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Wie funktioniert der Scherkristallisator?

Kakaobutter ist eines der wenigen Fette mit hohen Anteilen an symmetrischen Molekülen, die daher geordnete und harte Kristalle bilden können: In der Mitte befindet sich die Ölsäure und aussen entweder je eine Palmitin- oder je eine Stearinsäure. Kakaobutter kann aber in unterschiedlich stabilen Kristallmodifikationen erstarren. Im Scherkristallisator «Seedmaster» der Firma Bühler wird die reine flüssige Kakaobutter gezielt teilkristallisiert.

von Foodaktuell Importer

Bei Schokolade strebt man ein dichtes und stabiles Gefüge mit knackigem Bruch an (Bild: links unstabile Alpha-, rechts stabile Beta5-Kristalle von Kakaobutter).

Je dichter die Kakaobutter-Kristallstruktur desto stabiler ist sie. Stabil bedeutet auch, dass die unerwünschte Migration von Fremdfetten (Milch-, Nuss-, Pflanzenfett) gebremst ist. An die Oberfläche migriertes Fett wird sonst als unschöner weisslicher Belag sichtbar. Die Konsumenten halten Fettreif für ein Zeichen von fehlender Frische, vor allem weil er an weissen Schimmelpilz erinnert.

Fettreif tritt vor allem bei heiklen Füllungen oder unsorgfältiger Vorkristallisation der Schokolade auf. Aber auch gut temperierte ist vor allem auf Temperaturschwankungen anfällig, und gefüllte Produkte haben eine verkürzte (physikalische) Haltbarkeit.

Am Institut für Lebensmittel-Wissenschaft für der ETH Zürich suchte man daher nach einer Alternative zum herkömmlichen Temperieren, das nicht genug wirksam ist. Erich J. Windhab, Professor für Lebensmittel-Verfahrenstechnik schöpfte aus dem Vergleich mit Metall-Kristallen die Idee, auch das Vorkristallisieren der Schokolade gezielt zu steuern.


Wie funtioniert die Scherkristallisation?

Die flüssige Kakaobutter wird gezielt teilkristallisiert durch mehrere Verfahrensschritte:

Abkühlung des Kakaobutters auf 30 Grad plus/minus 1 Grad.

Definierte Scherbeanspruchung in einem Hoch-Scherkristallisator (starke Scherung im Ringspalt zwischen dem unterkühlten äusseren Statorzylinder und dem inneren Rotorzylinder mit Wandabstreifern bei 500 bis 1000 UPM). Durch mechanische Kräfte wandeln sich instabile in stabile Kristalle um.

Am Austritt des Scherkristallisators wird der Kristallisier-Zustand der Kakaobutter-Kristallsuspension mit einem Kalorimeter gemessen und geregelt. Der grösste Teil besteht aus Beta5-Kristallen.

Anschliessend findet eine spontane Umwandlung der Beta5 in Beta6-Kristalle in einem Konditioniertank bei 32.5 Grad statt.

Von dieser Suspension, die nebst den Kristallen zur Hälfte aus flüssiger Kakaobutter besteht, wird in einem statischen Mischer (Impfstation) 0.5 bis 1.5 Prozent in eine Schokolademasse von 33 Grad gemischt.

In der impftemperierten Schokolade regen die Beta6-Kristalle die Bildung der erwünschten Beta5-Kristallen an.


Erwünschte und unerwünschte Kakaobutter-Kristalle unterscheiden sich im Schmelzpunkt:

Beta-6-Kristalle: 33.5 bis 37°C: stabil, wirken aber im Gaumen wachsig
Beta-5-Kristalle: 29.5 bis 33.5°C. Stabil und ideal schmelzend, weil die Mundtemperatur 37 Grad besitzt.
Beta-3-Kristalle: 22.5 bis 27°C. Unstabil
Beta-4-Kristalle: 27 bis 29.5°C. Unstabil
Gamma-Kristalle: 0 bis 18°C. Unstabil.
Alpha-Kristalle: 18 bis 22.5°C. Unstabil

(Quellen Informationen und Bild: ETH, Bühler)