DE3716227A1

DE3716227A1 - Process for producing cocoa powder agglomerates

Info

Publication number: DE3716227A1
Application number: DE19873716227
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Rapp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1988-12-08

Abstract

The previous procedure for producing cocoa powder agglomerates is not only cost-intensive, but is also associated with considerable risks because of possible dust explosions. Furthermore, the cocoa beans are polluted with very high bacterial counts. It is therefore the object of the invention to further develop the process of the type mentioned in such a way that not only are considerable energy and cost savings achieved as well as removal of the risk of dust explosions, but also a reduction of the bacterial counts is achieved. This object is achieved by the previously broken up cocoa press cake being fed directly to an extruder which, in a first section, disagglomerates the cocoa press cake by shear with addition of water or steam between 1 and 20 % by weight, based on the solids portion and in a following section dries the disagglomerated particles by vacuum degassing and then reagglomerates them by mixing with simultaneous cooling.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kakaopulveragglomeraten. Die beim Abpressen von Kakaobut ter aus Kakao anfallenden Preßkuchen werden üblicherweise auf Brechern vorzerkleinert, wodurch Stückgrößen zwischen 0,5 und 20 mm erhalten werden. Diese Bruchstücke werden dann Stiftmühlen zugeführt, in denen sie desagglomeriert, d.h. zu Pulver zerkleinert werden. Bei diesem Mahlvorgang tritt noch an den Mahlwerkzeugen ein relativ großer Ver schleiß auf, und die hohen Mahltemperaturen bewirken, daß infolge der im Produkt vorhandenen Kakaobutter die Mahl werkzeuge zumindest teilweise verkleben, so daß der Wir kungsgrad des Mahlprozesses sinkt und gleichzeitig die zum Vermahlen benötigte Energie sich erhöht. Darüber hin aus ist die Möglichkeit von Staubexplosionen nie auszu schließen.The invention relates to a method for producing Cocoa powder agglomerates. The one when you press cocoa but Press cakes from cocoa are usually pre-shredded on crushers, resulting in piece sizes between 0.5 and 20 mm can be obtained. These fragments will then fed to pin mills, where they disagglomerate, i.e. crushed into powder. During this grinding process a relatively large Ver occurs on the grinding tools wear out, and the high grinding temperatures cause as a result of the cocoa butter present in the product Glue tools at least partially, so that the we efficiency of the grinding process decreases and at the same time the energy required for grinding increases. Beyond that the possibility of dust explosions can never be eliminated shut down.

Sollen nun aus den desagglomerierten Primärteilchen, also dem in der geschilderten Weise hergestellten Kakaopulver, Agglomerate erzeugt werden, so wurde bisher das Pulver in wässrigen Lösungen dispergiert, woraufhin das Produkt un ter hohem energetischen Aufwand getrocknet wurde. Should now from the deagglomerated primary particles the cocoa powder produced in the manner described, Agglomerates are generated, so far the powder was in dispersed aqueous solutions, whereupon the product un high energy expenditure was dried.

Diese bisherige Verfahrensweise zur Herstellung von Ka kaopulveragglomeraten ist damit nicht nur kostenintensiv, sondern auch aufgrund möglicher Staubexplosionen mit er heblichen Risiken verbunden. Darüber hinaus sind Kakaoboh nen wie die meisten fetthaltigen Trockenfrüchte, bei spielsweise Kokosflocken, Erdnüsse, Sesam, Haselnüsse, mit sehr hohen Keimzahlen belastet, wobei unter dem Be griff "Keime" alle diejenigen mikrobiologischen und bak teriologischen Stoffe zu verstehen sind, die im weite sten Sinne Krankheitserreger darstellen können. Man ist deshalb seit langem bestrebt (DE-OS 34 17 125), die Ge samtkeimzahl solcher Produkte während der Verarbeitung zu Endprodukten zu verringern, und zwar im allgemeinen durch Einwirkung hoher Temperaturen, die die Keime abtö ten. Nun ist bei Kakaobohnen während des Trocknungspro zesses des Kakaokernbruchs vor dem Mahlen und Rösten ei ne beliebige Erhöhung der Heißgastemperatur zur Abtötung der Keime wegen der damit verbundenen, nicht vertretba ren geschmacklichen Veränderung des Kakaos nicht möglich.This previous procedure for the production of Ka Kaopowder agglomerates are therefore not only cost-intensive, but also due to possible dust explosions with it significant risks. In addition, cocoa beans like most fatty dried fruits for example coconut flakes, peanuts, sesame, hazelnuts, loaded with very high bacterial counts, whereby under the Be attacked "germs" all those microbiological and bak teriological substances are to be understood in the broad most senses can represent pathogens. One is therefore has long sought (DE-OS 34 17 125), the Ge total bacterial count of such products during processing to reduce end products, in general by exposure to high temperatures that kill the germs Now with cocoa beans during the drying pro Process of breaking the cocoa kernel before grinding and roasting ne any increase in the hot gas temperature to kill the germs because of the related, unjustifiable not possible to change the taste of the cocoa.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der genannten Art so weiterzubilden, daß nicht nur eine er hebliche Energie- und damit Kosteneinsparung sowie eine Beseitigung des Risikos von Staubexplosionen erreicht werden, sondern auch eine Reduzierung der Keimzahlen, wobei der gebrochene Kakaopreßkuchen wie bisher zunächst desagglomeriert wird, um später wieder agglomeriert zu werden, so daß Kakaopulvergranulate entstehen, die sich leicht lösen lassen.It is therefore an object of the invention, the method of mentioned kind so that not only one he considerable energy and thus cost savings as well as a Eliminated the risk of dust explosions but also a reduction in the number of bacteria, with the broken cocoa press cake as before is deagglomerated to later agglomerate again be, so that cocoa powder granules are formed easy to solve.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs gelöst. Danach ist der Erfindungsvorschlag darin zu se hen, daß der vorgebrochene Kakaopreßkuchen unmittelbar einem Extruder zugeführt wird, der in einem ersten Ab schnitt den Kakaopreßkuchen durch Scherung unter Zugabe von Wasser oder Wasserdampf zwischen 1-20 Gew.%, bezo gen auf den Feststoffanteil, desagglomeriert und in ei nem sich anschließenden Abschnitt die desagglomerierten Teilchen durch Vakuumentgasung trocknet und anschließend durch Mischen unter gleichzeitigem Kühlen wieder agglome riert.This task is performed according to the hallmark of the claim solved. After that the invention proposal is to be found in it hen that the pre-broken cocoa press cake immediately an extruder is supplied, which in a first Ab cut the cocoa press cake by shearing with the addition of water or steam between 1-20 wt.%, bezo conditions on the solids content, deagglomerated and in egg nem the subsequent section the deagglomerated Dries particles by vacuum degassing and then agglome again by mixing with simultaneous cooling riert.

Der wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Gedanke liegt somit in der Erkenntnis, daß der Vorgang des Des agglomerierens des gebrochenen Kakaopreßkuchens sowie des sich anschließenden Agglomerierens nicht in verschie denen Apparaten durchgeführt zu werden braucht, um zu qualitativ hochwertigen Endprodukten zu gelangen, son dern daß hierfür ein Extruder ausreicht, der in einem ersten Abschnitt den gebrochenen Kakaopreßkuchen desag glomeriert und in einem sich anschließenden Abschnitt die desagglomerierten Primärteilchen trocknet und danach zu dem gewünschten Granulat agglomeriert, wobei während dieses Gesamtprozesses verschiedene andere Behandlungen gleichzeitig oder aufeinanderfolgend durchgeführt werden können, die als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfah rens in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind.The essential idea underlying the invention lies in the knowledge that the process of des agglomerating the broken cocoa press cake as well the subsequent agglomeration does not differ which apparatus must be carried out in order to high quality end products, son that an extruder is sufficient for this, which in one first section the broken cocoa press cake desag glomerated and in a subsequent section the deagglomerated primary particles dry and then agglomerated to the desired granules, while during this overall process various other treatments be carried out simultaneously or successively can, which as advantageous embodiments of the procedure rens are characterized in the subclaims.

So lassen sich zu Beginn des Prozesses, also im ersten Abschnitt der Extrudierung, in das Gut enzymatische Lö sungen injizieren, die die Zellverbände bei steigenden Temperaturen zwischen 40 und 60°C anlösen, um später eine bessere Alkalisierung durchführen zu können bzw. um später beim fertigen agglomerierten Produkt eine bessere Löslichkeit zu erzielen. An die Enzymbehandlung kann sich eine Alkalisierung des Gutes anschließen, während sich dieses von 60 bis 120°C erwärmt, wodurch gleichzei tig eine Enzyminaktivierung erfolgt.So at the beginning of the process, i.e. in the first Section of the extrusion, in the Gut enzymatic Lö inject solutions that increase cell aggregates Dissolve temperatures between 40 and 60 ° C to later to be able to carry out a better alkalization or in order to later a better one in the finished agglomerated product To achieve solubility. Enzyme treatment can an alkalization of the goods follow while this heats up from 60 to 120 ° C, whereby at the same time enzyme inactivation occurs.

Bei dem im zweiten Abschnitt des Extruders vor sich ge henden Agglomerationsprozeß läßt sich, gemäß einer wei teren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Lecithin in das Gut injizieren, wodurch eine spätere Dis pergierung der fertigen Kakaogranulate beschleunigt wird.In the ge in the second section of the extruder Based agglomeration process can be, according to a Wei teren embodiment of the method according to the invention, Inject lecithin into the estate, causing a later dis Pergation of the finished cocoa granules is accelerated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeich nung dargestellten Schaubilds, das die Guttemperatur im Extruder in Abhängigkeit von der Verweilzeit im Extruder für die einzelnen Gutbehandlungsarten und -zeiten zeigt, näher erläutert.The invention is based on the in the drawing diagram shown that the temperature of the goods in the Extruder depending on the residence time in the extruder for the individual types and times of treatment, explained in more detail.

Der in Stücke von 0,5 bis 20 mm vorzerkleinerte Kakao preßkuchen wird in den ersten Extruderabschnitt einge führt, in dem durch Einwirkung von Scherkräften auf die Kakaobruchstücke unter Zugabe von Wasser oder Wasser dampf in einem Anteil von 1 bis 20 Gew.%, bezogen auf den Feststoffanteil, das Gut desagglomeriert wird, d.h., zu Pulver zerrieben wird, so daß sehr große Gutoberflä chen geschaffen werden, die für die folgenden Verfah rensschritte optimale Bedingungen schaffen, wie bei spielsweise für die gewünschte Entkeimung. Als Extruder dient eine modifizierte Continua 120 der Firma Werner + Pfleiderer, Stuttgart, wie sie bei der Firma Balin in Istanbul aufgebaut ist.The cocoa pre-shredded into pieces from 0.5 to 20 mm Press cake is inserted into the first extruder section leads in which by the action of shear forces on the Cocoa fragments with the addition of water or water steam in a proportion of 1 to 20% by weight, based on the proportion of solids that are disagglomerated, i.e. is ground to powder, so that very large Gutoberflä Chen created for the following procedure steps create optimal conditions, as with for example for the desired disinfection. As an extruder is a modified Continua 120 from Werner + Pfleiderer, Stuttgart, as they do for the Balin company in Istanbul is built.

Der vorzerkleinerte Kakaopreßkuchen wird im ersten Ab schnitt des Extruders von etwa 20 auf 60°C erwärmt. Da bei wird in das Gut Cellulase als enzymatische Lösung injiziert, und zwar in einer Menge von 1 bis 3 Gew.%, bezogen auf den Feststoffanteil. Die Enzymbehandlung nimmt etwa 20% der gesamten Verweilzeit des Gutes im Extruder in Anspruch.The pre-shredded cocoa press cake is in the first Ab Section of the extruder heated from about 20 to 60 ° C. There at is in the cellulase estate as an enzymatic solution injected, in an amount of 1 to 3% by weight, based on the solids content. The enzyme treatment takes up about 20% of the total residence time of the goods Extruder in use.

An diese Enzymbehandlung, die zur Auflösung der Zell verbände dient, schließt sich während der Desagglome rierung eine Alkalisierung, die der Farbgebung der Ka kaoteilchen bzw. ihrer Verfärbung dient, durch Injek tion einer wässrigen Pottaschelösung an, wobei die Tem peratur des Gutes von etwa 60 auf etwa 120°C steigt. Diese Temperaturerhöhung bringt gleichzeitig eine En zyminaktivierung mit sich, sowie eine Entkeimung des Produkts. To this enzyme treatment, which is used to dissolve the cell serves associations, closes during the desagglome alkalization that matches the color of the Ka Kao particles or their discoloration is used by Injek tion of an aqueous potash solution, the tem temperature of the goods increases from about 60 to about 120 ° C. This temperature increase also brings an En activation of the enzyme with itself, as well as a disinfection of the Product.

Nach der Alkalisierung, die etwa bei 60% der Verweilzeit des Gutes im Extruder abgeschlossen ist und die gleich zeitig den Abschluß der Desagglomerierung bedeutet, wel che - wie erwähnt - unter Zugabe von Wasser oder Wasser dampf stattfindet, die in das Gut die erforderliche Energie in Form von Dissipationsenergie einbringen, ohne daß das Gut dabei erhitzt wird, wird dem Gut durch Vaku umierung das Wasser teilweise wieder entzogen, das Gut also getrocknet, wobei die Temperatur von etwa 120 auf etwa 80°C sinkt, gleichzeitig jedoch noch der Entkei mungsvorgang weiterläuft.After alkalization, which is about 60% of the residence time the goods in the extruder is complete and the same early completion of the deagglomeration means wel che - as mentioned - with the addition of water or water steam takes place, which is necessary in the good Introduce energy in the form of dissipation energy without that the good is heated, the good is vacuum the water was partially removed again, the estate So dried, the temperature of about 120 about 80 ° C drops, but at the same time still in Turkey process continues.

Nach erfolgter Vakuumtrocknung des Gutes, die etwa bei einem Verweilzeitanteil von 85% abgeschlossen ist, er folgt in den verbleibenden 15% der Verweilzeit die Agg lomerierung der desagglomerierten Primärteilchen durch Mischen und Kühlen des Gutes, wobei die Temperatur von etwa 70 auf etwa 40°C sinkt. Während dieses Agglomera tionsprozesses läßt sich Lecithin in das Produkt inji zieren, um die spätere Dispergierung, die beispielswei se bei der Herstellung von Instant-Getränken für deren Löslichkeit eine wichtige Rolle spielt, zu beschleuni gen.After vacuum drying of the goods, which is about a residence time share of 85%, he the agg follows in the remaining 15% of the dwell time lomeration of the deagglomerated primary particles by Mixing and cooling the goods, taking the temperature of about 70 to about 40 ° C. During this agglomera lecithin can be injected into the product adorn to the later dispersion, for example se in the production of instant beverages for their Solubility plays an important role in accelerating gene.

In den verschiedenen Verfahrensstufen lassen sich, je nach Bedarf und gewünschter Qualität des Endproduktes, Zuckerlösungen, Farbstofflösungen, Geschmacksverstärker etc. dem Gut zudosieren.In the different process stages, as required and desired quality of the end product, Sugar solutions, coloring solutions, flavor enhancers etc. to meter the goods.

Das aus dem Extruder austretende Kakaogranulat läßt sich gegebenenfalls zur weiteren Abkühlung, beispielsweise thermischen Stabilisierung, dann noch im Fluidatbett be handeln.The cocoa granules emerging from the extruder can be optionally for further cooling, for example thermal stabilization, then still in the fluid bed act.

Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Herstellung von Kakaopulveragglomeraten beschränkt ist, sondern auch für die Herstellung von Agglomeraten aus Zucker oder anderen Rohstoffen Verwen dung finden kann.It is understood that the method according to the invention not on the production of cocoa powder agglomerates is limited, but also for the production of Use agglomerates from sugar or other raw materials can find.

In jedem Fall bedeutet der Einsatz des Extruders auf grund seiner Fähigkeit zur hohen Auflösung des Gutes und zur Schaffung größter Oberflächen eine wesentliche Kosteneinsparung nicht nur in apparatetechnischer Hin sicht, weil auf die bisherigen Zerkleinerer, Mischer, Rührer, Sprühgranulatoren und weiteren Mischer voll ständig verzichtet werden kann, sondern auch insofern eine Optimierung des Prozesses, als dieser kontinuier lich als "in-line"-Prozeß betrieben werden kann, wobei an jeder gewünschten Stelle Variationen der Prozeßfüh rung möglich sind, indem die Prozeßparameter, wie Tempe ratur, Druck, Verweilzeit, Scherung, Trocknung (Vakuum) und Agglomerierung verändert werden. Generell erhöhen sich dabei Druck und Temperatur während der mechani schen Arbeit beim Scheren des Gutes durch die Extruder schnecke oder -schnecken, wobei jedoch zusätzliche Heiz- oder Kühleinrichtungen in der Schnecke und/oder der Wandung des Extrudergehäuses vorgesehen werden kön nen. Nach einer bestimmten Verweilzeit des Gutes im Ex truder, die durch verschiedene Parameter, wie Fließfä higkeit oder Schneckendrehzahl, gesteuert werden kann, verläßt das Gut den Extruder durch dessen Ausstoßteil oder Mundstück, nachdem es die oben angeführten Verfah rensstufen durchlaufen hat. Die Verweilzeit in den ein zelnen genannten Verfahrensabschnitten ist nicht in je dem Fall mit der in dem genannten Ausführungsbeispiel angegebenen Verweilzeit identisch, sondern läßt sich in den einzelnen Verfahrensabschnitten entsprechend den dort herrschenden Drücken und Temperaturen in Abhängig keit von den für das herzustellende Produkt geltenden Bedingungen in an sich bekannter Weise einstellen.In any case, the use of the extruder means on because of its ability to dissolve the good and essential to create the largest surfaces Cost savings not only in terms of technical equipment view because of the previous shredders, mixers, Stirrers, spray granulators and other mixers full can always be dispensed with, but also insofar an optimization of the process as this is continuous Lich can be operated as an "in-line" process, whereby Variations in the process control at any desired point tion are possible by the process parameters, such as tempe temperature, pressure, residence time, shear, drying (vacuum) and agglomeration can be changed. Generally increase pressure and temperature during the mechani work shearing the material through the extruders snail or snails, but additional Heating or cooling devices in the screw and / or the wall of the extruder housing can be provided nen. After a certain period of time in the ex truder by various parameters, such as flow speed or screw speed, can be controlled, the material leaves the extruder through its ejection part or mouthpiece after following the above procedure has passed through levels. The dwell time in the one individual process sections mentioned is not in each the case with that in the mentioned embodiment specified residence time identical, but can be in the individual process sections according to depending on the prevailing pressures and temperatures of the applicable to the product to be manufactured Set conditions in a manner known per se.

Claims

1. A process for the preparation of cocoa powder agglomerates from pre-crushed cocoa press cake, characterized in that the pre-crushed cocoa press cake is fed directly to an extruder which agglomerates the cocoa press cake in a first section by shearing with the addition of water or water vapor and in a subsequent section the deagglomerated particles are dried by vacuum degassing and then agglomerated again by mixing with simultaneous cooling.

2. The method according to claim 1, characterized records that at the beginning of the deagglomeration the well aqueous enzymatic solutions at temperatures between 40 and 60 ° C in an amount of 1-3 wt.%, be pulled on the solids content, injected.

3. The method according to claim 2, characterized records that as an aqueous enzymatic solution in particular cellulase is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the temperature of the Good is increased to 60-120 ° C and for alkalization water with simultaneous enzyme inactivation Alkali solutions are injected.

5. The method according to claim 4, characterized records that in particular as an aqueous alkali solution special potash is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that to promote the Disagglomeration without overheating the good, the dissi water or water vapor in an amount of 1-20% by weight, based on the solid proportion of substance, is injected.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that during the agglomeration ration process to improve later disper gation of the goods, especially for the production of In stant drinks, lecithin is injected.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that during the extru sion sugar solutions are added to the estate.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that during the extru Sion dye solutions are added to the good.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that during the extru sion can be added to the gut flavor enhancer.