Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Experiment- und modellbasierte Unterstützung des Conchierens dunkler Schokolade

Das Conchieren ist ein unverzichtbarer Prozess während der Schokoladenherstellung, da er entscheidend die Aroma- und Texturausbildung bestimmt. Während des Conchierens werden durch mechanischen Energieeintrag Agglomerate aufgebrochen, unerwünschte Aromakomponenten ausgetragen sowie von den Kakaopartikeln zu den Zuckerpartikeln übertragen. Bisherige Werkzeuge zur Beschreibung von Conchen können lediglich zur Beschreibung der fertigen Schokolade verwendet werden. Der Vergleich verschiedener Rezepturen und Rohstoffe ist damit jedoch nicht möglich, ebenso wenig können die zu wählenden Conchierparameter oder ein geeigneter Endzeitpunkt des Conchiervorgangs vorhergesagt werden.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines modellgestützten Verfahrens zur Unterstützung des Conchierens dunkler Schokolade hinsichtlich Dauer und Intensität zum Erzielen eines charakteristischen sensorischen Eindrucks der produzierten Schokoladen. Dies soll vor allem KMU die Möglichkeit eröffnen, Conchierprozesse auch im kleineren Maßstab ohne aufwändige Vorversuche auszulegen und zu betreiben.

Die deutsche Schokoladenindustrie produziert p. a. ca. 1,1 Mio. t Schokolade im Wert von 5,3 Mrd. €; davon wird ein großer Anteil von KMU hergestellt. Gerade bei Single-Origin-Schokoladen, die in kleinen Chargen und häufig von KMU hergestellt werden, ist eine bessere Vorhersagbarkeit geeigneter Conchierbedingungen von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung.

Ergebniszusammenfassung:

Im Projekt wurden verschiedenste Versuchsaufbauten verwendet, um den Conchierprozess phänomenologisch zu verstehen. Der erste Schritt war hierbei die Ermittlung der Gleichgewichtsverteilung von fünf ausgewählten Aromastoffen innerhalb der Schokoladen. Im Zuge dieser Analysen wurde zudem die Extraktionsmethode von Aromastoffen aus Kakaopartikeln etabliert, um eine exakte Verteilung in Fett- und Partikelphase berechnen zu können. Das Projekt liefert zudem experimentell zeitaufgelöste Daten zur Verteilung der ausgewählten Aromastoffe in den verschiedenen Phasen Kakaobutter, Kakaopartikel, Zucker und Luft, welche zur Simulation des Conchierprozesses eingesetzt wurden. Beachtet wurde dabei auch variierende Prozessparameter wie Conchiertemperatur, Rezeptur und Rotationsrichtung der asymmetrischen Scherelemente sowie verschiedene Conchen-Dimensionen. Das parallel entwickelte Modell kann die Änderung der Aromaverteilung abbilden und eine Quantifizierung der Austragsleistung von Stoffen aus der Conche liefern.

Unternehmen können nun auf die etablierte Analytik zur Bestimmung der Aromakonzentrationen in den Rohstoffen zurückgreifen. Anhand des Modells kann der Austrag von Aroma für einen diskreten Prozess und eine spezifische Conche abgebildet werden. Es werden kostenintensive Versuche eingespart, welche insbesondere bei KMU mit wechselnden Rohstoffen häufig durchgeführt werden müssen. Zudem kann auf Basis der Ermittlung der Konzentrationen weniger Substanzen eine Korrelation für weitere Substanzen erstellt werden. Hierdurch wird der Aufwand für die Aromaanalytik und die damit verbundenen Kosten deutlich reduziert. Die Industrie hat nun die Möglichkeit anhand des Modells und der vorhandenen Aromaanalytik eine Quantifizierung der Ausdampfleistung für Prozessparameter durchzuführen und sich gezielt einer gewünschten Conchenleistung anzunähern. Dies wird durch das während des Projekts entwickelte Tool ermöglicht, welches zur freien Verfügung steht.