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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines löslichen
Kakaogranulats, welches leicht in warmer Milch oder warmem Wasser
löslich
ist, ohne dass vorheriges Kneten erforderlich ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Konventionelle
Kakaopulver lösen
sich schwer auf. Sie bilden leicht Klumpen, wenn sie direkt zu heißem Wasser
oder heißer
Milch gegeben werden. Darum muss vor dem Trinken das Kakaopulver
mit einer kleinen Menge warmem Wasser oder warmer Milch geknetet
werden, so dass keine Klumpen gebildet werden, und dann zu der gewünschten
Konzentration verdünnt
werden. Andererseits kann eine Kakaomischung, welche aus Kakaopulver,
Zucker, Pulvermilch usw. hergestellt wird, leicht unter Verwendung
von Nassgranulierung granuliert werden. Eine Kakaomischung, welche
lösliche
Bestandteile, wie Zucker, mit hohem Anteil enthält, ist leicht zu lösen. Außerdem können Kakaomischungen,
welche auf dem Markt erhältlich
und sogar in kalter Milch oder kaltem Wasser löslich sind, durch Beschichten
von Kakaopulver mit einem Emulgator, wie Lecithin, und anschließendem Granulieren,
wie beispielsweise in JP-A-62-272941 (der hierin verwendete Ausdruck "JP-A" bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte
japanische Patentanmeldung")
beschrieben, hergestellt werden. Somit wurden verschiedene Techniken
vorgeschlagen, die die Löslichkeit
von Kakaomischungen betreffen, jedoch bisher keine Technik entwickelt,
um Kakaopulver selbst löslich
zu machen.
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Der
Grund dafür,
dass sich Kakaopulver schwer löst
und beim Lösen
leicht Klumpen bildet, scheint darin zu liegen, dass Kakaopulver
(1) einen hohen Anteil unlöslicher
Stoffe, wie Fa sern, aufweist, (2) einen Fettgehalt (Kakaobutter)
von 8 oder mehr aufweist und (3) eine feinpulverige Form aufweist,
so dass im Mund keine raue Struktur erzeugt wird. Granulierung von
Kakaopulver könnte
das Problem der geringen Löslichkeit
lösen,
es ist jedoch sehr schwierig, die üblicherweise bei der Herstellung
von Kakaomischungen angewandten Granulierungstechniken bei Kakaopulver
selbst anzuwenden. Obwohl die bloße Granulierung von Kakaopulver
möglich
ist, indem einige bekannte Techniken, wie Extrusionsgranulierung
oder Druckgranulierung, angepasst werden, sind die entstehenden
Granulate zu hart, um dispergiert zu werden, zersetzen sich beim
Rühren in
Wasser usw. und sind deshalb ungeeignet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung von löslichem Kakaogranulat
zur Verfügung
zu stellen, welches sich leicht in warmer Milch oder warmem Wasser
auflöst, ohne
dass vorheriges Kneten erforderlich ist.
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Als
Ergebnis umfassender Studien stellte sich heraus, dass Kakaogranulat,
welches leicht in warmem Wasser oder warmer Milch löslich ist,
erhalten werden kann, indem eine Paste aus Kakaopulver als Bindemittel bei
der Granulierung von Kakaopulver verwendet wird. Weitere Untersuchungen
führten
zu der vorliegenden Erfindung.
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Somit
kann die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden,
indem ein Verfahren zur Herstellung von Kakaogranulat zur Verfügung gestellt
wird, welches das Granulieren von Kakaopulver in einem Fluidatbett
unter Besprühen
des Kakaopulvers mit einer Binderflüssigkeit, hergestellt aus Kakaopulver und/oder
Kakaoextrakt, zum Erhalt von Kakaogranulat mit einem Wassergehalt
von 15 bis 40 Gew.-% und das anschließende Trocknen des Kakaogranulats
umfasst.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
wird die Binderflüssigkeit
durch Erhitzen von Kakaopulver und/oder Kakaoextrakt mit oder ohne
Wasser hergestellt. Außerdem
umfasst die Trocknungsstufe das Trocknen des Kakaogranulats mit
heißer
Luft in einem Fluidatbett.
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Das
durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltene Kakaogranulat weist eine bemerkenswert bessere Löslichkeit
in warmer Milch oder warmen Wasser auf als konventionelles Kakaopulver.
Da es leicht dispergiert und sich beim Aufgießen von heißer Milch oder heißem Wasser
löst, ohne
das zuvor geknetet werden muss, kann je nach Geschmack heiße Schokolade
wie Instandkaffee zubereitet werden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann Granulat aus ausschließlich
reinem Kakao erhalten werden, welcher einen Fettgehalt von 22 Gew.-%
oder mehr aufweist und lediglich Vanillearoma enthalten kann. Neben
der ausgezeichneten Löslichkeit
ist das erfindungsgemäße Kakaogranulat
staubfrei und deshalb für
die Konsumenten bequem zu handhaben.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Das
Verfahren zur Herstellung von Kakaogranulat umfasst die Herstellung
einer Binderflüssigkeit,
Granulierung im Fluidatbett und Trocknen. Die vorliegende Erfindung
wird im Detail in dieser Reihenfolge der Stufen beschrieben.
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Da
Kakaopulver selbst keine Bindereigenschaften besitzt, muss das Kakaopulver
bei der Granulierung mit einer Binderflüssigkeit besprüht werden.
Während üblicherweise
Kohlenhydrate als Bindemittel in der Nahrungsmittelindustrie verwendet
werden, stellte sich heraus, dass Kakaopulver, welches selbst keine
Bindereigenschaften aufweist, als Bindemittel dienen kann, indem
es mit Wasser bei 50 bis 90°C
erhitzt wird. Die Bindefähigkeit
des erhitzten Kakaopulvers ist vermutlich der Gelierung der in dem
Kakaopulver mit einem Anteil von etwa 40 bis 50 Gew.-% vorliegenden
Stärke
zuzuschreiben. Die Bindefähigkeit
von Kakaopulver ist von der Art des Kakaos abhängig. Allgemein werden alkali-behandelte
Kakaopulver viskoser und weisen damit eine höhere Bindefestigkeit als natürliche Kakao pulver
auf. Ein Kakaoextrakt, welcher durch Lösen von Kakaomasse oder Kakaopulver
in Wasser und Extrahieren des wasserlöslichen Anteils unter Hitze
erhalten wird, enthält
etwa 58 Gew.-% Stärke,
bezogen auf seinen Gehalt an Feststoffen. Aus diesem Grund besitzt
ein Kakaoextrakt eine höhere
Bindekraft als das alleinige Kakaopulver.
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Die
Binderflüssigkeit,
welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird
durch Erhitzen von Kakaopulver mit einem Fettgehalt von 8 bis 30
Gew.-%, eines Kakaoextrakts mit einem Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 5 bis 95 Gew.-%
oder einer Mischung davon mit oder ohne Wasser hergestellt.
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Die
Zugabe von Wasser ist nicht nötig,
wenn ein ungetrockneter Kakaoextrakt oder Kakaoextrakt, dem Wasser
zugegeben wurde, als Ausgangsmaterial verwendet wird, und die entstehende
Binderflüssigkeit
einen Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von nicht mehr als 30 Gew.-% aufweist.
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Wenn
erforderlich, kann die Bindekraft der Binderflüssigkeit durch Zugabe von verdickenden
Polysacchariden, wobei es sich um Kohlenhydratbinder, wie Stärke (z.
B. Wachsstärke),
Pullulan, Guargummi und Xanthangummi, handeln kann, in einer Menge
von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Binderflüssigkeit,
zugegeben wird.
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Der
Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen der Binderflüssigkeit
wird durch Zugabe von Wasser auf 5 bis 30 Gew.-% eingestellt. Während die
Bindekraft mit zunehmender Konzentration ansteigt, sollte die Viskosität der Binderflüssigkeit
derart sein, dass die Binderflüssigkeit
sprühbar
ist. Der höchste
Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen, der mit der Sprühbarkeit
in Übereinstimmung
zu bringen ist, ist 30 Gew.-% bei der Verwendung von Kakaoextrakt
allein oder 15 Gew.-% bei Verwendung von Kakaopulver allein. Wenn
der Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen einer Binderflüssigkeit
weniger als 5 Gew.-% beträgt,
wird kaum eine Bindekraft erwartet, welches Ausgangsmaterial auch
verwendet wird.
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Die
Erwärmungstemperatur
zur Herstellung der Binderflüssigkeit
beträgt
bevorzugt 50 bis 90°C.
Bei Temperaturen unter 50°C
ist die Gelierung der Stärken
(Ansteigen der Viskosität)
ungenügend.
Wenn die Erwärmungstemperatur
90°C übersteigt,
brennt das zu granulierende Kakaopulver an oder die Geschmackskomponenten
des Kakaos verdampfen, wodurch der Geschmack ruiniert wird.
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Die
Granulierung im Fluidatbett des Kakaopulvers wird durch Fluidisieren
des Kakaopulvers mit einem Fettgehalt von 8 bis 30 Gew.-% in einem
Fluidatbett-Granulator unter Besprühen des fluidisierten Kakaopulvers
mit der Binderflüssigkeit
in einer Menge, dass das zu granulierende Kakaopulver einen Gehalt
an wasserlöslichen
Feststoffen von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Kakaopulvers,
erhält,
wobei die Kakaopartikel allmählich
zu Granulat verbunden werden. In der anfänglichen Stufe der Granulierung
muss das Kakaopulver aus folgendem Grund bei einer Temperatur nicht über 30°C gehalten
werden. Während
die Temperatur einen geringen Einfluss auf Kakaopulver mit geringem
Fettgehalt hat, beginnt die Fluidität von Kakaopulver mit einem
Fettgehalt von 20% oder höher
bei 30°C,
was der Schmelzpunkt von Kakaobutter ist, abzunehmen. Bei 35°C oder höher zeigt
das Kakaopulver eine beträchtlich
reduzierte Fliudität
und klebt an der Innenwand des Granulators fest. Schließlich geht
die Fließfähigkeit
verloren und es ist keine Granulierung mehr möglich. Die Temperatur der Granulierung
in der Anfangsstufe, insbesondere ganz am Anfang, ist bevorzugt so
niedrig wie möglich,
in Abhängigkeit
von dem Fettgehalt des Kakaopulvers. Wenn die Partikel zu einigem Ausmaß angewachsen
sind, kann die Fließfähigkeit
aufrecht erhalten werden, wenn die Temperatur über den Schmelzpunkt der Kakaobutter
steigt.
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Da
eine niedrige Granulierungstemperatur, wie oben beschrieben, verwendet
wird, bleibt der Großteil des
Wassers der Binderflüssigkeit,
welche auf das Kakaopulver gesprüht
wird, in dem Kakaogranulat. Der Gehalt an Restwasser ist für die Granulierung
von Kakaopulver von großer
Wichtigkeit. Bei der üblichen
Granulierung im Fluidatbett wird ein Pulver mit Heißluft bei
etwa 60°C
fluidisiert, während
es mit einer Binderflüssigkeit
besprüht
wird. Darum steigt in den meisten Fällen die Temperatur des Pulvers
oder des Granulats auf 40°C oder
höher an,
und zu dem Zeitpunkt, an dem das Besprühen beendet ist, hat der Gehalt
an Restwasser des entstandenen Granulats auf 10 Gew.-% oder weniger
abgenommen. Dies kann jedoch aufgrund der extrem geringen granulatbildenden
Eigenschaften von Kakaopulver nicht auf die Granulierung von Kakaopulver
allein übertragen
werden. Für
die Kakaogranulate ist es notwendig, einen Wassergehalt von 15 bis
40 Gew.-% zu besitzen, wenn das Besprühen beendet ist. Während Pulver
mit einem derart hohen Wassergehalt im allgemeinen pastenartig wird,
besitzt das Kakaopulver wasserhaltende Eigenschaften aufgrund seines
hohen Gehalts an unlöslichen
Fasern und behält
seinen Granulatzustand trotz des hohen Wassergehalts bei. Wenn der Wassergehalt
niedriger als 15% ist, wächst
das Kakaopulver nicht in feste Körnchen,
sondern in brüchige Körnchen an,
welche leicht während
des anschließenden
Trocknens zusammenfallen. Granulate mit einem hohen Wassergehalt
zeigen eine relativ hohe Kohäsion
und fallen kaum während
des Trocknens zusammen. Wenn die Menge an wasserlöslichen
Feststoffen, die auf das Kakaopulver gebracht wird, gleich ist,
sind die Granulatkörnchen,
die unter Verwendung einer dünneren
Binderflüssigkeit
erhalten werden, um einen höheren Wassergehalt
bei der Beendigung des Sprühens
zu erhalten, größer und
fester als jene, die durch Verwendung einer dickeren Binderflüssigkeit
erhalten werden.
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Nach
Beendigung des Sprühens
der Binderflüssigkeit
und Bestätigung
der Granulatbildung werden die Granulatkörnchen fluidisiertem Trocknen
bei 90 bis 120°C
unterzogen, bis der Wassergehalt auf 7 Gew.-% oder weniger gesunken
ist. Es ist wünschenswert,
das Trocknen innerhalb eines kurzen Zeitraums durchzuführen, um
den Geschmack bei hoher Temperatur zu erhal ten. Während das
Trocknen einen relativ langen Zeitraum benötigt, wenn das Granulat einen
extrem hohen Gehalt an Restwasser aufweist, ist es wichtig, den Zerfall
der Granualtkörnchen
während
des Trocknens zu minimieren, um eine Verminderung der Löslichkeit des
Endprodukts zu verhindern.
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Am
Ende des Trocknens erreicht die Temperatur des Kakaogranulats etwa
50°C, so
dass das Fett (Kakaobutter) des Kakaopulvers in einem vollständig geschmolzenen
Zustand vorliegt. Darum wird das Granulat gekühlt, um die Kakaobutter in
eine stabile Kristallform zu überführen. Die
Art und Weise des Abkühlens
hat einen hohen Einfluss auf die Qualität des entstehenden Kakaogranulats.
Wenn das Granulat in einem Fluidatbett 10 bis 30 Minuten lang abgekühlt wird,
um die Temperatur auf 20°C
oder weniger zu reduzieren, wird die Kakaobutter in stabile Kristalle überführt. Wenn
nicht in dieser Weise abgekühlt
wird, wird das Granulat leicht gräulich oder weiß unter
Lagerungsbedingungen, wahrscheinlich weil die Kakaobutterkristalle
rau werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die folgenden
Beispiele veranschaulicht, wobei die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Prozentangaben Gewichtsprozente.
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Beispiel 1
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Kakaopulver
mit einem Fettgehalt von 22 bis 24% und Wasser werden mit einem
Gewichtsverhältnis von
25 : 75 gemischt und in einer Dampfdarre bei 80°C erhitzt, wodurch eine Binderflüssigkeit
mit einem Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 8 erhalten wird. Kakaopulver mit einem Fettgehalt
von 22 bis 24% wird in einem Fluidatbett-Granulator fluidisiert,
während
die Temperatur bei 30°C
gehalten wird, und durch Sprühen der
gleichen Gewichtsmenge (100%, bezogen auf das Gewicht des Kakaopulvers)
der Binderflüssigkeit
granuliert, wodurch ein Granulat mit einem Wassergehalt von 25%
erhalten wird (Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen, bezogen auf das Kakaopulver: 8 %). Das Granulat wird
in einem Fluidatbett bei einer Temperatur von 100°C an der
Einlasslüftung
30 Minuten getrocknet, wodurch ein Granulat mit einem Wassergehalt
von 7% oder weniger erhalten wird. Die Körnchen werden dann auf 20°C oder weniger
abgekühlt,
wodurch ein Kakaogranulat erhalten wird.
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Beispiel 2
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Eine
Binderflüssigkeit
mit einem Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 24% wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass ein Kakaoextrakt mit einem
Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 30% und Wasser mit einem Gewichtsverhältnis von
80 : 20 verwendet wurden. Kakaopulver mit einem Fettgehalt von 22
bis 24% wurde in einem Fluidatbett-Granulator granuliert, während es mit
der Binderflüssigkeit
in einer Menge von 80%, bezogen auf das Gewicht des Kakaopulvers,
besprüht
wurde, wodurch Körnchen
mit einem Wassergehalt von 25% (Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen, bezogen auf das Kakaopulver: 12%) erhalten wurde. Die
entstandenen Körnchen
wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 getrocknet, wodurch
ein Kakaogranulat erhalten wurde.
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Beispiel 3
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Eine
Binderflüssigkeit
mit einem Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 24% wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass Kakaopulver mit einem Fettgehalt
von 22 bis 24%, Wachsstärke
und Wasser mit einem Gewichtsverhältnis von 20 : 5 : 75 verwendet
wurden. Kakaopulver mit einem Fettgehalt von 22 bis 24% wurde unter
Verwendung der entstandenen Binderflüssigkeit (Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen, bezogen auf das Kakaopulver: 8%) granuliert und in
einem Fluidatbett auf die gleiche Weise wie in Bespiel 1 getrocknet,
wodurch Kakaogranulat erhalten wurde.
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Testbeispiel 1
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Löslichkeit des Kakaogranulats
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Die
Löslichkeit
des in Beispiel 1 hergestellten Kakaogranulats in warmer Milch wurde
mit der Löslichkeit
von unbehandeltem reinem Kakaopulver verglichen.
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In
einen Ofen wurden 4 g des Kakaogranulats oder des unbehandelten
Kakaopulvers gegeben und 100 g auf 60°C erwärmte Milch dazugegossen. Die
Milch wurde 5, 10 oder 20 mal mit einer Geschwindigkeit von 2 Rührungen
pro Sekunde mit einem Spatel gerührt
und die Löslichkeit
durch Bewertung des Lösungszustands
gemäß folgender
Kriterien bewertet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1
wiedergegeben.
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Bewertungskriterien:
- A
- Die Partikel sind
vollständig
gelöst.
- B
- Es treten vereinzelt
Pulverklumpen auf.
- C
- Die Partikel bilden
viele schwimmende Klumpen.
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Die
obigen Ergebnisse zeigen, dass das in Beispiel 1 erhaltene Kakaogranulat
in warmer Milch leicht löslich
ist.
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Testbeispiel 2
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Beziehung zwischen dem
Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen, die auf das Kakaopulver gebracht werden, und Löslichkeit
des Kakaogranulats
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Binderflüssigkeiten
mit einem Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 2 bis 30 Gew.-% wurden aus Kakaopulver mit einem
Fettgehalt von 22 bis 24% oder einem Kakaoextrakt mit einem Gehalt
an wasserlöslichen
Feststoffen von 30% und Wasser hergestellt und die Sprühbarkeit
bewertet.
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Das
Kakaopulver wurde unter Verwendung der jeweiligen Binderflüssigkeiten
granuliert und auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 getrocknet.
Die Menge an Binderflüssigkeit,
die aufgesprüht
wurde, variierte derart, dass ein Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen wie in Tabelle 2, bezogen auf das Gewicht des zu granulierenden
Kakaopulvers, erhalten wurde. Die Löslichkeit des entstehenden
Kakaogranulats wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 untersucht.
Die Anzahl der Umrührungen
wurde auf 15 eingestellt. Die Bewertung wurde anhand der folgenden
Kriterien durchgeführt.
- A
- Die Partikel sind
vollständig
gelöst.
- B
- Es treten vereinzelt
Pulverklumpen auf.
- C
- Die Partikel zeigen
gute Benetzbarkeit, bilden jedoch viel Niederschlag.
- D
- Die Partikel bilden
viele schwimmende Klumpen.
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Die
Testergebnisse des Kakaogranulats, welches unter Verwendung einer
Kakaopulver-Binderflüssigkeit
hergestellt wurde, und die des Kakaogranulats, welches unter Verwendung
einer Kakaoextrakt-Binderflüssigkeit
hergestellt wurde, sind in den Tabellen 2 bzw. 3 wiedergegeben.
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Tabelle
2 Binderflüssigkeit,
hergestellt aus Kakaopulver
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Tabelle
3 Binderflüssigkeit,
hergestellt aus Kakaoextrakt
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In
den Tabellen 2 und 3 zeigen die durch dicke Linien und Doppellinien
umrahmten Bedingungen bessere Benetzbarbeit im Vergleich zu dem
unbehandelten Kakaopulver (die Eigenschaft, keine schwimmenden Klumpen
zu bilden); die mit der Doppellinie und den gepunkteten Linien umrahmten
zeigen eine bessere Benetzbarkeit, sind jedoch zu hart, um leicht
zu zerfallen.
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Um
ein Kakaogranulat mit verbesserter Löslichkeit zu erhalten, ist
es bevorzugt, wie oben belegt, eine Binderflüssigkeit mit einem Gehalt an
wasserlöslichen
Feststoffen von 5 bis 30 zu verwenden und die Binderflüssigkeit
in einer Menge aufzusprühen,
dass das zu granulierende Kakaopulver einen Gehalt an wasserlöslichen
Feststoffen von 2 bis 20%, bezogen auf das Gewicht des Kakaopulvers,
erhält.
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Testbeispiel 3
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Beziehung zwischen der
Erwärmungstemperatur
und der Viskosität
bei der Herstellung der Binderflüssigkeit
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Binderflüssigkeiten
wurden aus Kakaopulver mit einem Fettgehalt von 22 bis 24% oder
einem Kakaoextrakt mit einem Gehalt an wasserlöslichen Feststoffen von 30%
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bzw. 2 hergestellt.
Um die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und der Viskosität zu untersuchen,
wurde die Binderflüssigkeit
langsam auf 90°C
erwärmt
und dann langsam auf 50°C
abgekühlt
und die Veränderung
der Viskosität
bei der Temperaturänderung
mit einem Viskometer vom Brookfield-Typ gemessen. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben.
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Tabelle
4 Änderung
der Viskosität
(cps) mit der Temperatur
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Die
Viskosität
beider Binderflüssigkeiten
begann von etwa 50°C
an zu steigen und, nachdem ein Maximum bei 80 bis 90°C erreicht
war, nahm die Viskosität
nicht mit einem Temperaturabfall ab. In der Binderflüssigkeit,
welche aus Kakaopulver hergestellt wurde, beginnt der Fettgehalt
(Kakaobutter) zu kristallisieren, wenn die Temperatur auf etwa 30°C reduziert
wird. Dies führt
zu einem zu hohen Anstieg der Viskosität, um ein Sprühen der
Binderflüssigkeit
zu gewährleisten.
Deshalb wird die aus Kakaopulver hergestellte Binderflüssigkeit
bevorzugt gesprüht,
wenn sie eine Temperatur von 40°C
oder mehr aufweist.