制造巧克力团的方法、用于巧克力团加工的机器和紧凑安装的制作方法

专利名称：制造巧克力团的方法、用于巧克力团加工的机器和紧凑安装的制作方法
技术领域：
制造巧克力的方法是一个公用领域的主题，广泛地公开在书籍和专门的技术出版物中。然而，随着整个上个世纪在新设备制造方面的产业发展，该制造方法逐渐地改进为目前的现有水平。
背景技术：
巧克力是一种遍布全球各大州都具有消费习惯的产品。在20世纪初期的欧洲，其制造加工方法开始标准化，其基本加工原理也制度化。该基本原理包括混合、碾磨和在剧烈并且持续的搅动下均质化。
为了实行上述方法，在20世纪初使用一种命名为″melageur″的机器，该机器包括混合器和花岗岩辊压碾磨机的组合(在今天，因其非常低的加工效率，这种设备是过时的)。
用于巧克力制造的成分(基本包括可可团、可可油、糖以及可能的牛奶(在牛奶巧克力的情况下))被添加到上述机器中，以便混合在一起同时通过重型的花岗岩辊压碾磨机的机械破碎而被同时碾磨(可获得在40到50微米范围内的标准最终粒径，但依据目前的标准该粒径是无法被接受的，目前的标准粒径是在16到25微米的范围内波动)，从而生产出用于制造巧克力面层(topping)的基本的巧克力团(mass)。
接着，被适当碾磨的巧克力团(50到40微米)被添加到命名为“巧克力加工的臂式精炼机(conch)”的设备(由于不能执行正确的巧克力加工制作，而且不能满足市场中正在要求的标准，这种设备目前已经过时了)中。
精炼机具有自加热的容器和偏心臂，该偏心臂通过凸轮轴机械铰接，该凸轮轴给固定在其末端的重型钢辊提供交替的运动。已呈液体形式的巧克力团(具有剩余的添加制剂的可可油)在其中保持持续搅动长达24到72小时，以便实现巧克力面层全部风味的开发(这个加工周期依据目前的巧克力面层的加工产业来说是不可接受的)。
整个20世纪的机器制造产业的发展，使得巧克力制造的原始加工设备能够现代化，并且导致了首次意义重大的改变，即除了改进它的品质特性之外，还试图在加工操作中产生更高的效率。
因此，过去由″melageur″(具有花岗岩辊的混合/碾磨机)实现的巧克力制造方法被旋转臂西格马(sigma)型混合器在巧克力团中进行的高效的操作所替代，该西格马型搅拌机后面增加有新设备，该新设备命名为“圆筒碾磨机”，被称为“巧克力精制(refining)”。
这种改变使得在巧克力面层的生产加工方面、以及巧克力团混合的改进的均质化方面能够有更高的效率，这些使得将要通过“巧克力精制机器”(辊压碾磨机)进行的碾磨操作更容易。这就在巧克力面层的粒径形式方面(目前的粒径形式16到20微米)产生了实质的改进，以及在最终产品的器官感觉的品质方面达到更高的工业性能和生产率。
整个20世纪，几种型号的精炼机开始试图改进由过时的选择臂式“巧克力加工精炼机”执行(循环周期72小时)的操作。
通过巧克力面层制造设备的行业投放市场的设备，其特征在于通过它的机械臂产生更高程度的机械操作。这样，要安装大功率的电动机来带动机械臂，该机械臂和其低速混合器一起作用，该混合器持续转动巧克力团面层。后者能导致对巧克力团面层的高度摩擦，这个加工特性对开发出巧克力面层的最终正确风味是基本的。
即将进入到市场中的更大功率的机器使得基本的巧克力加工在“精炼”过程中能够发生变化(与以前使用的选择臂式精炼机相比)。其中重大的革新是把只有在液态进程中(和添加制剂中的全部可可油)执行的巧克力团面层的精炼分成两个新的不同的进程。第一进程称为“干精炼”(巧克力面层制剂中只有部分可可油添加到混合物中，因此通过面粉的添加能够形成干巧克力团)，随后进行“湿精炼”(添加制剂中剩余的可可油，使面层团液化成具有非常粘稠液体的稠度)。
随着即将到来的使用上文描述的设备(混合器、巧克力精制和巧克力精炼机)的可能性，巧克力制造产业使用的目前的方法，其特征如下锤式碾磨机中的磨碎的糖(180微米的粒径)和制剂中的其它成分(即，可可团、在最终的制剂中的部分可可油和可能的奶粉(在牛奶巧克力的情况下))一起添加到旋转臂水平混合器的接受器中。接着，巧克力面层团的成分被混合、在40℃下被加热、以及均质化，直到获得稳固的和粘性巧克力团的稠度。
在随后的步骤中，巧克力面层团的碾磨(精制)是利用“五圆筒精制”机器来实现的(只采用了制剂中全部油的一部分，大约制剂中全部脂肪的24％)(获得16到25微米的粒径)。混合物离开这个机器时为细小粉末，该粉末已经具有最终的粒径特性(45℃的温度)。
其后，来自巧克力团的精制的粉末(16到25微米)被添加到命名为“巧克力精炼机”的设备接受器中，在那里它将接受处理以开发出巧克力面层的特有风味。这是最后的加工阶段，它分成两个进程“干精炼”和“湿精炼”。
在第一个进程中，巧克力团具有面粉的稠度(全部脂肪的24％)，巧克力团通过“巧克力加工精炼机”的搅拌臂经受强烈的机械操作，该搅拌臂通常是2个到6个，主要目的是开发出巧克力面层的香味和风味，此外还改进它的粘性特性以便部分去除保留在巧克力面层团中水分(计算的水分含量从1％到0.5％)。这样的粘性特性对于夹心巧克力和巧克力糖果的面层(理想的粘度是300,000到340,000Pa.s)能够有好的可大规模操作性来说是基本的。
通过精炼机的机械臂的强摩擦所产生的热来实现水分的去除，其给巧克力团提供了强烈的加热(由于磨碎的糖的结晶化会在产品中产生凝块，应当注意最大温度60℃)。
这种低速旋转的机械臂实行这样一种运动，它试图在干巧克力团的内部插入一定量的新鲜空气，其目的是从可可杏仁发酵中氧化丹宁酸、花青素和其余的醋酸废物，其是造成产品涩味(astringent)和酸性特性的主要原因。在这个阶段中，产品在低速和受控的温度下受到持续的搅动，该受控制温度不应当超过60℃太多，否则会有发生精制糖的再结晶的危险，因此当硬的凝块形成时使得产品由于失去基本的粒径特征而变得没有价值。在这个阶段中，巧克力团面层在12到16小时的周期中被加工处理，这之后剩余的制剂油被添加到其中(从而完成了脂肪含量的30％到36％，该脂肪含量通常发现于巧克力面层中)，并使巧克力团的面层彻底液化，开始6到12小时的周期的“湿精炼”，完成每加工批量总平均24小时的加工。
巧克力团将在持续的搅动下保持在这个加工进程中，同时机械臂高速运动，以在受控温度(60℃)下散开剩余的添加油中的干巧克力团。

发明内容
本发明基于使用具有高运转性能速率的辅助设备并结合独特的加工工艺，从而与更新的和更现代的巧克力加工技术相比，获得与生产的巧克力量相对应的较低的能耗、操作循环周期和加工安装费用。这只有通过使用用于加工巧克力的“U”型精炼机的才可能，其也是本发明的目的。如果应用最现代的常规巧克力的加工，将保持化学的和器官感觉的特性。
本发明的目的是改进目前的巧克力面层的制造方法，通过使用新的设备(“U”型巧克力精炼机)，特别是在该巧克力制造方法(该方法被称为“(湿和干)精炼巧克力面层团”)的重要的步骤过程中发展成为该新的加工形式的支持件，当与用于该目的的常规的设备费用相比时，改进的方法具有较低的固定资产和安装设备。
由于使用这个技术，可以使用新的紧凑加工单元，该紧凑加工单元在工厂综合设备中占据很小的物理面积(通过比较，在常规工厂中所占的面积至少大3倍)，并且相对于生产出的巧克力面层吨数和直接参与生产加工的劳力来说，在使用的动力方面具有低的运行费用。
如果用于夹心巧克力填充和一般的糖果(这种情况下产品的流动性是必需的)，该技术也能够在具有巧克力团面层风味和最终粘度的“精炼加工”的全部时间上达到明显的改进。
在此用于巧克力面层制造的制造方法(该方法是本发明的目的)用于建立一个系统，其特征在于■低的固定资产设备费用和辅助部件，在与目前的制造方法相等的生产产量相比时，该目前的制造方法的等同于那些由设备和常规方法执行的制造方法。所以小公司和中等的公司也可以为制造它们自己的巧克力面层进行资本支出。由于相对于公司的生产规模的高额的常规安装费用，这个可能性是渺茫的；■低费用和运行简单，这使直接的运行劳力的费用是切实可行的，甚至对于小生产规模来说，因此使得在本发明的加工单元中生产的巧克力的费用方面有竞争力，甚至对于在小公司和中等公司的小生产规模来说；■装机电功率显著地降低(降低50％)，在与常规的制造巧克力的工厂相比时，该工厂生产同样品质的巧克力。通过本发明制造的巧克力产量相对于通过常规装置生产的相似产量的巧克力，其结果是具有低的安装成本和电力消耗；■用于生产设备安装的物理面积更小(是同样生产量的常规工厂的30％的安装面积)，如果与具有同样巧克力面层品质和同样生产产量的巧克力面层工厂相比；■运行简单，其特征在于线性生产加工系统，使得巧克力加工阶段具有高度的自动化水平，以及低资金支出和中等水平的劳动条件，而不危害最终产品的品质。
本发明包括目前巧克力团制造技术的新的优化的和紧凑的设计，具有用于深度加工的可选资源；此外使用为了这个目的被特定开发并且是本发明的整体部件的设备和辅助设备。当与用于同样的目的使用的常规方法相比时，也在低运行费用下给系统使用者提供了低的、减少的操作时间。
要使用的原材料(即可可团和油、糖、奶粉)以干燥的原始形式被接收并且由相应的制造商提供(这些成分是巧克力团制剂的整体部分)。原材料被添加到干式预碾磨系统中，随后经机械化的运输到达用于深度巧克力加工的“U”型精炼机，该精炼机是为这个新的加工设计所特别开发的。接着原材料将在预定的时间过程(4到8小时)经受深度精炼处理。
接着，已经液化的巧克力团通过正排量泵被运输到辊压碾磨机，在那里经受最终的辊压处理以达到市场中所指定的粒径(20到40微米)，并且将通过管子流到浆池，巧克力团(以其液体形式)在该浆池处等候直到最终的加工后成为固体。
本发明的目的是改进和简化巧克力的制造方法，但是同时不省略已知的重要的加工阶段，例如“巧克力团精炼”(干的和湿的)。
本发明是基于这样的事实，在干精炼和湿精炼巧克力团加工中，在糖、蛋白质和氨基酸(依次包括前述的巧克力风味和香味特性)之间发生的复杂的相互作用遵循适当限定和已知的程序参数，但是虽然如此其在工业实践中不是最优化的。
为了达到提出的目标，必需使用“U”型精炼机的深度处理，通过非常特殊的结构，使得上述的化学反应能够在比目前现有的常规加工系统提供的时间周期更短的时间周期发生。
作为由本发明产生的一个优点，也可以被提及的是构造紧凑加工单元的可能性，该紧凑加工单元在工厂综合设备中需要较小的物理面积(在常规的工厂中需要至少大3倍的面积)。另外，在生产每吨巧克力面层所使用的电力的方面，其还具有低的运行费用。这也使得能够最优化生产加工中包含的直接“劳动”。
作为额外的优点，能够实现巧克力面层团的整体“精炼”(加工)时间、风味和最终的粘性的显著改进。这样使得具有更好的产品可操作性，如果其被用于夹心巧克力填充物和糖果的面层，通常这种情况下总是需要更高的产品流动性。


下面，本发明描述附图，其中图1表示了依据本发明的巧克力制造系统的流程图；
图2表示了依据本发明的精炼机的示意远景图。
具体实施例方式
操作特性程序采用用于深度巧克力团加工的U型精炼机9中的巧克力团加工技术。
第一阶段预碾磨该加工从结晶糖和奶粉(当是牛奶巧克力时)的预碾磨开始，使用转子和定子型的动力冲击碾磨机4以及校准筛，该校准筛将以3000到9000转/分的转速运行并使用钻孔直径从0.5到3.0毫米变化的筛。因此，将实现10到200微米粒径范围的糖碾磨粉，其具有在上述范围内的最终碾磨糖颗粒尺寸的物理特性。
第二阶段精炼具有上述特性(粒径在20到200微米之间)的产品(预碾磨的糖和奶粉的混合物)通过适当的运输螺旋型的运输系统前进到用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9。这个系统被特别的开发来执行这个加工阶段，这也是本发明的目的。在这个阶段，加入制剂的部分液体成分，即可可油和可可团，其已经通过在用于深度巧克力处理的“U”型精炼机9的水套床中循环的热水而在50℃被在先融化和加热。
仍在最初的预碾磨阶段的制剂成分通过用于深度处理的“U”型精炼机9的搅拌臂的交替运动而被均质化，由此由于特殊的动态的旋转运动形成具有粉末稠度的干团。在这个阶段，开始了命名为“干精炼”的巧克力团加工循环，提供了开发出巧克力风味的原材料中的糖和蛋白质的化学相互作用。
具有每一加工批量150公斤到10.0吨的加工生产量的用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9，因为不同的加工生产量，其由从3马力到100马力的驱动功率来分别启动。在这样的构想下，开发了特殊的固定臂10和搅动臂11系统，其目的在于增加巧克力干团的暴露到预热空气的周期，该预热空气来自通过高压风机14执行的机械通风，该风机的流量和空气压力分别从2.0立方米每小时变化到10.0立方米每小时和从600到400毫米水柱变化，该系统由功率从3.0到5.0马力变化的电机来启动(取决于精炼机的生产量)。还有加热电阻13，其功率在2,000到5,000千瓦的范围内变化(取决于在精炼机中使用的风机)。
在“干精炼”中，巧克力预碾磨团通过用于深度巧克力加工的U型精炼机9的搅动臂11而受到强烈的机械操作，由于原材料颗粒之间的摩擦，该操作提供了温度的升高，因此逐渐增加了巧克力团的温度，该温度在60到90℃之间变化。伴随这个操作，获得了包含在巧克力团中的0.1到0.8％的部分水分的去除。
在这个过程中，通过拖曳效应的蒸汽蒸发将使得携带最初在巧克力团中的一系列不希望的成分和风味。这种保留在可可籽发酵和加工中的组分和风味负面地影响了巧克力团的最终风味。
巧克力团的暴露到空气氧化作用中的效果通过来自高压风机14的热空气喷射而被加强，其目的在于氧化从可可发酵过程保留的酸性物质，含量最大的是醋酸，该曝露效应也氧化丹宁酸和花青素(该花青素是可可的自然色彩)，其给了巧克力团风味强涩味的剂料。
在干精炼阶段，用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9的加工特性，采用将巧克力干团暴露到热空气中的最长周期来加强，该周期需要每一操作批量6个小时的暴露，与精炼生产量无关，该精炼生产量使用50％的用于常规的精炼方法的动力。
第三阶段液化和冷却在这个阶段，巧克力团通过泵17从制剂中接收剩余的可可油。然后巧克力团通过用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9的搅动臂的交替运动被均质化。巧克力团将呈现浆状的液体形式，其后通过用于深度巧克力加工的“U”型精炼机中的冷水喷射循环以及由高压风机14提供的冷空气的吹入而被冷却，直到巧克力团的温度达到39℃。
第四阶段巧克力团最后的碾磨液体形式的产品(巧克力团)通过正排量泵23被传输到巧克力团的精制辊压碾磨机21，该碾磨机具有从10到500升的碾磨罐装容量和从7.5到200马力的启动功率以及分别从100到2500升的流量。为了将巧克力团的温度保持在60℃，辊压精制碾磨机设有水套冷却系统，该巧克力团在该辊压精制碾磨机的内部循环并受到由辊压的偏心运动引起的摩擦力，并以高转数(每分钟700转)旋转。已精制的巧克力团(20到40微米)通过泵23从精制碾磨机21被运输到浆池24，在其最终的使用状态下等待适当的固化时机。
接下来，表示在紧凑工厂综合设备以及用于深度巧克力加工的U型精炼机9中应用巧克力团加工技术的流程图描述。
作为示例，50千克的糖袋被添加到糖碾磨机的进料斗1中，该进料斗有对杯形的提升装置3给料的振动的进料通道2，并进一步供给“涡轮碾磨机”型的糖碾磨机4。碾磨的糖因重力堆积在机械化的存储仓5的内部，该存储仓设有锉状臂6，在此糖被完全地卸下。
堆积在存储仓中的磨碎的糖的量是精确对应于要被制造的巧克力的制剂的比例，该糖被保存同时等待合适的时机将这部分糖卸到用于深度巧克力加工的U型精炼机9中。全脂的或脱脂的奶粉来自通常容纳在多层袋(每层包含25千克)中的制剂，其也被添加到碾磨机的进料斗1中。该奶粉通过碾磨机的杯形的给料提升装置3和涡轮型的碾磨机4向前移动，而且被堆积在碾磨的糖的存贮仓5中，在此将等待合适的时机通过运输螺旋7和8定量给料到用于深度巧克力加工的U型精炼机9中。25千克重量的块状供应的可可油被添加到油熔化器16中，其是为了本发明的目的而特别开发的。
堆积在熔化器中的可可油保持50℃的温度，并通过离心泵17被传输到用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9中。可可团被添加到可可团自动熔化器18中，该可可团通常以在25千克的多层袋中的片状供应，该熔化器为本发明的目的而开发。。
保持在45℃的温度的已处于浆状进程的可可团，通过正排量泵20被传输到用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9。下一个在巧克力团制造加工中决定性的阶段在用于深度巧克力加工的U型精炼机9中执行。
保留在精炼机内部的液体成分、可可油和可可团在70℃的温度被加热。保留在自动化的存储仓5中的干燥的成分、碾磨的糖和奶粉通过运输螺旋7和8传输到用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9的加工室，因此部分包括巧克力制剂，并给巧克力团的形成提供干燥粉末的稠度。在这个阶段(干精炼阶段)，巧克力团具有的脂肪含量是最终制剂的巧克力团的16％到20％。
调节精炼机的温度控制系统在60到80℃的范围操作，直到过程结束。在这个阶段(该阶段会花费4到6小时)启动风机14和电阻13来将热空气(70℃)喷射到巧克力团的内部，从而在去除巧克力团中的水分和不合需要的挥发性的物质的方面达到优良的性能。
在下一个命名为液化和精制的阶段，存储在油熔化器中的制剂脂的残余物通过泵17被传输到用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9的内部，使巧克力团液化和均质化，同时通过使用精炼机加工室的水套系统在45℃冷却混合物，在这个进程冷却水处理在此循环。
液化的巧克力团通过泵23被传输到辊压精制碾磨机22以被碾磨。在这个进程中，通过在碾磨机水套中的冷却水循环所提供的冷却系统使巧克力的温度保持在60℃。
巧克力团返回到用于深度巧克力加工的“U”型精炼机9的加工室。巧克力团循环通过这个设备直到达到所需的粒径，而后使已完成的巧克力团离开到浆池24。
权利要求
1.一种制造巧克力团的方法，其特征在于包括下列步骤a)干式预碾磨以原始干燥形式被接收的原材料直到所需的粒径，随后通过机械化运输到下一阶段；b)在用于深度巧克力加工的“U”型精炼机(9)中精炼具有所需粒径特征的预碾磨产品-其中在合适的温度下被在先熔化和加热之后的该制剂中的部分液体成分被添加-使得仍然在预碾磨初始阶段的制剂成分借助于用于深度巧克力加工的“U”型精炼机(9)的搅动臂的交替运动、通过特殊的动态旋转运动而被均质化，从而形成具有粉末稠度的干燥团；c)液化和冷却巧克力团，在此巧克力团接收制剂中剩余的可可油，该巧克力团通过用于深度巧克力加工的“U”型精炼机(9)的搅动臂的交替运动而被均质化，从而具有浆状的液体状态，此后，巧克力团通过制冷流体的喷射和所提供的冷空气的吹入被冷却直到达到所需的温度，该制冷流体在用于深度巧克力加工的“U”型精炼机(9)的水套中循环；d)巧克力团的最终碾磨，其中液体状态的巧克力团被传输到巧克力团精制碾磨机(21)，为了保持巧克力团的温度，该碾磨机设置有制冷系统，巧克力团在碾磨机的内部循环并受到适当大小的摩擦力，其中已精制的巧克力从精制碾磨机被传输到浆池(24)，并且在其最终使用状态等待适当的固化时机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，原材料包括可可团和油、糖和奶粉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中碾磨的材料粒径为10到200微米。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中熔化的成分被加热的温度是大约50℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中巧克力团的温度升高到60-90℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中的冷却流体是水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中巧克力团所需的温度是大约39℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中巧克力团的温度是大约60℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，巧克力团的粒径是大约20-40微米。
10.一种用于巧克力团加工的机器，其特征在于，包括由U型精炼机(9)制成的结构，其中固定臂(10)和搅动臂(11)被铰接到搅动轴(12)上以增加巧克力干团的曝露到预热空气中的循环，该预热空气来自通过高压风机(14)执行的机械通风，该风机由具有加热电阻(13)的电动机来启动。
11.根据权利要求10所述的机器，其特征在于，所述U型精炼机(9)具有夹套壁以接收制冷流体。
12.一种用于巧克力团加工的紧凑安装，其特征在于，包括将糖碾磨机(4)所在的发生设备布置在U型精炼机(9)上方，从而使得可以在U型加工精炼机中进行成分的直接干碾磨，接着在该U型加工精炼机机构侧连接巧克力精制碾磨机(21)，从而形成占据极少物理面积的单块设备。
全文摘要
本发明涉及一种巧克力团的制造方法，包括下列步骤a)原材料的干式预碾磨；b)在用于深度巧克力加工的“U”型精炼机(9)中的产品精炼；c)巧克力团的液化和冷却；d)巧克力团的最终碾磨。本发明还涉及巧克力团加工机器，其包括由U型精炼机(9)和搅动轴(12)形成的结构，其中固定臂(10)和搅动臂(11)被铰接以增加巧克力干团的曝露到预热空气中的循环，该预热空气来自通过高压风机(14)执行的机械通风，该风机由具有加热电阻(13)的电机启动，本发明还涉及用上述机器加工巧克力团的紧凑安装。
文档编号A23G1/18GK1929746SQ200480042476
公开日2007年3月14日 申请日期2004年7月8日 优先权日2004年2月11日
发明者弗拉维奥·达克鲁斯·阿沃雷 申请人:米勒技术设备工业贸易有限公司