DD290950A5

DD290950A5 - Verfahren zur prozesskontrolle der strukturwandlung von schokoladenmassen

Info

Publication number: DD290950A5
Application number: DD33238689A
Authority: DD
Inventors: Horst-Dieter Tscheuschner; Knut Franke; Andrea Hausmann
Original assignee: Tu Dresden,De
Priority date: 1989-09-06
Filing date: 1989-09-06
Publication date: 1991-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozeszkontrolle der Strukturwandlung von Schokoladenmassen oder aehnlichen Dispersionen mit fluessiger kontinuierlicher Phase, bei denen sich waehrend des Bearbeitungsprozesses die strukturellen Eigenschaften aendern. Die erfindungsgemaesze Aufgabe wird dadurch geloest, dasz die AEnderung der Flaeche unter der effektiven Viskositaet eines Verarbeitungszustandes der Schokoladenmassen zu der des vorhergehenden Verarbeitungszustandes gemessen wird, wobei die Kurve der effektiven Viskositaet bei gleicher Temperatur als Funktion des Quotienten der Scherspannung ti durch das Schergefaelle gi in Abhaengigkeit vom Schergefaelle gi gemessen wird. Es wurde gefunden, dasz die Flaeche unter der relativen Scherspannungskurve, abzueglich der Flaeche unterhalb des letzten, bei weiterer Steigerung des Schergefaelles sich kaum noch veraendernden Quotienten, ein objektives Masz fuer den erreichten Strukturzustand von Dispersionen ist. Zu Beginn einer Verarbeitung aendern sich die Flaechen von Verarbeitungszustand zu Verarbeitungszustand relativ stark. Die Differenz der Flaechen zweier aufeinanderfolgender Verarbeitungsstufen nimmt mit zunehmender Verarbeitung bis etwa auf Null ab. Das bedeutet, dasz die Strukturwandlung offensichtlich als abgeschlossen gelten kann, wenn diese Differenz einen bestimmten unteren Schwellwert erreicht hat. Der Energieaufwand fuer eine darueber hinausgehende Verarbeitung steht danach in keinem angemessenen Verhaeltnis mehr zur noch erreichbaren Strukturaenderung.{Prozeszkontrolle; Strukturwandlung; Schokoladenmasse; Viskositaet effektive; Verarbeitungszustand; Temperatur; Scherspannung; Schergefaelle}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozeßkontrolle der Strukturwandlung von Schokoladenmassen oder ähnlichen Dispersionen mit flüssiger kontinuierlicher Phase, bei denen sich während des Bearbeitungsprozesses die strukturellen Eigenschaften ändern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bei der Herstellung oder Verarbeitung von Dispersionen mit flüssiger kontinuierlich Phase, wie z. B. Schokoladenmassen, sind in

zahlreichen Fällen die Prozesse so zu führen, daß eine bestimmte Struktur aus den Komponenten der Dispersion auf· oderabgebaut warden. Diese Strukturänderung wird indirekt über die Änderung der Fließeigenschaften der Dispersion deutlich.

Die Fließ- oder rheologischen Eigenschaften werden vor allem über Scherbeanspruchungen ermittelt. Unter anderem wird die Abhängigkeit der Schubspannung τ vom aufgebrachten Schergefälle θ (Fließfunktion) gemessen. Bezieht man die Schubspannüng auf das Schergefälle, so erhält man die effektive Viskosität. Kennwerte der effektiven Viskosität oder Modellparameter des Fließverhaltens werden zur Charakterisierung und Bewertung der Strukturänderung genutzt. Bisher bekannte Modelle zur Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften wie das CASSON-Modell nach IM oder 121 bzw.

in der erweiterten Form nach 141 oder das Modell von SOMMER /3/ enthalten Annahmen bzw. Parameter, die zumindest für

Schokoladenmassen keinen physikalischen Hintergrund besitzen. Sie widerspiegeln sowohl Struktureigenschaften, als auch

andere nicht durch die Struktur beeinflußte Eigenschaften. Dadurch ist es mit diesen Modellen nicht möglich, eindeutige

Kriterien für eine objektive Beurteilung des Bearbeitungszustands von Schokoladenmassen anzugeben. In der Praxis bedeutet dies, daß bei der Herstellung oder Verarbeitung von Dispersionen vielfach noch die Steuerung der Prozesse nach subjektiven Einschätzungen vorherrscht bzw. entsprechende Automatisierungen auf umfangreichen Versuchen

mit den speziellen Stoffsystemen beruhen, ohne daß kurzzeitige Schwankungen der Stoffparameter ausgesteuert werdenkönnen.

IM Steiner, E.H.: Eine neue rheologische Beziehung, um die Fließeigenschaften geschmolzener Schokolade auszudrücken. In RIC.-Zürich

(1958), S. 302.

/2/ -Viskosität von Schokolade- Bestimmung der CASSON-Fließgrenze und der CASSON-ViskositSt. In RIC.-Zürich 18 (1973), 9, S.220-222. /3/ Sommer, K.: Physikalische Vorgänge beim Conchieren. Karlsruhe, Technische Hochschule, Dies. A, 1974. /4/ Tscheuschner, K.-D., Finke, A.: Ideologische Eigenschaften von Kakaobutter mit Kakaofeststoff und Zucker. In ZSW. 41 (1988) 7/8, S. 244-251und 11, S.354-359

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist die automatische Prozeßkontrolle bei der Herstellung und Verarbeitung von Schokoladenmassen. Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen objektiven, meßbaren Parameter zur Einschätzung des Strukturzustandes von Schokoladenmassen in Abhängigkeit von der Verarbeitung zu finden.

Erfndungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Änderung der Fläche unter der effektiven Viskosität eines Verarbeitungszustandes der Schokoladenmassen zu der des vorhergehenden Verarbeitungszustandes gemessen wird, wobei die Kurve der effektiven Viskosität bei gleicher Temperatur als Funktion des Quotienten der Scherspannung η durch das Schergefälle Oj in Abhängigkeit vom Schergefälle Θ, gemessen wird.

Es wurde gefunden, daß die Fläche unter der relativen Scherspannung Jkurve, abzüglich der Fläche unterhalb des letzten, bei weiterer Steigerung des Schergefälles sich kaum noch verändernden Quotienten, ein objektives Maß für den erreichten Strukturzustand von Dispersionen ist. Zu Beginn einer Verarbeitung ändern sich die Flächen von Verarbeitungszustand zu Verarbeitungszustand relativ stark. Die Differenz der Flächen zweier aufeinanderfolgender Verarbeitungsstufen nimmt mit zunehmender Verarbeitung bis etwa auf Null ab. Das bedeutet, daß die Strukturwandlung offensichtlich als abgeschlossen gelten kann, wenn diese Differenz einen bestimmten unteren Schwellwert erreicht hat. Der Energieaufwand für eine darüber hinausgehende Verarbeitung steht danach in keinem angemessenen Verhältnis mehr zur noch erreichbaren Strukturänderung.

Ausführungebeispiel

Beim Conchieren wird die Schokoladenmasse thermisch und mechanisch bearbeitet und dabei die Struktur des dispersen Systems verändert.

Zur Bewertung des Strukturzustandes wird eine Probe entnommen, in ein Rotationsviskosimeter mit koaxialem Zylindermeßsystem eingefüllt, auf 4O⁰C temperiert und nachfolgend bei stufenweiser Zunahme des Schergefälles Bj nach Erreichen des Gleichgewichts im Viskosimeter die Scherspannung η gumessen und der Quotient aus Schwerspannung η und Schergefälle θι über dem Schergefälle Q, aufgetragen (s. Fig.). Die Messung wird beendet, wenn sich der Quotient gegenüber dem vorhergehenden kaum noch ändert. Danach wird die Fläche der relativen Scherspannungskurve zwischen dem Anfangsschergefälle Θ, und und dem Endschergefälle 0_b ermittelt und von ihr der konstante Flächenanteil unter dem Quotienten T_b/9_b abgezogen.

Diese Fläche Aj kennzeichnet den Strukturzustand der Schokoladenmasse zum Zeitpunkt der Verarbeitungsstufe k. Sie wird ins Verhältnis gesetzt zur Fläche Ak.i des zuletzt ausgemessenen Verarbeitungszustandes. Entspricht sie in etwa der vorhergehenden Fläche, unterscheidet sie sich z. B. nur noch um etwa 5% von dieser, so wird das Conchieren beendet.

Claims

Verfahren zur Prozeßkontrolle der Strukturwandlung von Schokoladenmassen, gekennzeichnet dadurch, daß die Änderung der Fläche unter der effektiven Viskosität eines Verarbeitungszustandes der Schokoladenmassen zu der des vorhergehenden Verarbeitungszustandes gemessen wird, wobei die Kurve der effektiven Viskosität bei gleicher Temperatur als Funktion des Quotienten der Scherspannung η dutch das Schergefälle Θ, in Abhängigkeit vom Schergefälle Θ, gemessen wird.

Hierzu'1 Seite Zeichnungen