Studiengang Lebensmitteltechnologie WS 2011/12
Bachelor-Arbeit:
Anwendung des Grobconchier-Verfahrens zur
Herstellung von Zartbitterschokolade
Angefertigt von: Christian Schinko
Betreuer: Prof. Dr. S. Bolenz Prof. Dr. T. John
Abstract
The aim of this bachelor thesis is manufacturing a dark chocolate by application of coarse conching technology, followed by refining with an agitated ball mill.
These samples should be compared by technological parameters with a chocolate of same formulation made by traditional process. Compared parameters retrieve from rheological characteristics and the analysis of laser light scattered particle size.
A second aim is attempting the simulation of influence from vortex chamber by using pre-grinded sugar at a lab-scale conche.
Inhaltsverzeichnis
1 Zielsetzung 5
2 Stand der Wissenschaft und Technik 6
2.1 Traditionelle Herstellung 6 2.2 Veränderung im Herstellprozess 9 2.2.1 Planetenkugelmühle 10 2.2.2 Rührwerkskugelmühle 11 2.3 Analytik für Schokolade 12 2.3.1 Partikelgrößenverteilung 12 2.3.2 Rheologie 15 2.3.3 Messinstrumente 17 3 Rezeptur 19 4 Versuchsdurchführung 22 4.1 Versuchsreihe 1 22 4.2 Versuchsreihe 2 25 4.3 Standard 27 5 Auswertung 29 5.1 Standard 29 5.2 Versuchsreihe 1 30 5.3 Versuchsreihe 2 33 6 Diskussion 38 7 Zusammenfassung 41 8 Verzeichnisse 42 8.1 Literaturverzeichnis 42 8.2 Tabellenverzeichnis 43 8.3 Abbildungsverzeichnis 44 9 Anhänge 44
Verzeichnis für verwendetete Formelzeichen
Bezeichnung Formelzeichen Einheit
Masse m t;kg;g Zeit t h;min;s hh:mm Partikelgröße X μm Schubspannung; Fließgrenze τ Pa Kraft F N Länge l M Scherrate γ s-1
Dynamische Viskosität η Paˑs
Temperatur T °C
Verzeichnis für verwendetete Abkürzungen:
MP Masterproject
T Technikum
L Labor
P Rezeptur Praktikum modifiziert
1 Zielsetzung
Ziel dieser Arbeit ist die Herstellung einer Zartbitterschokolade, die physikalisch und sensorisch einer handelsüblichen Schokolade möglichst ähnlich ist, aber mit dem konventionellen Verfahren hergestellt wurde. Dabei geht es darum, von dem traditionellen Verlauf, der Walzenzerkleinerung mit anschließendem Conchieren abzuweichen und das Conchieren von Schokolade zuerst durchzuführen. Dies eröffnet die Möglichkeit, andere Zerkleinerungsmethoden einzusetzen, welche weniger kostspielig sind. In der Regel ist es so, dass die Festbestandteile von Schokolade durch 5-Walzwerke zerkleinert werden, was zahlreiche Nachteile, aber dafür einige entscheidende Vorteile hat.
Würde das Conchieren zu Beginn des Prozesses durchgeführt werden, kann hier gleich ein fließfähiges Produkt erzeugt werden. Dies kann anschließend beispielsweise durch Rührwerkskugelmühlen auf die erforderliche Feinheit zerkleinert werden. Aus ökonomischen Gesichtspunkten ist es vorteilhaft, da diese niedrigerere Investitionskosten und bei Verschleiß niedrigere Nachrüstkosten verursachen.
Dieses Verfahren wurde vor allem für Milchschokoladen entwickelt, da hier an den Conchierprozess aufgrund des niedrigen Kakaogehaltes weniger Anspruch an Aromaentwicklung und ähnliches gestellt werden kann. Hierzu wurden in Zusammenarbeit mit der Firma Lipp Mischtechnik GmbH, Mannheim bereits eine Anlage entwickelt, die industriellen Ansprüchen gerecht wird. Interessant ist nun, wie und ob dieses Verfahren auch für andere Schokoladentypen, wie einer Bitterschokolade eingesetzt werden kann, da dies die Anwendungsbreite des Verfahrens erweitern würde und somit die Investitionsentscheidung vereinfacht.
Außerdem soll untersucht werden, in wie weit das Grob-Conchierverfahren vom Typ der verwendeten Conche abhängt und welche Möglichkeiten es gibt, dieses Vergleichbar zu gestalten.
2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Traditionelle Herstellung
Die Schokoladenherstellung ist momentan noch ein Markt, der von wenigen großen Unternehmen dominiert wird, welche sich weitestgehend etabliert haben und einen festen Kundenstamm aufweisen.
Dass nur wenige Unternehmen den Markt beherrschen, liegt hauptsächlich in der konventionellen Herstellung der Schokolade begründet, da dies zumindest im traditionsbewussten mitteleuropäischen Markt, die als einzig wirklich akzeptierte Herstellungsmethode gilt.
Bei dieser Art der Herstellung werden erst alle feststoffenthaltende Bestandteile, also Saccharose, Kakaomasse und weitere spezifische Bestandteile, sowie eine entsprechende Menge an Fett vermischt, so dass ein klumpiges bis hoch pastöses Gut entsteht. Diese Masse wird anschließend auf Walzwerken zerkleinert. Diese Walzwerke bestehen i.d.R. aus fünf massiven beheiz- und kühlbaren Edelstahlrollen, die hydraulisch aufeinander gepresst werden. Der Aufbau dieses Walzenstuhls ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Walzenstuhl verfügt über einen speziellen Antrieb bei dem sich die Umfangsgeschwindigkeit von Walze zu Walze immer weiter erhöht. Dadurch entsteht in den Spalten eine spezielle Energieeintragung, einer Kombination aus Scherung und Druck, wodurch Festbestandteile auf eine ganz bestimmte Art zerkleinert werden. Die Walzen müssen dabei über die gesamte Breite einen konstanten Abstand aufweisen, damit gewährleistet ist, dass die Zerkleinerungswirkung auf die Feststoffe gleichmäßig ist. Da die Zerkleinerung im Endeffekt nur in den vier schmalen Spalten erfolgt, müssen die Walzen entsprechend groß dimensioniert werden, damit sie einen wirtschaftlichen Durchsatz erreichen. Dies führt wiederrum dazu, dass sich die Walzen, die ja nur am Rand gepresst werden können, minimal verbiegen. Diese Biegung wird durch eine spezielle Fräsung ausgeglichen, welche die Herstellungskosten immens erhöhen. Trotz der Dimensionierung liegen die maximalen Durchsätze nach Herstellerangaben bei ca. 1,5 t/h.
Abbildung 1: Arbeitsweise eines 5-Walzwerkes (Beckett,2009)
Sobald es zur Schlierenbildung oder Leerlauf aufgrund von Produktwechsel oder ähnlichem kommt, reiben die Walzen direkt aneinander und so nutzen sich diese mit der Zeit ab: Auf Schwankungen der Plastizität der Massen reagiert das Walzwerk durch Einsatz eines dynamischen Walzenspaltes, der hydraulisch gesteuert wird. Dadurch wird die Gefahr der Schlierenbildung minimiert. Leerstandsanzeigen oder Trockenlaufsonden können ebenfalls eingesetzt werden, um Abnutzung zu minimieren. Trotzdem kann diese nicht ausgeschlossen werden und so müssen die Walzen je nach Auslastung in gewissen Zeitabständen ausgewechselt bzw. nachgeschliffen werden. Was wiederum sehr hohe Kosten bedeutet.
Am Schabemesser, welches an der letzten Walze angelegt ist, wird nun das krümelige Produkt abgezogen. Die Konsistenzänderung kommt daher, dass sich die Oberfläche der festen Bestandteile um ein vielfaches vergrößert hat, was dann dazu führt, dass sich der Fettanteil um diese neu entstandenen Partikel hüllt und die Masse somit immobilisiert.
Dieses Walzgut kann dann nur über Förderbandsysteme und Schneckenförderer zu einer sogenannten Conche befördert werden, welche wiederrum sehr wartungsintensiv ist und durch die meist offene Bauweise, ebenso wie die Fördermechanismen ein Kontaminationsrisiko darstellen.
1 hydrauliche Anpressung Walze 3;4;5 2 Schokoladenfilm
3 Schokoladenzufuhr
4 hydrauliche Anpressung Walze 1 5 fixierte Walze
In der Conche wird aus dem festen Gut die flüssige Schokolade hergestellt und die feinen Kakaoaromen endveredelt. Die Conche ist ein geschlossenes beheiz- und kühlbares System, in welchem Knetwerkzeuge die Masse stark beanspruchen. Es gibt aber zahlreiche verschiedene Bauformen, die alle Vor- und Nachteile haben.
Das Conchieren selbst teilt sich in drei Phasen. Die erste Phase wird als Trockenconchierphase bezeichnet. In dieser wird das zugeführte Walzgut in der Regel ohne Zugabe weiterer Bestandteile conchiert. Durch die krümelige Struktur hat das Produkt eine hohe Oberfläche und das Gut kann schnell getrocknet werden. Diese Trocknung wird durch Temperaturerhöhung weiter unterstützt. Diese Feuchtigkeit, die sich nun im Kopfraum der Conche sammelt, kann nun mithilfe von Frischluftzufuhr entfernt werden.
Dieser Vorgang hat zur Folge, dass mit der Wasserabdampfung auch leichtflüchtige Aromakomponenten (sogenannte Off-Flavour) entfernt werden, welche den Geschmack nachteilig beeinflussen. Hierzu zählen unteranderem Essigsäure und Ethanol, welche bei der Fermentation der Kakaobohnen entstehen.
Daran anschließend erfolgt die pastöse Phase. In ihr wird die Scherbeanspruchung erhöht und schrittweise Kakaobutter zugegeben, wodurch sich das Produkt langsam verflüssigt, ohne dabei Agglomerate zu bilden. Scherbeanspruchung führt auch dazu, dass sich die flüssigen Fette um die festen Partikel in der Schokolade hüllen, was sich später positiv auf die physikalischen Eigenschaften auswirkt. Die Scherbeanspruchung führt auch dazu, dass Kakaoaromen aus den Partikeln austreten und in die Zuckerpartikel übergehen.
Den Abschluss des Conchierens bildet eine dritte Phase, welche als flüssige Phase bezeichnet wird. Sie dient hauptsächlich der Zugabe restlicher Rezepturbestandteile und deren homogenen Verteilung. Eventuell muss dann in dieser Phase die Schokolade gekühlt werden, falls in den restlichen Phasen mit sehr hohen Temperaturen gearbeitet wurde. Je nach Verwendungszweck hat die Schokolade nun ganz bestimmte physikalische Eigenschaften, die jetzt nur noch durch Abweichung von der Rezeptur korrigiert werden können.
Auch die Conchen sind sehr preisintensiv, da sie hohe Scherbeanspruchungen erzeugen müssen, benötigen sie starke Motoren, sowie robuste Rührwerke.
Diese Schritte benötigen viel Zeit, weshalb es schwierig durchführbar ist, diese in einem kontinuierlichen Prozess zu überführern. Das bedeutet für den Prozess im Allgemeinen, dass hier die kontinuierliche Zerkleinerung in eine batchweises Conchieren überführt wird. Bei
Ausfällen der Conche wird also zwangsläufig auch die Zerkleinerung stoppen müssen, was ineffizient ist.
Da die Investitions- und Wartungskosten solcher Anlagen so hoch sind, ist es für neue Unternehmen ein hohes Risiko viel Kapital für solche Maschinen einzusetzen, was den etablierten Unternehmen den entscheidenden Wettkampfvorteil verschafft. Folglich sind einige sehr bemüht, die Investitionskosten für Schokoladenherstellung weitestgehend zu minimieren (Beckett, 2008, 2009; Tscheuschner, 2004).
2.2 Veränderung im Herstellprozess
Für Milchschokolade wurde es bereits erfolgreich umgesetzt, die Reihenfolge von Conchieren und Zerkleinerung umzukehren. Dies wird als Grob-Conchieren bezeichnet. Dadurch wird der Batch-Prozess theoretisch in einen kontinuierlich verwandelt, was wiederrum Vorteile verschafft. Die Umkehrung lässt es aber nicht zu, dass Walzwerke für die Zerkleinerung verwendet werden, da diese nur mit festem Gut arbeiten können. Es ist allerdings möglich Techniken einzusetzten, bei denen das Gut pumpfähig sein kann. Für großindustrielle Anwendung ist dies natürlich leichter zu handhaben. Für die Zerkleinerung eignet sich beispielsweise hervorragend der Einsatz von kontinuierlich arbeitenden Kugelmühlen.
Beim traditionellen Verfahren wird durch die intensive Knet- und Scherwirkung auch eine Verbesserung der rheologischen Eigenschaften erzeugt. Diese werden durch anschließende Beanspruchung der Kugelmühle voraussichtlich wieder zerstört. Der Conchiervorgang dient damit nur noch der Entwicklung der schokoladenspeziefischen Aromen. Hinsichtlich der Scherbeanspruchung müssen deshalb weniger Ansprüche an die Conche gestellt werden. Die Aromaentwicklung der Schokolade benötigt allerdings eine sehr große Partikeloberfläche, die direkten Kontakt zur Luft aufweist. Dies ist nötig, damit an die Kakaopartikel gebundene Off-Flavors entweichen können. Beim traditionellen Verfahren wird dies durch die Oberflächenvergrößerung beim Walzprozess realisiert. Dadurch wird das in der Kakaomasse enthaltene Fett auf der Oberfläche der Zuckerpartikel verteilt. Beim Grob-Conchieren muss die Rezeptur so gewählt werden, dass die Feststoffmenge im Vergleich zum Fett der Kakaomasse relativ groß ist, damit Veränderungen an der Oberfläche wirken können.
In einem vorrangehenden Projekt wurde dies umgangen, indem stark entöltes Kakaopulver eingesetzt wurde, wodurch es theoretisch möglich wäre, die Nichtfettkakaomasse beliebig weit zu erhöhen. Allerdings ist Kakaopulver als Rohstoff relativ preisintensiv, weshalb auf den Einsatz weitestgehend verzichtet werden sollte.
2.2.1
PlanetenkugelmühleIn einer Planetenkugelmühle befindet sich ein geschlossener Mahlbehälter, der nicht zentrisch auf einer Dreh-Achse angebracht ist und dabei noch um die eigene Achse rotieren kann. Die Bewegung des Mahlbehälters gleicht dabei näherungsweise der eines Planeten im Sonnensystem. Daher der Name Planentenkugelmühle. In dem geschlossen Behälter befindet sich Mahlgut und Kugeln. Es wirkt also eine Kombination aus Dreh- und Umlaufbewegung, die dazu führt, dass die Kugeln auf die Wand des Mahlbehälters sowie auf andere Kugeln schlagen und aneinander reiben.
Die Größe der Kugeln hängt von der Ausgangspartikelgröße der zu zerkleinernden Masse, sowie von der gewünschten Endfeinheit ab. Die Abbildung 2 zeigt die Kraft-Wirkungsrichtung zweier Kugeln auf ein Partikel in Kugelmühlen. Durch Bewegung und Rotation schlagen und Reiben die Kugeln auf und aneinander. Geschieht dies mit genügend Kraft, so zerbrechen Partikel, die sich zwischen diesen Kugeln befinden und die Partikelgröße wird reduziert. Durch die gleichzeitige Rotation werden sehr unförmige Partikel auch abgerundet, sodass sehr kleine Fragmente entstehen.
Abbildung 2: Prinzip der Zerkleinerung von Partikeln in einer Kugelmühle (Lehne, 2010) Allerdings ist darauf zu achten, dass die Kugeln genügend Masse und Oberfläche aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass sie um ein vielfaches Größer sind als das zu zerkleinernde
Gut. Die Oberfläche korreliert mit der Trefferhäufigkeit von Partikeln und Kugeln, deshalb dürfen die Mahlkugeln auch nicht zu groß sein, da sonst die Treffer-Häufigkeit sinkt und somit nur wenige Partikel zerkleinert werden und die Zerkleinerung damit zeitlich uneffektiv wird.
Durch die Reibung und Schlagenergie entstehen auch große Mengen thermischer Energie, die bei den Mühlen abgeführt werden muss. Da dies aufgrund der komplizierten Rotationsbewegung bei einer Planetenkugelmühle kaum umsetzbar ist und weil dieses System praktisch nicht für eine kontinuierliche Arbeitsweise eingesetzt werden kann, wird sie fast ausschließlich in Laboratorien und nicht in industriellen Anlagen eingesetzt (Stieß, 1994).
2.2.2
RührwerkskugelmühleEine Rührwerkskugelmühle IMP 5 der Firma Lipp Mischtechnik, wie sie auch für diese Arbeit eingesetzt wird, ist in Abbildung 3 dargestellt. Sie besteht aus einem Mahlraum, der mit einer großen Menge von Edelstahlkugeln einheitlicher Größe gefüllt ist. Diese werden durch eine zentrisch angeordnete Achse, die mit Rührstiften versehen ist, in Bewegung versetzt.
In dieser Anlage ist für die kontinuierliche Nassvermahlung gedacht und so wird Schokolade von unten in den Mahlraum gedrückt, nach durchlaufen des Mahlraumes oben abgeführt oder in den Vorlauf zurückgeführt. Eine spezielle Konstruktion verhindert dabei, dass keine Kugeln, sondern nur Produkt und den Mahlraum verlassen kann. Deshalb können die Kugelduchmesser nicht beliebig klein gewählt werden.
Die entstehende Wärme wird über einen Doppelmantel abgeführt, welcher das System auch warm halten kann, da der Zulauf über ein Thermostat geregelt wird.
Abbildung 3: Rührwerkskugelmühle der Firma Lipp Mischtechnik GmbH
2.3 Analytik für Schokolade
2.3.1
PartikelgrößenverteilungSchokolade ist so einzigartig, weil das enthaltene Fett, die Kakaobutter, einen Schmelzpunkt von knapp unter 37° C aufweist, was bedeutet, dass Schokolade erst im Mund zu schmelzen beginnt.
Es entsteht ein sanfter vollmundiger Geschmack, der darauf zurück zu führen ist, dass der feste Block sich langsam im Mund verflüssigt und somit sehr belegend wirkt. Neben dieser Eigenschaft ist auch ein guter Geschmackseindruck, der durch Aromakomponenten und Zucker erreicht wird, wichtig. Dabei gilt, dass alle festen Komponenten, nicht von der Zunge als solche wahrnehmbar sind. Dies würde zu einem sandigen Mundgefühl führen, was im Allgemeinen nicht akzeptiert wird. Die Wahrnehmungsschwelle liegt im mitteleuropäischen Raum bei etwa 30-35 μm und dabei wird gesagt, dass mindestens 90 % aller Partikel kleiner gleich 30 μm sein sollten, um von den Menschen als nicht mehr wahrnehmbar zu gelten. Dabei sollten aber möglichst keine Partikel größer als 40 μm sein (Becket 2009; Kleinert 1997).
Da die Partikel in der Schokolade bei der Zerkleinerung in mehrere Stücke verschiedener Größe zerbrechen, stellt sich keine einheitliche Partikelgröße für jedes Partikel ein, vielmehr bildet sich eine Verteilungskurve aus. Deshalb wird Schokolade in Bezug auf Partikelgrößen immer mithilfe von Verteilungskurven beschrieben. In Abbildung 4 sind die für Schokolade typischsten Verteilungskurven dargestellt.
Abbildung 4: verschiedene Arten von Partikelgrößenverteilungen (Beckett 2009)
Allgemein wird formuliert, dass die bi-modale Partikelgrößenverteilung angestrebt wird, da hier die besten physikalischen Eigenschaften vorliegen. Dies liegt daran, dass sich die kleinen Partikel theoretisch in die Zwischenräume der größeren Partikel einlagern und so das Fett aus
diesen verdrängt wird. Es entsteht eine dichte Partikelpackung und so steht viel Fett für das Fließen zur Verfügung. Noch besser für das Fließverhalten stellen theoretisch die tri- oder multimodalen Partikelgrößenverteilungen dar. Für bi-modale Verteilungskurven wird beschrieben, dass der Grobanteil ca. sieben Mal so groß sein sollte wie der Feinanteil, um optimale Fließeigenschaften zu erzeugen. Bei Schokoladen würde das bedeuten, dass bei großen Partikeln von 28 μm die kleinen einen Durchmesser von 4 μm aufweisen müssten. Würde dann noch weiter gegangen werden und tri-Modalität erzeugt, so müsste die feinste Größenfraktion auf unter einen μm sinken. Solche Verteilungen sind aber großtechnisch nicht realisierbar und es wird ihnen deshalb in der Literatur über Schokoladentechnologie wenig Beachtung geschenkt.
Die bi-modale Verteilungskurve entsteht vor allem dann, wenn Schokolade mithilfe von Walzwerken zerkleinert wird. Im Gegensatz dazu erreichen die Schokoladen, die mit Kugelmühlen hergestellt werden, ein monomodales Spektrum.
Gemessen werden Partikelverteilungen mithilfe der Laserbeugungsspektroskopie. Das Funktionsprinzip wird in Abschnitt 2.3.3.1 (Seite 17) erläutert. Es können Verteilungen bis in den Größenbereich von 1-3 μm exakt angegeben werden.
Außerdem werden Verteilungssummen beispielsweise als X 50- oder X 90- Wert angeben, was in diesen Fällen bedeuten würde, dass 50 % oder 90 % aller Partikel in der Schokolade kleiner gleich der angegebenen Partikelgröße sind.
In der Praxis wird angestrebt, dass der X 90- Wert kleiner gleich 30 μm ist, damit die Partikel sensorisch nicht mehr wahrnehmbar sind. Allerdings sollte dabei darauf geachtet werden, dass der X 99- Wert nicht zu hoch wird, da sonst einzelne große Partikel die Textur-Wahrnehmung beeinträchtigen.
Neben den X- Werten setzt man zur Beurteilung der Kurve auch den sogenannten „Span“ ein. Dieser beschreibt, wie weit das Partikelspektrum der Schokoladen ist. Der Span wird vor allem dann steigen, wenn viele Partikel kleiner als der X 50- Wert sind.
Rechnerisch wird er ermittelt durch:
ܵܽ݊ ൌܺͻͲ െ ܺͳͲ ܺͷͲ
Da das Laserbeugungsspektrometer nur indirekt die Partikelgrößen misst, werden die Partikel nur als ideal kugelförmig betrachtet. Dies ist besonders bei der Betrachtung der spezifischen
Oberfläche zu beachten, die die Software ebenfalls errechnet. Die Oberfläche wird aufgrund der amorphen Struktur in der Realität größer als der angegebene Wert sein (Beckett, 2009; Bolenz et al, 2010).
2.3.2
RheologieAus der Theorie der Partikel mit ihrer Größe und ihrer Form entstehen Wechselwirkungen zwischen ihnen, welche beispielsweise Netzwerkeffekte und Adhäsion auftreten.
Da es zahlreiche weitere Verarbeitungsmöglichkeiten unterschiedlichster Art gibt, müssen diese für gute Wiederholbarkeit einheitlich sein, was sich über die Fließeigenschaften beschreiben lässt. Dies wird durch die Rheologie, also der Lehre des Fließverhaltens von Fluiden, realisiert.
Um die rheologische Untersuchung durchzuführen, muss auf das Fluid eine Kraft ausgewirkt werden. Diese wird als Schubspannung ߬ bezeichnet. Diese Schubspannung ist die Kraft, die auf die Flüssigkeitsoberfläche wirkt und besitzt somit folgende Formel:
߬ ܰ
݉tൌ ܲܽ൨
Die Schubspannung ist sehr davon abhängig, wie stark das Fluid beansprucht wird. Die Schubspannung versetzt die Flüssigkeit in Bewegung. Ist die erzeugte Strömung laminar, so wird das Fluid nur an der Oberfläche stark beschleunigt und es tritt ein Geschwindigkeitsgefälle zwischen den einzelnen Strömungsschichten auf. Dieses Geschwindigkeitsgefälle wird als Scherrate γ bezeichnet:
Țቂ ௦Τ ൌଵ௦ቃ.
Da hierbei eine Kraft auf das Fluid einwirkt, wird ein Wiederstand gegen die Verformung erzeugt. Dieser Wiederstand wird als dynamische Viskosität η bezeichnet. Sie ist der Quotient aus der Schubspannung und der Scherrate:
߬
Țൌ Ȟ ܰݏ
݉tൌ ܲܽ ή ݏ൨
Wenn diese Schubspannung und Scherrate grafisch dargestellt werden, so ergibt sich für „ideale“ Flüssigkeiten eine Gerade. Die Viskosität steigt also linear bei Erhöhung der
Scherrate. Solche Flüssigkeiten werden als newtonische Flüssigkeiten bezeichnet. Bei nicht-newtonischen Flüssigkeiten hingegen nähert sich die Viskosität mit zunehmender Beanspruchung des Fluides einem bestimmten Wert an. Aufgeschmolzene Schokolade weist ebenfalls nicht-newtonische Eigenschaften auf.
Bei ca. 50 °C besitzt Schokolade feste Bestandteile, also Partikel, sowie flüssige Fettbestandteile. Es ist also eine Suspension. Wird Schokolade geschert, also verformt, so müssen zu Beginn die festen Bestandteile in Rotation versetzt werden. Ist die Energie gering, so bleibt es eine elastische Verformung. Erst mit zunehmender Energieeintragung geht die elastische Verformung in plastische Verformung über. Das Fluid beginnt zu fließen. Dieser Grenzwert, wird als Fließgrenze bezeichnet. Ist die Trägheit der Partikel einmal überwunden, so muss trotzdem permanent Energie zugeführt werden um die Masse in Bewegung zu halten (Windhab, 2004).
Um diese Eigenschaften der Fluide zu beschreiben, wurden in der Rheologie bereits zahlreiche mathematische Modelle entwickelt, welche Fluide miteinander vergleichbar machen. Für die Schokolade werden dabei vor allem die Modelle Casson und Windhab eingesetzt, wobei die Casson-Parameter dabei mit Abstand weiteste Verbreitung gefunden haben.
Für die Viskosität ist diese gut geeignet. Es wird dabei durch eine Grenzwertbestimmung die Grenzviskosität bestimmt. Das ist die Viskosität, die rechnerisch auftreten würde, wenn das Fluid theoretisch unendlich stark beansprucht würde.
Für die Analyse von Fließgrenzen von Schokolade konnte aber bis dato kein wirklich zufriedenstellendes Modell entwickelt werden.
Wenn man allerdings Schokoladen analysiert, die sehr Unterschiedlich sind, z.B. weiße und dunkle Schokolade, sind die Angaben der Modellparameter wenig brauchbar. Es sollten dann entweder die Scherraten bei bestimmten Schubspannungen wie langsam mit 2-5 s-1 mittel mit 10-20 s-1 oder schnell 50 s-1 oder das Scherbeanspruchungsdiagramm analysiert werden (Schramm, 1995).
2.3.3
Messinstrumente2.3.3.1
LaserbeugungspektroskopieDie Partikelgrößenbestimmung erfolgt in dieser Arbeit in zwei verschiedenen Messverfahren. Zum einen mithilfe einer sogenannten Mikrometerschraube, immer dann, wenn schnelle Messergebnisse vorliegen müssen, z.B. wenn der Zerkleinerungsverlauf verfolgt werden muss. Für die Messung wird eine geringe Produktmenge in den Messspalt gegeben. Anschließend wird dieser Messspalt zugedreht, wobei ein eingebauter Drehmomentwiderstand verhindert, dass Partikel durch zu hohen Druck im Spalt zerbrechen. Die Partikelgröße entspricht der Spaltbreite nach Zudrehen bis zum Widerstandspunkt. Diese Größe entspricht nach Bolenz (2010) in etwa dem X 80-Wert bei Milchschokolade. Es kann also davon ausgegangen werden, dass die Zerkleinerung dann abgeschlossen werden kann, wenn die Partikelgröße auf 21 μm reduziert ist. Dieser Erfahrungswert, der hauptsächlich für Milchschokolade aufgestellt wurde. Da dunkle Schokolade, wie in dieser Arbeit hergestellt ein ähnliches Spektrum aufweist müsste dieser auch dafür anwendbar sein..
Die genauere Messmethode ist die Ermittlung der Verteilung mithilfe des Laserbeugungsspektrometers, welche allerdings zeitaufwendiger ist und somit nur für finale Partikelgrößenbestimmung und nicht zur Prozesskontrolle geeignet ist. In dieser Arbeit wurde das das Gerät Mastersizer 2000 der Firma Malvern Instruments, Worcestershire UK mit der zugehörigen Software in der Version 5.60 verwendet. Das Gerät ist prinzipiell für jede Art von Partikeln geeignet. Da Schokolade aber ein pastöses lichtundurchlässiges Produkt ist, kann es nicht direkt gemessen werden, sondern es muss eine ausreichend hohe Verdünnung an Feststoffen erstellt werden. Hierfür wird raffiniertes Sonnenblumen-Öl genutzt, da es besonders rein ist und dem Kakaofett der Schokolade relativ ähnlich ist. Allerdings befindet sich auch hier noch ein Anteil an natürlichen Verschmutzungen, die das Ergebnis beeinflussen können. Die Software ist aber in der Lage, durch Messung der Blindprobe Fehler heraus zu rechnen und diese werden somit nicht betrachtet.
Um zu verhindern, dass Agglomerate das Messergebnis verfälschen wird die zu messende Probe zuerst mit einer kleinen Menge Sonnenblumen-Öl in einem Mörser dispergiert und für 15 Minuten bei ca. 45 °C im Ultraschallbad behandelt. Die so vorbereitete Probe wird
anschließend in dem Öl gelöst, welche bereits die Hintergrundmessung durchlaufen hat. Die gleichmäßige Verteilung der Probe erfolgt mithilfe einer Small Volume Dispergation Unit. Dabei ist darauf zu achten, dass die optische Konzentration des Öls einen Wert zwischen 18 und 25 % annimmt.
Die eigentliche Messung wird mithilfe eines monochromen Laserstrahls durchgeführt. Die Probe wird durch eine schmale Kammer geführt, welche vom Laserstrahl durchleuchtet wird. Dies ist in Abbildung 5 dargestellt.
Abbildung 5: Aufbau des Laserbeugungsspektrometers (Malvern 2011)
Es entstehen kleine Spalte zwischen Partikeln. Dies führt zur Lichtbeugung. Die Spaltbreite ist abhängig von den einzelnen Partikeln. Dabei gilt, dass der Beugungswinkel der Lichtwelle umso größer ist, je größer der Durchmesser der Partikel ist.
Das so gebeugte Licht wird anschließend durch eine Speziallinse geleitet, einer sogenannten Fourier-Linse. Diese leitet Licht eines bestimmten Beugungswinkels, egal wo sie auf die Linse treffen, an eine bestimmte Stelle des Detektorfeldes.
Am Detektor kann so die Lichtintensität weg von verschiedenen Streuwinkeln gemessen werden und daraus die Partikelgrößenverteilung bestimmt werden. Als Auswertehilfsmittel wird dabei die Fraunhofer Näherung eingesetzt, welche aber nur die Beugung von Licht und nicht die Brechung von Licht bei Transmission durch Partikel berücksichtigt (Malvern 2011).
2.3.3.2
Rotations-ViskosimetrieFür diese Untersuchung wird das Rotationsrheometer Rheolab MC 100 der Firma Paar Physica, Ostfildern eingesetzt. Die dazugehörige Software RHEOPLUS besitzt die Version 3.31. Das Messprofil wurde dabei Laborintern nach Tischer gewählt. Für Schokolade wird üblicherweise ein koaxiales Zylinderkopfmesssystem eingesetzt. Da die Viskosität und somit das Fließverhalten temperaturabhängig ist, muss darauf geachtet werden, dass die Temperatur im Messsystem konstant ist. Dafür befindet sich in der Apparatur ein Thermostat, welches den Messzylinder auf knapp über 40 °C hält. Die Schokolade wird in den vorgewärmten Messzylinder genau dosiert, der Zylinder und Messkopf in das Rheometer eingesetzt und die Messung gestartet. Das Messgerät nimmt nun eine Reihe von Messpunkten, in dem bei konstanten und bei variablen Scherraten den Widerstand, den die Schokolade dem Messkopf entgegensetzt, gemessen wird und daraus unter Verwendung verschiedener Modelle Parameter berechnet, mit denen die Viskosität beschrieben werden kann.
Im Verfahren nach Tischer werden dabei bei konstanten Scherraten von 0,05 s-1, 5 s-1 und 40 s-1 sowie eine Absenkung der Scherintensität von 60 s-1 auf 0,15 s-1 in 150 Messpunkten reduziert woraus Casson- und Windhab-Parameter berechnet werden.
3 Rezeptur
In dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Rezepturen zur Herstellung von Zartbitterschokolade angewendet. Mithilfe einer Standardrezeptur wurden verschiede Möglichkeiten getestet, Kakaomasse und Zucker bei möglichst niedrigem Fettgehalt grob zu conchieren. Da der limitierende Faktor hierbei der hohe Fettgehalt der Kakaomasse ist, wurde ein Versuch unternommen, einen Teil der Kakaomasse durch stark entöltes Kakaopulver zu ersetzen. In dem MP von Klein wurde dies als beste Methode angesehen, da hier bei hoher Kakaotrockenmasse mit einem sehr niedrigen Fettgehalt conchiert werden kann (Klein, 2011). Bei der Arbeit wurde allerdings mit einem fettfreien Kakaoanteil von fast 20 % gearbeitet. Dies ist höher, als bei dem Standard, der für diese Arbeit verwendet wird. Der Kakaoanteil liegt hier bei etwa 45 % und die fettfreie Kakaomasse bei fast 15 %. Da in den eigenen Versuchen immer das Grob-Conchierverfahren eingesetzt wurde und sich hierbei die
Verwendung von stark entöltem Kakaopulver als sinnvoll erwies, wurden beide Rezepturen so modifiziert, dass die Vergleichsrezeptur zum Vorgänger in Tabelle 1 und die Rezeptur, die mit dem Standard vergleichbar ist, in Tabelle 2 dargestellt sind.
Tabelle 1: Rezeptur K
Rohstoff Anteil Fettgehalt Fettfreier Kakaogehalt
Kakaomasse 19,36% 55,00% 45,00% Kakaopulver 6,39% 11,00% 89,00% Kakaobutter 19,99% 100,00% 0,00% Zucker 53,56% 0,00% 0,00% Lecithin 0,70% 94,00% 0,00% 100,00% 32,00% 14,40% Tabelle 2: Rezeptur P
Rohstoff Anteil Fettgehalt Fettfreier Kakaogehalt
Kakaomasse 20,67% 55,00% 45,00% Kakaopulver 5,73% 11,00% 89,00% Kakaobutter 19,27% 100,00% 0,00% Zucker 43,83% 0,00% 0,00% Laktose 4,90% 0,00% 0,00% Süßmolkenpulver 4,90% 1,50% 0,00% Lecithin 0,70% 94,00% 0,00% Gesamt 100,00% 32,00% 14,40%
Die Rezeptur aus Tabelle 1 ist eine Modell-Rezeptur, wie sie industrielle wenig Verwendung findet. Für edle und Bitterschokoladen ist der Kakaogehalt zu niedrig und der Zuckergehalt ist zu hoch. Allerdings lassen sich an einer solchen Rezeptur gut technologische Veränderungen verfolgen, da bei diesen Rohstoffen kaum thermische Veränderungen möglich sind.
Die in Tabelle 2 eingesetzte Rezeptur könnte potentiell für Pralinen oder ähnlichem eingesetzt werden. Der Laktose- und Molkenanteil führt zu einem feineren Geschmacksprofil, ist aber noch zu niedrig um als Milchschokolade zu gelten.
Die Rezepturen sind jeweils so zusammengesetzt, dass bei Mischung aller Feststoff enthaltenden Rohwaren, also bei Rezeptur 1 Kakaomasse, Kakaopulver, Zucker und bei Rezeptur 2 kommt noch Laktose und Süßmolkenpulver hinzu, ein Fettgehalt von 15 % entsteht, was sich gut zum Grob-Conchieren eignet.
Eine Liste der verwendeten Rohwaren inklusive der Hersteller sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3: verwendete Rohwaren und Herstellerangaben
Rohstoff Hersteller
Kakaomasse Cargill
Kakaopulver Kakaoverarbeitung Berlin
Kakaobutter ADM
Zucker Nordzucker
Zucker fein Südzucker
Laktose Wheyco
Süßmolkenpulver Wheyco
4 Versuchsdurchführung
Im Weiteren werden für die Versuche Codierungen aufgeführt, die wie folgt deklariert werden:
Ort der Zerkleinerung Labor
(Planetenkugelmühle)
Technikum
(Rührwerkskugelmühle)
Abkürzung L T
Verwendete Rezeptur Rezeptur K (Tabelle 1) Rezeptur P (Tabelle 2)
Abkürzung K P
Dauer des Conchierens [min]: 0; 60; 120; 180 ; 1080; 1280
4.1 Versuchsreihe 1
Hierbei wurde versucht den Einfluss der Conchierdauer auf die rheologischen Eigenschaften in den ersten 3 h zu untersuchen. Dafür wurde jeweils die Conchierrezeptur eingewogen und in der Conche IMP 7 der Firma Lipp Mischtechnik nach dem Schema conchiert, welches in Tabelle 4 angegeben ist. Dabei wurden zu Beginn und jeder vollen Stunde eine Probe des Conchiergutes gezogen, welches anschließend in einer Labor-Planetenkugelmühle „PULVERISETTE 5“ der Firma Fritzsch zerkleinert wird.
Dies wurde mit beiden Rezepturen durchgeführt, um zu zeigen, ob die Rohware Einfluss auf die rheologische Entwicklung hat und wenn ja, welche.
Aufgrund der kurzen Conchierzeit wird eine sehr hohe Prozesstemperatur gewählt, sodass möglichst viel Energie in die Masse eingetragen wird, damit Wasser und flüchtige Aromastoffe möglichst schnell ausdampfen.
Tabelle 4: Conchierschema 3 h Zeit [h:min] TWasser [°C] Rotor-Leistung;
Drehrichtung Haube Lüfter Zugaben /sonstiges
-0:10 60 10% rechts auf Aus
Rohware einfüllen (Beginnend mit fettreichstem)
0 85 60% rechts zu An homogenisieren
0:20 85 20% rechts auf Aus
03:00 60 20% links auf Aus Zugabe je nach Rezeptur
03:20 50 0 % links auf Aus
Rührer und Ecken ankratzen; Entleerung
Das entnommene Material wird in ein verschlossenes Behältnis abgefüllt und bei 50°C gelagert.
Bei zwei Rezepturen mit jeweils drei Stunden Conchierzeit ergeben sich acht Zerkleinerungen. Vor Vermahlung wurde das Gut jeweils auf 28 % aufgefettet, sodass ausreichende Fließfähigkeit gegeben ist. Die Beigaben vor und während der Zerkleinerung sind in Tabelle 5 dargestellt.
Zu Beginn wird der Mahltopf mit heißem Wasser angewärmt, gut getrocknet und anschließend mit Conchiergut und 6 mm Kugeln im Kugel:Masse-Verhältnis 3:1 gefüllt. In diesem Fall wurden 600 g Kugeln eingesetzt, also sollte die finale Schokoladenmasse 200g erreichen.
Tabelle 5: Beigaben von Kakaobutter und Lecithin vor und während und nach der Zerkleinerung Rezeptur P Rezeptur K Fettgehalt Conchiergut 80,0% 79,3% 15,09%//14,31% + KakaoButter 14,4% 15,1% 28% Kakaobutter 2 4,9% 4,9% 31,34% Lecithin 1 0,1% 0,1% 31,44% Lecithin 2 0,1% 0,1% 31,53% Lecithin 3 0,15% 0,15% 31,67% + Lecithin 4 0,35% 0,35% 32%
Die Zerkleinerung erfolgt jeweils für 5 Minuten, anschließend wird der Deckel geöffnet und Partikelgröße und Temperatur gemessen, sowie Beigaben ergänzt. Die Bewegung der Kugeln wird bei schnell fortschreitender Zerkleinerung, aufgrund der Viskositätszunahme rasch sinken. Bei vorzeitigem Stopp der Kugelbewegung kann der Prozess eher gestoppt werden. Die Zerkleinerung wird soweit geführt, bis die Partikelgröße durch Messung mithilfe einer Mikrometerschraube 21 μm erreicht, was nach Erfahrungswerten einem D90-Wert von ca. 30 μm entspricht und die Partikel somit sensorisch nicht mehr wahrnehmbar sind.
Wenn die Temperatur im Mahlraum auf über 60 °C ansteigt, wird die Zerkleinerung gestoppt und der Behälter in einem Wasserbad gekühlt, wobei darauf geachtet werden muss, dass kein Wasser die Möglichkeit hat mit der Schokolade in Kontakt zu kommen, da dies sonst das Messergebnis erheblich verfälschen kann. Die Temperatur muss kontrolliert werden, damit die Maillard-Reaktion nicht einsetzt, was zu einer Verfälschung des Geschmacks und zu unbekannten Veränderungen der rheologischen Eigenschaften führen kann.
Nach Abschluss der Zerkleinerung wird die Rezeptur vervollständigt und die Messungen durchgeführt.
4.2 Versuchsreihe 2
Es erfolgt ein Scale-Up der Zerkleinerungstechnik, was der Rührwerkskugelmühle „IMP 5“ der Firma Lipp Mischtechnik entspricht.
Dabei werden vier Muster mit dieser Anlage hergestellt, wobei wieder die Dauer des Conchierens sowie Einflüsse bestimmter Rohwaren auf die rheologischen Parameter relevant. Außerdem soll gezeigt werden, in wie weit sich ein Conchierversuch mit der Conche IMP 7 in Neubrandenburg mit Conchierversuchen an der IMP 315 in Mannheim mit eingebauter Wirbelkammer, also einer zusätzlicher Scherapparatur im Füllraum der Conche, korreliert. Die Wirbelkammer scheint allerdings so viel Energie in das Gut einzutragen, dass die größten Partikel zerbrechen, wobei Zucker dabei die größte Franktion darstellt. Es wird angegeben, dass Zucker, der eine Größenverteilung von 500-1000 μm aufweist, durch die Einwirkung der Wirbelkammer auf weniger als 500 μm reduziert wird. Das wiederrum sorgt für eine größere Zuckeroberfläche, weshalb der Aromaübergang zwischen Kakao- und Zuckerpartikeln begünstigt wird.
Da diese Kammer in Neubrandenburg nicht zur Verfügung steht, wird der Zucker durch einen feineren Zucker ersetzt. Da dieser nur für die Versuche T K zur Verfügung stehen, wurde versucht, diesen für die Versuche T P selbst zu erstellen.
Dafür wurde der Zuckers mithilfe einer Stiftmühle Retsch RM 200 bei 10000 min-1 zerkleinert. Bei einer Probesiebung bildete sich nur ein minimal sichtbarer Rückstand unterhalb des 20 μm-Siebes. Es ist also gewährleistet, dass der Zucker nicht feiner gemahlen wurde, als die größten Partikel im finalen Spektrum sind.
Von den vier erstellten Mustern wurden je zwei Schokoladen mit der Rezeptur P und zwei mit der Rezeptur K hergestellt, wovon eine 3h und eine über Nacht conchiert wurde. Das 3h-Conchierschema ist identisch mit dem aus der Versuchsreihe 1, welches in Tabelle 4 dargestellt ist. Das Langzeit-Conchierschema ist in Tabelle 6 dargestellt.
Tabelle 6: Conchierschema für ca. 18h Conchierdauer
Zeit [h:min] TWasser [°C]
Rotor-Leistung;
Drehrichtung Haube Lüfter Zugaben /sonstiges
-0:10 60 20% rechts open Off Rohwaren einfüllen 0:00 80-85*** 50% links close On
1:00 75 20% links open Off
2:0 65 0% links open Off über Nacht laufen lassen
~17.00 60 20% links open Off Zugabe je nach Rezeptur
~17.30 60 0% rechts open Off
Rührer und Ecken ankratzen
~18:00 50 0% rechts open Off Entleerung
Nach Entleerung der Conche wird das Conchiergut zurückgewogen und in den Vorlauftrichter die Zerkleinerungsapparatur gefüllt. Der Fettgehalt liegt jeweils schon bei 28 % Fett, es kann also gleich zerkleinert werden. Die Schokolade wird dafür mit Hilfe einer Excenterschneckenpumpe MDT025-6L von Seepex im Kreislauf durch den Mahlraum der Kugelmühle gepumpt und bei einer Frequenz von 25 Hz gemahlen. Durch den Vermahlungsprozess steigt die Leistungsaufnahme durch steigende Viskosität der Mühle zu Beginn schnell und später langsam an. Um dabei die Zerstörung der Anlage zu verhindern, wird bei einer Leistungsaufnahme von ca. 9,5 A erst die restliche Kakaobutter und anschließend Lecithin in kleinen Schritten zu dosiert. Die Schrittweise Verdünnung hat den Grund, dass die Trefferhäufigkeit von Partikeln durch die Kugeln steigt und so die Prozesszeit verkürzt wird.
4.3 Standard
Als Standard wird eine Schokolade herangezogen, welche im traditionellen Verfahren hergestellt wird und bei der die gesamte Herstellung genau dokumentiert wurde. Die verwendete Rezeptur entspricht der von P, abgesehen davon, dass hier kein Kakaopulver eingesetzt wurde, sondern dieses durch eine entsprechende Menge Kakaomasse und dementsprechend weniger Kakaobutter eingesetzt wurde.
Die Zerkleinerung wurde mithilfe eines hydraulischen 3-Walz-Werkes
WDLH 300
der Firma F.B. Lehmann, Aalen in drei Stufen durchgeführt, wie dies in Tabelle 7 dargestellt ist. Die Homogenisierung des Walzgutes erfolgte Mithilfe eines Hobart Planetenkneters. Darin wurden alle feststoffenthaltenen Rezepturbestandteile, sowie die entsprechende Masse an Kakaobutter vermengt, sodass ein Fettgehalt von 23% entsteht.Tabelle 7: 3-Stufiger Walzprozess
Druck 1. Walze [bar] Druck 2. Walze [bar] Frequenz [Hertz] Fettgehalt [%] Vorwalzen 10 30 40 23 Feinwalzen 100 120 40 23 Feinstwalzen 100 120 40 25
Das Walzgut wurde anschließend in die Conche überführt und nach dem Schema conchiert, wie es in Tabelle 8 dargestellt wird.
Nach Entleerung werden die entstanden Fließeigenschaften, sowie die Partikelgrößenverteilung gemessen sowie eine manuelle 2-Punkt-Temperierung durchgeführt um die Schokolade abzutafeln.
Tabelle 8: Conchierverlauf des Standards
Zeit
[h:min] TWasser [°C]
Rotor-Leistung;
Drehrichtung Haube Lüfter Zugaben /sonstiges
-0:15 60 20% rechts auf aus Lecithin 1+Kakaobutter 1 -0.10 60 20% rechts auf aus Walzgut einfüllen
0.00 60 slow * auf an
1.00 70 slow ** auf an
2.00 75 50% links zu aus Kakaobutter 2 3.00 80-85*** 50% links zu aus Kakabutter 3
3.30 65 0% links auf aus über Nacht laufen lassen ~17.00 65 50% links auf aus Lecithin 2
~17.30 50 20% links auf aus Rührer und Ecken ankratzen ~18.00 50 Slow auf aus Entleerung
*Produkt beobachten, bis es trocken und weich ist ** Knetphase einleiten
5 Auswertung
5.1 Standard
Die Ergebnisse der Rheologieuntersuchung sind in Tabelle 9 zusammengefasst und die Partikelgrößenverteilung in Abbildung 6 dargestellt.
Tabelle 9: rheologische Parameter des Standards
Probe ηCasson [Pa·s] τCasson [Pa] ηwindhab [Pa·s] τWindhab [Pa] τ [Pa] bei γ= 0,05 s-1 τ [Pa] bei γ= 5 s-1 τ [Pa] bei γ= 40 s-1 Standard 2,05 11,83 2,89 9,59 11,55 50,34 152,7
Abbildung 6: Partikelspektrum des Standards mit dazugehörigen Parametern
Die Abbildung zeigt deutlich, dass ein bi-modales Partikelspektrum entstanden ist, was ein Maximum bei etwa 7 μm und ein zweites bei 12 μm aufweist. Der X90-Wert ist mit 35,7 μm
0 1 2 3 4 5 6 0,1 1 10 100 Vo lu m e n an te il [% ] Partikelgröße [μm]
allerdings sehr groß, was bedeutet, dass wahrscheinlich ein sandiges Mundgefühl beim Kauen entsteht.
Diese großen Partikel führen auch dazu, dass eine relativ kleine Partikeloberfläche vorliegt und so eine Viskosität von 2 Paˑs in der Casson-Viskosität gemessen wurde. Die Schubspannung von 11 Pa bei der Scherrate von 0,05 s-1 zeigt hingegen, dass dieser hohe Feinanteil dazu führt, dass viel Energieeintrag benötigt wird um die Deformation zu erreichen.
5.2 Versuchsreihe 1
Für die Versuche an der Planetenkugelmühle werden während des Conchierens keine weiteren Rohstoffe beigegeben, was bedeutet, dass kein fließfähiges Gut entnommen werden kann und somit eine manuelle Entleerung erfolgen muss. Die jeweilige Fettmenge wird erst im Anschluss zugegeben, da durch die zwischenzeitlichen Produktentnahmen Verluste aufgetreten sind, die den Fettgehalt verfälscht hätten.
Bei der Berechnung der ersten Zugabemenge von Kakaobutter in den Versuchen L P ist ein Fehler aufgetreten, sodass hier mit einem zu hohen Fettgehalt gearbeitet wurde, wie in Tabelle 10 dargestellt wurde.
Tabelle 10: Fehlerhafte Kakaobutter- und Lecithindosierung bei Versuch L P
Rezeptur P Fettgehalt Conchiergut 80,0 % 15,09% + KakaoButter 14,4 % 30,5% Kakaobutter 2 4,9 % 33,7% Lecithin 1, 2, 3 0,35 % 34,0% + Lecithin 4 0,35 % 34,3 %
Die Zerkleinerung konnte aufgrund dieses Fehlers ohne zusätzliche Beigabe von Lecithin bis zum Ende geführt werden, wie dies ursprünglich auch vorgesehen war, da es intern Vermutungen gibt, dass das Lecithin durch Kugelmühlenzerkleinerung an Wirksamkeit verliert.
Der Fehler bei den Beigaben führt aber dazu, dass die Versuche L P und L K untereinander nicht vergleichbar sind. auch wenn die Untersuchungsergebnisse in der gleichen Tabelle 11 und Abbildung 7 mit den zugehörigen Parametern in Tabelle 12 dargestellt sind.
Tabelle 11: ermittelte Rheologieparameter der Versuchsreihe 1
Probe ηCasson [Pa·s] τCasson [Pa] ηwindhab [Pa·s] τWindhab [Pa] τ [Pa] bei γ= 0,05 s-1 τ [Pa] bei γ= 5 s-1 τ [Pa] bei γ= 40 s-1 L P 0 3,59 6,64 4,63 6,75 8,23 49,55 213,55 L P 180 2,69 10,21 3,79 9,89 11,38 49,43 181,8 L K 60 3,73 10,08 5,09 10,96 12,24 57,66 236 L K 120 5,06 9,35 6,59 10,4 11,94 67,46 297,5 L K 180 5,97 12,45 7,72 13,95 15,43 84,59 353,6
Abbildung 7: Partikelgrößenverteilung der Versuchsreihe 1
0 1 2 3 4 5 6 0,1 1 10 100 Vo lum e n an teil [% ] Partikelgröße [μm] L P 0 L P 180 L K 60 L K 120 L K 180
Tabelle 12: Parameter zur Beschreibung der Partikelgrößenverteilung der Versuchsreihe 1 D10 [μm] D50 [μm] D90 [μm] Spezifische Oberfläche Span L P 0 3,44 11,54 37,08 0,79 2,91 L P 180 3,21 10,61 36,79 0,85 3,16 L K 60 3,26 10,63 34,29 0,85 2,92 L K 120 3,37 10,90 36,21 0,81 3,01 L K 180 3,27 10,28 33,01 0,85 2,89
Die Versuche L P 60, L P 120 und L K 0 wurden nicht mit in die Auswertung genommen, da nicht genügend Probe für die Messungen gewonnen werden konnte. Der Grund dafür ist darin zu suchen, dass nur wenige Kenntnisse über die Arbeitsweise der Labor-Kugelmühle und der Zerkleinerung von Schokolade mit dieser Apparatur vorlagen. Es konnte auch keine Versuchswiederholung stattfinden, da von dem jeweiligen Walzgut nicht genug Probe vorlag. Die Partikelgrößen liegen in etwa bei der Größenordnung des Standards, wobei dessen größte Verteilungsdichte um 3 μm niedriger liegt, wie auch aus dem D50-Wert erkennbar ist. Trotz des relativ ähnlichen Spektrums weisen zumindest Versuch L P und der Standard ähnliche Fließeigenschaften auf. Dabei muss bedacht werden, dass bei Versuch L P der Fettgehalt 2% höher ist. Da die anderen Proben weitaus höhere Viskositäten aufweisen, sprecht also nicht gerade für den Einsatz von Kugelmühlen zur Herstellung von dieser dunklen Schokolade.
Für die Rezeptur P zeigt sich, dass die Partikelverteilung eine Abweichung von 0,3 μm im D90-Wert aufweist und somit annähernd gleich verteilt ist. Auch ist deutlich zu erkennen, dass durch die 3h Conchieren die Fließfähigkeit verbessert werden kann. Auf das Conchieren kann also auch aus Gründen der physikalischen Qualität nicht verzichtet werden. Bei der Schokolade nach L K hingegen scheint mit zunehmender Conchierzeit die Fließfähigkeit zuzunehmen. Dazu ist allerdings zu sagen, dass die Partikelgrößenverteilungen besonders im X90-Wert sehr weit voneinander abweichen und deshalb nicht direkt vergleichbar sind. Es müsste der Versuch, der die größten D-Werte aufweist, also L K 120, die besten Fließwerte erreichen. Allerdings besitzt die L K 60 bessere Fließwerte, was nach bisherigem Kenntnisstand unlogisch erscheint. Eventuell könnte die Verschlechterung damit begründet
werden, dass während des Conchiervorganges im Technikum viel gearbeitet wurde und durch Reinigung und ähnliches die Luftfeuchtigkeit so hoch anstieg, dass keine Feuchtigkeit aus dem Gut ausgetragen sondern eher eingetragen wurde. Doch dafür hätte die Luftfeuchte sehr hoch sein müssen, wenn bedacht wird, dass im Wasserkreislauf der Conche 85 °C herrschten. Anhand der Partikelgrößenverteilungen ist zu erkennen, dass es sich nicht erreichen lässt, die Produkte auf eine einheitliche Größenverteilung einzustellen. Dies zeigt sich besonders bei den D90-Werten, da dieser zwischen 33 und 37 μm schwanken, obwohl sie alle laut Mikrometerschraube auf 21 μm zerkleinert wurden. Dies zeigt, dass für die Herstellung von dunkler Schokolade dieser Wert korrigiert werden muss.
Aufgrund dieser Ergebnisse wurde entschieden, dass keine Zerkleinerung mit diesem Versuchsaufbau mehr durchgeführt wird, sondern mit einer anderen Anlage zerkleinert wird, was allerdings aufwendiger und rohstoffintensiver ist.
5.3 Versuchsreihe 2
Die Abbildung 8 zeigt das Partikelspektrum conchierter Schokolade die noch nicht zerkleinert wurde.
Bei T P 180 wurde dabei manuell vorzerkleinerter Zucker, bei T K 1080 der besonders feine Zucker von Südzucker verwendet. Es ist zu erkennen, dass beide Schokoladen ein bimodales Spektrum aufweisen. T P 180 enthält noch einen Anteil von ca. 10% Laktose und Süßmolkenpulver, die das Spektrum verschiebt, weshalb das von Versuch T K ausgeprägter ist. Es ist aber zu erkennen, dass die manuelle Zerkleinerung des Zuckers durch die Stiftmühle ein durchaus ähnliches Spektrum erzeugt, was aber einen etwas niedrigeren Feinanteil aufweist, als bei Verwendung des fertigen feinen Zuckers.
Auf die Rheologie der zerkleinerten Schokolade dürfte der Anteil, der gröber als 11 μm ist, nur noch eine untergeordnete Rolle spielen, ein zu hoher Feinanteil hingegen könnte die Fließeigenschaften beeinflussen, da diese Partikel von den großen Kugeln kaum noch getroffen und so nicht weiter beansprucht werden.
Abbildung 8: Partikelspektrum des Conchiergutes bei Verwendung verschiedener Zuckeraufbereitungen
Interessant wäre jetzt der Vergleich, in wie weit sich diese Spektren mit dem ähneln, welches durch die Wirbelkammer an der IMP 315 von Lipp entsteht, es lag allerdings keine geeignete Probe für den Vergleich vor.
Die Versuche mit der Rezeptur P wurden an unterschiedlichen Versuchstagen hergestellt, folglich wurde die Rührwerkskugelmühle nach jedem Versuch zerlegt, gereinigt und getrocknet. Bei Rezeptut K wurden beide Schokoladen direkt nach einander zerkleinert. Nach Abschluss des Conchierens und der Zerkleinerung der T K 1080 wurde das Conchiergut in die ungereinigte Anlage gegeben und Reste von der vorher hergestellten Schokolade mit der neuen durchgedrückt. Dabei wurde der Antrieb der Rührwerkskugelmühle auf eine Frequenz 2 Hz gestellt um die Mischphase möglichst klein zu halten. An der Austrittsöffnung konnte dann ein deutlicher Umschlag in Farbe und Konsistenz wahrgenommen werden. Dadurch trat wahrscheinlich weniger Produktverlust als geplant auf, sodass wahrscheinlich die Rezeptur nicht zu 100 % identisch mit der T K 1080 ist.
Die Messung der rheologischen Eigenschaften aller vier Versuche ist in Tabelle 13, die zugehörigen Fließkurven in Abbildung 9 dargestellt. Als Vergleich wird dabei der Standard herangezogen. Die zugehörigen Partikelgrößenmessungen sind in Abbildung 9 und Tabelle 14 dargestellt. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0,1 1 10 100 1000 Vo lu m e n an te il [% ] Partikelgröße [μm] T K 1080 unzerkleinert T P 180 unzerkleinert
Tabelle 13: Rheologische Parameter der Versuchsreihe 2 Probe ηCasson [Pa·s] τCasson [Pa] ηwindhab [Pa·s] τWindhab [Pa] τ [Pa] bei γ= 0,05 s-1 τ [Pa] bei γ= 5 s-1 τ [Pa] bei γ= 40 s-1 T P 180 3,85 12,08 5,15 10,88 13,28 67,45 247,25 T P 1280 2,76 14,32 4,17 15,28 16,4 57,76 204,70 T K 180 5,49 13,94 7,16 12,8 15,83 87,97 337,25 T K 1080 7,49 16,62 9,24 13,45 18,22 119 439,85
Abbildung 9: Fließkurven der Versuchsreihe 2
0 100 200 300 400 500 600 700 0 10 20 30 40 50 60 70 Sc hubspannung [Pa] Scherrate [s-1] T P 180 T P 1280 T K 1080 T K 180 Standard
Abbildung 10: Spektrum der Partikelgrößenverteilung von Versuchsreihe 2
Tabelle 14: Parameter zur Charakterisierung des Partikelspektrums der Versuchsreihe 2
Probe D10 [μm] D50 [μm] D90 [μm] Spezifische Oberfläche Span T P 180 3,06 9,86 30,75 0,90 2,81 T P 1280 2,97 9,39 29,77 0,93 2,86 T K 180 2,82 9,27 33,01 0,97 3,26 T K 1080 2,99 9,42 32,82 0,93 3,17
Wie aus dem Scherdiagramm hervorgeht, erreichen keine der mit Rührwerkskugelmühle hergestellten Schokoladen die Casson-Fließwerte des Standards. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass dieser Standard weniger fein ist, was einen D90 –Wert zu erkennen ist, der wesentlich höher liegt, als die von der Rührwerkskugelmühle hergestellten Muster. Außerdem weist diese Verteilungsfunktion, ein bimodales Spektrum auf, während das der Rührwerkskugelmühlen monomodal ist, was nach allgemeiner Meinung zu niedrigeren Viskositäten aber hohen Fließgrenzen führt.
0 1 2 3 4 5 6 7 0,1 1 10 100 Vo lu m e n an te il [% ] Partikelgröße [μm] T P 180 T P 1280 T K 180 T K 1080 Standard
Bei Betrachtung fällt aber auf, dass alle Muster sowohl bei den Casson-Fließparametern, wie auch bei den konstanten Scherraten höhere Werte aufweisen, als der Standard. Auffällig wird dies besonders im Berreich der höheren Scherraten, aber auch im niedrigen Scherbereich bringen die Schokoladen verhältnismäßig viel Widerstand entgegen.
Es kann natürlich nur abgeschätzt werden, wie sich die Fließeigenschaften verändern müssten, wäre der Standard feiner, aber es müsste die Viskosität und die Fließgrenze weiter ansteigen. Dies würde wahrscheinlich bedeuten, dass die Schokolade nach gleicher Rezeptur und ebenfalls sehr lange conchiert wurde, eine ähnliche Viskosität und eine höhere Fließgrenze aufweisen.
Weiterhin ist zu erkennen, dass die Versuche T P sowohl bei 3 h als auch bei 21 h eine wesentlich niedrigere Viskosität erreichen, als die jeweiligen Versuche T K, da beide den gleichen Anteil an Nichtfettkakao und den gleichen Fettgehalt aufweisen, kann dies nur durch den 10%igen Anteil an Milchbestandteilen erklärt werden, da beide nach dem gleichen Verfahren hergestellt wurden. Werden Rezeptur und Partikelspektrum betrachtet, so hätte es eigentlich so sein müssen, dass das die Versuche T K niedrigere Viskositäten aufweisen müssten, da im Milchbestandteil der Rezeptur K ein Teil des Fettes fest gebunden ist und diese Schokolade ein etwas feineres Sepektrum aufweist.
Weiterhin ist auffällig, dass der Versuch durch langes Conchieren bei Rezeptur P ein weiteres Absenken von Viskosität bewirkt, wobei im niedrigen Scherbereich von 0,05 s-1 eine Widerstandszunahme zu erkennen ist, was sich in dem Anstieg der Fließgrenze widerspiegelt., Bei Rezeptur K hingegen scheint es durch das lange Conchieren zu einem Anstieg von Fließgrenze und der Viskosität zu kommen.. Eventuell kann dies auf die besagte Abweichung in der Rezeptur zurück zu führen sein, aber diese Abweichung dürfte nicht so deutlich ausfallen.
Dass die Fließeigenschaften wesentlich ausschlaggebend für die Zerkleinerungswirkung sind, zeigt sich an der Versuchsdurchführung im Anhang. Die Versuche mit Rezeptur P setzten dem Motor, der das Rührwerk im Mahlraum bewegt wenig Widerstand entgegen, so dass die letzte Portion Lecithin erst ganz am Ende zugesetzt werden kann. Bei den Versuchen mit der Rezeptur K ist die Leistungsaufnahme, auch nach Zugabe der Restmenge Lecithin noch sehr hoch.
6 Diskussion
Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass die Planetenkugelmühle dafür geeignet ist, bestimmte physikalische Zusammenhänge zu erkennen und daraus Theorien für Vorgänge abzuleiten. Aufgrund der einfachen Handhabung der Anlage lassen sich schnell viele Muster herstellen, die nur eine sehr geringe Probenanzahl aufweisen. Der Zerkleinerungsprozess ist allerdings relativ empfindlich gegen Fehler. Durch die kleine Produktmenge werden schon minimale Über- oder Unterdosierungen großen Einfluss haben. Dadurch, dass in einem völlig geschlossenen System gearbeitet wird, kann bei laufender Zerkleinerung keine Prozesskontrolle stattfinden. Es kann also schnell passieren, dass eine Überhitzung stattfindet oder die Partikel zu fein gemahlen werden. Auch ist es schwierig zu kontrollieren in wie weit Viskositätsänderungen und ähnliches auftreten. Ausreichend Erfahrung ist also nötig, um zuverlässige Ergebnisse an dem Gerät zu erzielen.
Die verwendete Rührwerkskugelmühle hingegen ist robuster gegen Fehlerquellen. Aufgrund der großen Produktmenge ist diese nur wenig anfällig gegen kleinere Abweichungen in der Rezeptur. Aufgrund des hohen Aufwandes an Wartung und Arbeit am Gerät kann nur eine geringe Anzahl an Versuchen durchgeführt werden. Durch Temperaturkontrolle, Antriebssteuerung, kann eine gute Prozesskontrolle erfolgen, welche gute Wiederholbarkeit gewährleistet.
Bei der 1. Versuchsreihe war auffällig, dass in den ersten drei Stunden der Zerkleinerung bei Verwendung der Rezeptur K eine Zunahme der Viskositätsparameter erfolgte. Dies wurde als Fehler angesehen. Allerdings ist dies auch in der Versuchsreihe 2 zu beobachten. Bei gleicher Rezeptur hat sich, allerdings auch wieder mit einer möglichen Fehlerquelle behaftet, ein ähnliches Bild ergeben, dass mit zunehmender Grob-Conchierdauer entgegen aller Erwartung eine Erhöhung der Viskosität zu verzeichnen ist.
Bei der Verwendung der Rezeptur P konnte dies nur beim Fließgrenzenparameter beobachtet werden, also bei niedriger Scherrate. Der Widerstand bei hohen Scherraten konnte durch längeres Conchieren weiter gesenkt werden.
Diese Veränderungen lassen die Vermutung zu, dass neben Wasseraustragung und Verteilung von Kakaobutter auf der Oberfläche eben doch noch weitere Prozesse im Inneren der Schokolade stattfinden.
Im Eigenversuch wurde sensorisch wahrgenommen, dass durch das Langzeitconchieren bei milderen Temperaturen vor allem der essigsaure Geschmack gesenkt wurde. Eventuell verschiebt sich dadurch das Ladungsgleichgewicht im Inneren der Kakaobestandteile, sodass sich Brücken ausbilden, die den Zusammenhalt von Kakaopartikeln erhöhen, was die Viskosität erhöhen könnte. Bei der Rezeptur P könnte dies zum Beispiel durch die Mineralsalze in der Molke gepuffert worden sein. Doch dies ist reine Spekulation, der keinerlei Beweis unterliegt.
Bei der Überprüfung des Standards hat sich herausgestellt, dass ein Partikelspektrum entstanden ist, welches nicht den Anforderungen einer guten Schokolade entspricht. Daran kann aber jetzt nichts mehr verändert werden, da für die Walzenstühle in diesem Fall der Fettgehalt zu hoch ist und weil bei anderen Zerkleinerungen der Feinanteil noch weiter steigen würde, was für die Fließeigenschaften unvorteilhaft wäre. Das hier eingesetzte Verfahren, in dem zuerst der Geschmack erzeugt und erst anschließend die Zerkleinerung erfolgt erfordert ganz neue Kenntnisse im Umgang mit dieser Technologie, es könnten dadurch aber einfacher Fehler wie diese beheben lassen.
Die Geschmacksveränderungen, die beim Conchiervorgang nach dem Walzgang entstehen, stimmen eventuell nicht damit überein, welches sich beim Grobconchieren entwickelt. Doch diese Entwicklung kann nur mit einem fachkundigem sensorischen Panel analysiert werden und sollte auch bei erneuten Versuchen erfolgen. Dies liegt vor allem daran, dass gerade dunkle Schokolade von Personen konsumiert wird, die mehr Wert auf interessante Kakaonoten legen.
Alle diese Ergebnisse wurden auf der Grundlage erstellt, dass der Grob-Conchiervorgang auch mit einem feineren Zucker und dem Ausschluss der Wirbelkammer funktioniert. In dem Projekt von Norbert Klein, welcher ebenfalls an dem Thema gearbeitet hat, wurde eine Rezeptur verwendet, die der Rezeptur K sehr ähnlich ist, abgesehen davon, dass dort 5 % mehr Nichtfettkakao und entsprechend weniger Zucker eingesetzt wurde. In seinem Projekt wurde ebenfalls 3 h, aber an der Conche IMP 315 mit Wirbelkammer conchiert. Die Zerkleinerung erfolgte an derselben Rührwerkskugelmühle wie in diesem Projekt. Ein Vergleich sollte deshalb mit dem Versuch T K 180 erfolgen. Der Vergleich seiner Messergebnisse mit den in dieser Arbeit aufgenommenen Ergebnissen ist in Tabelle 15 dargestellt.
Da das genaue Messprofil bei der Rheologieuntersuchung aus dem Projektbericht nicht hervorgeht, sollten die Casson-Parameter nicht verglichen werden. Jedoch können die Schubspannungen bei konstanten Scherraten, ebenso wie die Partikelcharakterisierung verglichen werden. Dabei zeigt sich, dass der Versuch T K 180 einen etwas höheren D50 und einen höheren D90-Wert aufweist. Die Schubspannung bei den Scherraten 5 und 40 s-1 sind aber wesentlich höher. Wenn davon ausgegangen wird, dass in Messung und Herstellung keine Fehler auftraten und die Rezepturverschiebung nur eine untergeordnete Rolle spielt, würde dies bedeuten, dass das Grob-Conchier-Verfahren eben nicht auf die Conche IMP 7 übertragbar ist, auch nicht mit Verwendung verschiedener Zucker und Zuckeraufbereitungen. Tabelle 15: Vergleich von Parametern mit Vorgängerprojekt
Probe ηCasson [Pa·s] τCasson [Pa] τ [Pa] bei
γ= 5 s-1 τ [Pa] bei γ= 40 s-1 D10 [μm] D50 [μm] D90 [μm] MP Klein 2,59 18,87 61,62 210,95 2.84 8,82 30,35 T P 180 5,49 13,94 87,97 337,25 2,82 9,27 33,01
Klärung könnte hier die Versuchswiederholung des T P 180 an der Conche IMP 315 verschaffen. Ebenso kann auch noch mit der Anpassung des Partikelspektrums an der Conche IMP 7 gearbeitet werden, sofern untersucht wurde, wie genau sich dieses vor und nach Einwirkung der Wirbelkammer verändert.
7 Zusammenfassung
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung, in wie weit sich das für Milchschokolade entwickelte Grob-Conchierverfahren auch für die Herstellung von dunkler Schokolade eignet. Dabei sollte besonders auf technologische Parameter eingegangen werden, um mögliche Probleme zu ergründen.
Gezeigt werden konnte, dass es prinzipiell möglich ist, mit dem Grob-Conchierverfahren eine dunkle Schokolade herzustellen, die rheologisch mit einem Muster mithalten kann, welches mit dem traditionellen Verfahren hergestellt wird.
Dies bezieht sich besonders auf die Herstellung der in Tabelle 2 verwendeten Rezeptur P. Bei der zweiten Rezeptur sind aber neue Fragen entstanden, die durch Versuchswiederholung bestätigt werden müssen und gegebenenfalls weitere Untersuchungen bedürfen.
Es hat sich gezeigt, dass die Dauer des Grob-Conchierens auch auf die rheologischen Eigenschaften eine Auswirkung hat, die bis dato noch unbekannt war. Diese Untersuchung könnte deshalb auch als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen genutzt werden, wie sich das Conchieren auf die Schokolade auswirken kann.
8 Verzeichnisse
8.1 Literaturverzeichnis
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Braunschweig, erhaltlich im Internet unter: http:/www.imvt.tu-bs.de/documents/labor/PGA Zerkleinern.pdf (Stand 22.03.2010)
Prentice, J.H.: Measurements in the rheology of foodstuffs. Riverport USA: Elsevier. 1984. Remmler, T.: Handout: Viskosimetrie. Malvern instruments 2010
Schramm, G.: Einfuhrung in die Rheologie und Rheometrie. 1.Auflage. Karlsruhe: Haake. 1995.
Stieß, M.: mechanische Verfahrenstechnik, Band 2. Heidelberh, Springer, 1994
Tscheuschner, H.D.: Grundzüge der Lebensmitteltechnik. 3. Auflage. Hamburg: Behr, 2004. Windhab, EJ: Influence of particle size, -shape and morphology on the rheological properties of chocolate systems. Koln: ZDS Chocolate Technology Seminar, 2004.
8.2 Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Rezeptur K 20
Tabelle 2: Rezeptur P 20
Tabelle 3: verwendete Rohwaren und Herstellerangaben 21
Tabelle 4: Conchierschema 3 h 23
Tabelle 5: Beigaben von Kakaobutter und Lecithin vor und während und nach der Zerkleinerung 24
Tabelle 6: Conchierschema für ca. 18h Conchierdauer 26
Tabelle 7: 3-Stufiger Walzprozess 27
Tabelle 8: Conchierverlauf des Standards 28
Tabelle 9: rheologische Parameter des Standards 29
Tabelle 10: Fehlerhafte Kakaobutter- und Lecithindosierung bei Versuch L P 30 Tabelle 11: ermittelte Rheologieparameter der Versuchsreihe 1 31 Tabelle 12: Parameter zur Beschreibung der Partikelgrößenverteilung der Versuchsreihe 1 32 Tabelle 13: Rheologische Parameter der Versuchsreihe 2 35 Tabelle 14: Parameter zur Charakterisierung des Partikelspektrums der Versuchsreihe 2 36 Tabelle 15: Vergleich von Parametern mit Vorgängerprojekt 40
8.3 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Arbeitsweise eines 5-Walzwerkes (Beckett,2009) 7 Abbildung 2: Prinzip der Zerkleinerung von Partikeln in einer Kugelmühle (Lehne, 2010) 10 Abbildung 3: Rührwerkskugelmühle der Firma Lipp Mischtechnik GmbH 12 Abbildung 4: verschiedene Arten von Partikelgrößenverteilungen (Beckett 2009) 13 Abbildung 5: Aufbau des Laserbeugungsspektrometers (Malvern 2011) 18 Abbildung 6: Partikelspektrum des Standards mit dazugehörigen Parametern 29 Abbildung 7: Partikelgrößenverteilung der Versuchsreihe 1 31 Abbildung 8: Partikelspektrum des Conchiergutes bei Verwendung verschiedener Zuckeraufbereitungen 34
Abbildung 9: Fließkurven der Versuchsreihe 2 35
Abbildung 10: Spektrum der Partikelgrößenverteilung von Versuchsreihe 2 36
