Weniger Metalleintrag bei der Kakaovermahlung

Von Dr.-Ing. Gertrud Bauermeister
Applikations-Manager Kakao, Netzsch Feinmahltechnik GmbH

Kakao wird in zwei Stufen vermahlen. In der 1. Stufe sind Schlagmessermühlen zum Vermahlen von Kakaokernbruch zu Kakaomasse Stand der Technik. Es handelt sich dabei um Prallmühlen mit einem schnell umlaufenden Rotor und einem Spaltsieb als Mahlbahn. Nur Teilchen, die kleiner sind als die Spaltbreite, können den Mahlraum verlassen und werden über einen Ringkanal ausgetragen und abgepumpt.
Beim Vermahlen von Kakaokernbruch zu Kakaomasse wird eine ursprünglich rechteckige, 26 mm dicke Schlagleiste nach etwa 200 Arbeitsstunden an der Vorderseite abgerundet. Das gesamte an der gerundeten Seite fehlende Material wird in die Kakaomasse eingetragen.
In der 2. Stufe wird die vorver-mahlene Kakaomasse feinvermahlen. Dies erfolgt in Rührwerkskugelmühlen. Üblicherweise werden diese mit vertikaler Anordnung der Mahlbe-hälter eingesetzt. Abhängig von der Durchflussgeschwindigkeit und unter Einwirkung der Schwerkraft, konzentrieren sich die Mahlkugeln und kompaktieren. Durch Reibung der Kugeln aneinander, an den Rührarmen oder -scheiben und an der Gehäusewand entsteht Verschleiß. Dies führt zu einem weiteren Eintrag von Metallen. Die Metallabriebe gelangen über die Kakaomasse in die Schokolade.
Verschiedene Schokoladen mit 43 % bis 73 % Kakaoanteilen wurden auf Metallgehalte hin untersucht und deutliche Rückstände ermittelt. Gehen diese Verunreinigungen mit den gesetzlichen Bestimmungen konform? Die Überprüfung erfolgt anhand der EU-Verordnung 1935/2004 über Materialien und Gegenstände, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen. Nach Artikel 3 sind die Materialien und Gegenstände nach guter Herstellpraxis so herzustellen, dass sie keine Bestandteile auf Lebensmittel in Mengen abgeben, die geeignet sind, die menschliche Gesundheit zu gefährden.
Zur Feststellung, welche Mengen die menschliche Gesundheit gefährden, hat das EDQM (European Directorate for the Quality of Medicines & Health Care) verschiedene Grenzwerte für Metalle und Legierungs­bestandteile – jeweils pro Kilogramm Lebensmittel – festgelegt. Für Eisen beträgt der Grenzwert 40 mg, für Chrom 0,2 mg und für Kobalt 0,02 mg. (Für Wolfram wurde bisher kein Grenzwert festgelegt.)

Feinere Siebe senken Energieverbrauch

Die in den verschiedenen Schokoladen nachgewiesenen Mengen an Metallen überschreiten die genannten Grenzwerte (SRL – Specific Release Limits) erheblich: Für Eisen lagen die gemessenen Werte zwischen 51 und 160 mg, für Chrom zwischen 0,6 und 3,35 mg, für Kobalt zwischen 0,16 und 0,91 mg sowie für Wolfram zwischen 0,14 und 1,64 mg. Somit liegt der Eintrag von Eisen mit Faktor 3,5 bis 4 noch im unteren Überschreitungs­bereich, während der Grenzwert von Kobalt mit Faktor 8 bis 45 am deutlichsten überschritten wird.
Der Metallgehalt im Endprodukt ist ein Maß für den Verschleiß. Am Beispiel des Eisengehaltes wird der Zusammenhang zwischen Verschleiß und Energieeinsatz deutlich: Während des Vermahlprozesses steigt der Eisengehalt stark mit dem Energieeinsatz.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Energieeinsatz zu reduzieren: So sollte in der 1. Mahlstufe, der Vorvermahlung, ein möglichst feines Sieb verwendet werden. Je feiner die Siebspaltbreite bei der Vorvermahlung, desto niedriger ist der Gesamtenergieverbrauch. Die Einsparung beträgt zwischen 10 und 15 %. In der 2. Mahlstufe, der Feinvermahlung, ist der Energiebedarf der horizontalen Kugelmühlen des Typs MasterRefiner von Netzsch deutlich niedriger als der vertikaler Rührwerkskugelmühlen. Die Einsparung liegt bei 40 %. Anders als bei vertikalen Kugelmühlen bleibt bei horizontalen Mühlen die erwähnte Kompaktierung der Mahlkugeln aus, was den Verschleiß deutlich reduziert.
Überdies gibt es konstruktive Maßnahmen, durch die weniger Eisen, Wolfram und Kobalt eingetragen wird: So lassen sich beispielsweise durch die spezielle Konstruktion der Schlagmessermühlen des Typs MasterNibs von Netzsch die Schlagleisten einfach und schnell austauschen. Da somit keine Leisten aus Wolfram-Kobalt-Legierungen eingesetzt werden müssen, wird folglich weder Wolfram noch ­Kobalt in die Kakaomasse eingebracht. Der Einsatz feiner Spaltsiebe mit 100 oder 150 µm Spaltbreite erspart 10 bis 15 % an Energie, wodurch entsprechend weniger Eisen eingetragen wird. Im horizontal angeordneten Mahlbehälter der Master­Refiner-Rührwerkskugelmühlen verschleißen Mahlkugeln und Behälterwandung deutlich weniger als bei vertikalen Mühlen. Dadurch gelangt 38 % weniger Eisen in die Kakaomasse.    •