als ein lebensmitteltauglicher Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften kann er auch für Reinigungszyklen mit dünnflüssigen Medien gut eingesetzt werden. Ferner dehnt sich Siliziumcarbit über die Temperatur praktisch nicht aus. Aus diesem Grund muss die Bohrung im Lager von Anfang an genügend groß sein, damit das Lager beim Ausdehnen der Welle nicht auf diese aufschrumpft. Dies wird mit anwendungsspezifischen Spielklassen sichergestellt.

Viskosität bestimmt den Prozess

Die Kakaomasse wird im Lager aufgrund der Reibung und der daraus resultierenden Erwärmung, dünnflüssiger. Im Allgemeinen ist bei dünnflüssigen Massen dieser Effekt nicht gravierend. Dennoch: Je höher die Viskosität, umso besser kann man einen stabileren Schmierfilm aufbauen. Dieser Veränderung der Viskosität kann man mit Hilfe von konstruktiven Anpassungen, wie zum Beispiel speziellen Schmiernuten, Lagergeometrien oder Strömungsübergängen, entgegen wirken. Spezifische Spiele, sowohl für die Wellen als auch das Lager, beeinflussen das Erfüllen der Anforderungen positiv. Diese ermöglichen, dass immer wieder „neue“ Masse den rotierenden Teilen zugeführt wird und diese somit stetig geschmiert bleiben. Ein Degradieren von älterem stagnierendem Material und damit der befürchtete Abrieb sind ausgeschlossen. Als Dichtung wird bei den Pumpen eine einfache Gleitringdichtung mit einem Silizium-Gleitring verwendet, die durch eine problemlose Handhabung und durch Zuverlässigkeit im Betrieb gekennzeichnet ist.

 

a

Heftausgabe: Oktober 2011
Bodo Schulte-Ellerbrock, Product Manager Industrial Maag Pump Systems

Über den Autor

Bodo Schulte-Ellerbrock, Product Manager Industrial Maag Pump Systems
Loader-Icon