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04.07.2011

Fachartikel: Zahnradpumpen für die süße Versuchung oder die kleinen Helfer der Maître de Chocolatier

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.


Bild: Maag Pump Systems


Der Trend zum süßen Genuss in immer neuen Variationen nimmt daher zu. Zurzeit ist die Nachfrage nach Schokoladen mit hohem Kakaoanteil hoch.

Um den Geschmack der Konsumenten zu treffen, werden je nach Region unterschiedliche Schokoladen entwickelt. Barry Caulbaut, der weltweit größte Hersteller von hochwertigen Kakao- und Schokoladenprodukten – von der Kakaobohne bis zum edelsten Fertigprodukt, entwickelt zurzeit Schokoladen, die selbst bei hohen Temperaturen nicht in der Hand, sondern erst im Mund schmelzen. A point – sozusagen. Aber auch kalorienreduzierte Schokoladen sind ein Thema der Szene. Nicht umsonst ist Schweizer Schokolade so weltberühmt. Das verdankt sie den Schweizer Schokoladenpionieren Daniel Peter und Rodolphe Lindt. Daniel Peter kreierte vor über 100 Jahren die erste Milchschokolade und Lindt erfand das Verfahren „Conchieren“, welches der Schokolade ihre Cremigkeit verleiht.

Auf die Kakaobutter kommt es an
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 Pumpen von Maag Pump Systems in Edelstahlausführung therminox mit Edelstahlwellen verwendet.

Der Luxus der Azteken
Beginnen wir kurz mit dem Ursprung der Schokolade: Die Erfolgsgeschichte der Schokolade startete schon sehr früh. Bereits vor über 3500 Jahren kannten die Maya die Kakaofrucht. Als „Frucht der Götter“ – kurz auch Götterspeise (Theobroma cacao) wurde sie bekannt. Die Azteken gaben dem mit kaltem Wasser vermischten Kakaogetränk den Namen: Xocolatl, dass sich von Xócoc = „bitter“, atl = „Wasser“; also „bitteres Wasser“ oder „Kakaowasser“ ableiten lässt und von dem unser heutiges Wort Schokolade entstammt. Dieses Genussmittel galt bereits damals als berauschend und aphrodisierend und war nur Adeligen vorbehalten. Die Kakaobohnen erlangten einen derart hohen Stellenwert, dass sie sogar als Zahlungsmittel eingesetzt wurden.

Aus der Neuen Welt in die Alte Welt
Mit der Entdeckung Amerikas durch Christof Columbus kam der „Wundertrank“ nach Europa. Zunächst an den spanischen Hof. Von da aus verbreitete sich das Getränk, welches dann mit Rohrzucker und Honig gesüßt wurde, schnell über sämtliche Königreiche der Alten Welt aus. Zwei Faktoren begünstigten die Verbreitung von Schokolade im 18. und 19. Jahrhundert als Massenware für die breite Bevölkerungsschicht: Die richtige Technik plus neue Beschaffungsmöglichkeiten. Einerseits gelang es durch die richtige Technik, die Pressung des Kakaos und die anschließende Vermahlung zu Kakaopulver zu verbessern. Andererseits erlaubte der Einsatz von günstigerem Kakao aus Amazonien, damals im Einflussbereich der Kolonialmächte Portugal und Spanien, eine breitere Beschaffung. Die Erfindung der Pressung, bei dem die Kakaobutter vom Kakao getrennt wird, und das Mahlen gehen auf den Holländer Coenraad Johannes van Houten (1801-1887) zurück.

Schokolade kann in geringen Mengen vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen schützen.
(Bild: © iStockphoto)



Schokolade kann den Blutdruck senken
Schokolade senkt den Blutdruck, schützt vor Herzinfarkten und Schlaganfällen, so eine deutsche Studie. Allerdings seien nur kleine Mengen von zirka sieben Gramm am Tag gesund. Für die Studie hatten die Forscher des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung in Potsdam über 19.000 Freiwillige über einen Zeitraum von acht Jahren untersucht. Ergebnis: Personen, die im Schnitt etwa sieben Gramm kakaohaltige Schokolade am Tag verzehrten, hatten ein um fast 40 Prozent verringertes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, so die Wissenschaftler. Das Risiko für einen Schlaganfall sank bei ihnen um die Hälfte, das für einen Herzinfarkt um fast 30 Prozent. "Schokolade ist für ihren blutdrucksenkenden Effekt bekannt", meint Studienautor Brian Buijsse und empfiehlt besonders Schokolade mit einem hohen Kakaoanteil. Denn der Grund für den Gesundheits-Effekt stecke im Kakao: Dieser enthält den Stoff Flavanol, der sich günstig auf den Blutdruck auswirke. Generell wirken die Inhaltsstoffe von Schokolade anregend und stimmungsaufhellend. Nicht umsonst verfügten daher die GIs im Zweiten Weltkrieg über eine Tagesration Schokolade. Bitterschokolade mit einem hohen Kakaoanteil hat zudem eine antioxidative Wirkung und schützt dadurch unsere Herzgefäße. Wie immer gilt: Auf die richtigen Dosis kommt es an.

Das Einmalseins der Schokoladen-Produktion
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)
  • Weiße Schokolade (Kakaobutter + Zucker + Milchpulver + Vanille)

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.

Mahlen, Mischen, Walzen
Zunächst werden die Kakaobohnen in einer Brechmaschine grob zerstoßen. Die Schalen des sog. „Kakaokernbruchs“ werden mittels starker Luftströmungen zur weiteren Verwendung durch andere 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 (Anteil von ca. 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 ca. 100 mµ ist sie die Basis für die Herstellung von Schokolade. Ein zarter Schmelz wird erst bei einer Teilchengröße von weniger als 25 mµ (tausendstel mm) 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 „Mélangeur“, wo sie mit den anderen drei Schokoladen-Grundstoffen Kakaobutter, Zucker und Milchpulver, sowie den streng geheimen Zutaten der jeweiligen Rezepte, gewichtsgenau dosiert und 30 Minuten 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 mµ).

Fast schon als Nebenprodukt entsteht beim Walzen der sog. „Kakaokuchen“. Wird dieser Kakaokuchen gemahlen und gesiebt, entsteht Kakaopulver. Die ebenfalls beim Walzen gewonnene Kakaobutter ist ein sehr wertvolles Fett mit einem ausgeprägten Aroma.

Conchieren - Schokolade veredeln
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“, was veredeln bedeutet. 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. Das geniale Verfahren entwickelte Rodolphe Lindt übrigens bereits im Jahre 1879, fünf Jahre nachdem Daniel Peter die Milchschokolade erfand.

Auf den Schmelz kommt es an
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.

Zauberwort: Kakaobutter
Für die Herstellung von Schokolade ist die Kakaobutter ein wichtiger Rohstoff. Sie macht erst die Schokolade zur Schokolade und verleiht ihr den unglaublichen Geschmack und 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.

Lebensmitteltechnik auf höchstem Niveau: Beheizte therminox-Pumpen von Maag Pump Systems in Edelstahlausführung TX mit Edelstahlwellen (Bild: Maag Pump Systems)


Fördertechnik Swiss-made
Zum Fördern der ebenso teuren wie anspruchsvollen Masse werden Zahnradpumpen von Maag Pump Systems 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 sog. 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 von Maag fiel auf ein Lager aus gesintertem Siliziumcarbit, denn dieser keramische Verbundwerkstoff ist nicht nur hoch abrasionsbeständig, sondern seine Wärmeleitfähigkeit unterstützt die Vermeidung von Degradierung des Materials. Als ein lebensmitteltauglicher Werkstoff mit guten Notlaufeigenschaften ist er auch für Reinigungszyklen mit dünnflüssigen Medien gut einsetzbar. Ferner dehnt sich Siliziumcarbit über die Temperatur praktisch nicht aus. Daher muss die Bohrung im Lager von Anfang an genügend groß sein, damit das Lager beim Ausdehnen der Welle nicht auf diese aufschrumpft, welches mit anwendungsspezifischen Spielklassen sichergestellt wird.

Viskosität bestimmt den Prozess
Die Kakaomasse wird im Lager, aufgrund der Reibung und der daraus resultierenden Erwärmung, dünnflüssiger. Im Generellen 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 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 Pumpen von Maag eine einfache Gleitringdichtung mit einem Silizium-Gleitring verwendet, die durch eine einfache Handhabung und durch Zuverlässigkeit im Betrieb besticht.

Fazit
Das effiziente Abstimmen aller Pumpenbauteile zueinander erfolgt durch ein tiefes technisches Know-How und ermöglicht somit den wirtschaftlichen Einsatz von Zahnradpumpen in der Lebensmittelindustrie – und das gilt natürlich auch für den Maître de Chocolatier.



Infobox 1: Hintergrundinformation EU-Recht:
Im Zuge der Gesetzanpassungen innerhalb der Europäischen Union wurde auch die Gesetzlage im Bereich der Schokoladenproduktion integriert. Im März 2000 erließ der Europäische Rat eine Verordnung „über Kakao- und Schokoladenerzeugnisse für die menschliche Ernährung“. Die wichtigste Änderung betrifft den Zusatz von anderen pflanzlichen Fetten, was zuvor schon in mehreren europäischen Ländern möglich war. Nun dürfen auch deutsche Hersteller bis zu 5% des Kakaobutteranteils durch andere pflanzliche kakaobutteräquivalente Fette ersetzen (z.B. Palmöl, oder Mangokern). Dabei muss das Etikett auf dem Schokoladenartikel genaue Auskunft über die Zutaten machen: Wurden kakaobutteräquivalente Fette verwendet, so muss dies auf Vor- und Rückseite der Verpackung sichtbar gekennzeichnet sein.

Nicht nur dass andere pflanzliche Fette günstiger sind als die vergleichsweise teure Kakaobutter – sie haben auch positive Auswirkungen auf a) die Haltbarkeit und b) den Schmelzpunkt der Schokolade:

a) Kakaomasse, Kakaobutter und Zucker sowie bedingt auch Milchpulver und Kondensmilch sind nur einer langsamen Alterung unterworfen. Somit gehört Schokolade zu den dauerhaften Lebens- und Genussmitteln. Ideale Aufbewahrungsbedingung ist zwischen 10° und 18°C, geschützt vor Licht, Feuchtigkeit und Fremdgerüchen. Bei zu langer Lagerung leiden zwar Aroma und Aussehen, jedoch ruft eine solche Schokolade keine gesundheitlichen Schäden hervor. Der manchmal auftretende weißliche, aber absolut unschädliche Belag tritt bei zu warmer Aufbewahrung auf und beruht auf dem Austreten der Kakaobutter. Je nach Zusammensetzung haben Schokoladen eine Mindesthaltbarkeit von bis zu 12 Monaten, dunkle Schokolade sogar bis zu 15 Monaten. Pralinen mit Füllungen „altern“ naturgemäß rascher, Spirituosen verdunsten, und Schokolade mit Füllungen aus frischer Sahne müssen innerhalb weniger Tage verzehrt werden.

b) Schokolade herzustellen, die an heißen Sommertagen nicht schmilzt, ist technisch kein Problem. Nur müsste eine solche Schokolade gekaut werden, da sie auch im Mund nicht mehr schmelzen würde, was den eigentlichen Schokoladengenuss empfindlich beeinträchtigen würde.

Kritiker dieser neuen EU-Verordnung führen ins Feld, dass bei dem Einsatz von kakaobutteräquivalenten Fetten die Qualität der Schokoladenprodukte sich verschlechtern würde. Der verminderte Verbrauch von Kakaobohnen würde sich auch auf den Kakaopreis niederschlagen und damit auch auf die Gehälter der Bauern.



Infobox 2: Wussten Sie es?
Mit einem jährlichen Verbrauch pro Kopf von fast 12 Kilogramm Schokolade liegen die Schweizer weltweit an der Spitze. Deutschland rangiert übrigens auf Platz 2 mit 11,4 Kilogramm, während die Japaner mit 2,2 Kilogramm Verbrauch pro Kopf und Jahr unter den Industrienationen quasi zu den Verweigerern der Schokolade zählen.




Autor:
Bodo Schulte-Ellerbrock
Product Manager Industrial, Maag Pump Systems AG

Quelle: Maag Pump Systems

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