Süßer Widerstand Bei der Schokoladenverarbeitung ist ein exaktes Temperieren essenziell, damit das Produkt in die richtige Form gebracht werden kann, dabei seinen Schmelz behält und eine glatte Oberfläche erhält. Auch auf das erwünschte Knacken beim Brechen der Schokolade hat die Temperaturführung Einfluss.
Fehler im Abkühlungsprozess könnten zu einer matten, grauen Oberfläche führen (hervorgerufen durch das unkontrollierte Kristallisieren von Kakaobutter) und den Schmelz – somit den Geschmack – und den Bruch beeinflussen. Die Aufgabenstellung, das Medium Schokolade binnen der richtigen Zeit auf die richtige Temperatur zu bringen, wird durch einen Faktor noch schwieriger: Wird Schokolade nämlich als Überzug für Riegel oder Pralinen verwendet, soll sie schnell und glatt auf dem Produkt erstarren. Dazu ist eine relativ niedrige Zieltemperatur erforderlich, bei der Schokolade sehr zähflüssig wird. Ihre dynamische Viskosität kann in diesem Fall bis 10.000 Centipoise betragen. Für Wärmetauscher, wie sie in Temperiermaschinen für Schokoladenüberzüge zur Anwendung kommen, ergeben sich somit folgende Vorgaben:
Größen- und Kostenvorteile durch Plattenwärmetauscher Die oben genannten Anforderungen ließen sich zum Beispiel mit Rohrbündelwärmetauschern erfüllen. Eine kostengünstigere und kompakte Alternative stellen gedichtete Plattenwärmetauscher dar. Bei der Plattenauswahl und der Wärmetauscherauslegung sind jedoch wegen der Zähigkeit des süßen Mediums einige Aspekte zu berücksichtigen.
Auslegung für Temperiermaschinen Je nach Prozess ist die Strömungsführung der Wärmetauscher ein- oder zweiwegig auszulegen. Erfolgen das Erwärmen und Abkühlen nacheinander, genügt eine Einwegeausführung. Soll das Produkt jedoch kontinuierlich und zeitgleich erwärmt und abgekühlt werden, sind zwei Wege unabdingbar. In beiden Fällen findet der sensible Abkühlprozess typischerweise mit etwa 29 °C warmem Wasser statt. Das Wasser soll die Schokoladenmasse von 45 °C auf 30 °C kühlen. Die geringe Temperaturdifferenz stellt sicher, dass das Produkt an keiner Stelle des Wärmetauschers „unterkühlen“ kann, denn dies könnte zu einer Kristallisation der enthaltenen Kakao-Butter führen. Um bei der geringen Temperaturdifferenz die erforderliche Kälteleistung zu erbringen, fließt etwa zehnmal mehr Wasser als Schokolade durch den Wärmetauscher.Langsamer Medienfluss auf der süßen Seite Damit dabei und bei Fließgeschwindigkeiten von teilweise nur 0,02 m/s der Schokolade eine gleichmäßige Beströmung der Wärmetauscherplatte stattfindet, besitzen die Kanäle am Einlauf der Platten asymmetrische Fließkanäle. Wo die Schokolade einen längeren Weg zurücklegt, sind die Kanäle weiter, so dass der Fließwiderstand aller Kanäle identisch ist. Daraus resultiert ein gleichmäßiges Beströmen des gesamten Querschnitts, was den Wärmeübertrag optimiert und Produktablagerungen entgegenwirkt. Das ermöglicht lange Produktionszeiten zwischen den Reinigungsintervallen. Als Platten kommen für diese Anwendung entweder Modelle der NT- oder der NL-Serie in Frage. Beide sind ausreichend druckbeständig – das ist wichtig, weil zur Förderung der zähen Schokoladenmasse ein hoher Druck aufgebaut werden muss, bei zweistufig ausgelegten Wärmetauschern oft bis 10 bar. Beide Plattentypen verfügen über eine Fischgrat-Prägung und mittlere Spaltmaße. Engere Spaltmaße würden zwar den Wärmeübertrag verbessern, kommen aber wegen der hohen Viskosität nicht in Frage. Die NL-Platten haben daher zum Beispiel ein Spaltmaß von ca. 4 mm. So ergibt sich ein idealer Kompromiss zwischen hoher Effizienz und geringem Druckverlust.Plattenwärmetauscher sind etabliert Temperiermaschinen mit Plattenwärmetauschern finden sich mittlerweile in vielen Werken der Süßwarenindustrie. Gedichtete Plattenwärmetauscher übertragen Wärme in den meisten Anwendungsbereichen effizienter als Rohrbündelwärmetauscher. Dies ist in hohem Maße auf das Prägemuster der Platten zurückzuführen, das eine Art Verwirbelung erzeugt und so den Wärmeaustausch begünstigt. Sie beanspruchen nur 20% bis 50% des Platzes, den vergleichbare Rohrbündelwärmetauscher benötigen würden, und sie sind zudem viel leichter.
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