Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fermentieren und Trocknen von Kakaobohnen.

Die in einer Kakaofrucht befindlichen, in fünf Längsreihen angeordneten Kakaobohnen sind etwa 2 cm bis 4 cm lang und 1 ,2 cm bis 2 cm breit sowie in der Form oval oder elliptisch. Die Kakaobohnen sind umgeben von einer dünnen, süßen Schicht Fruchtfleisch, was zur Fermentation genutzt wird.

In einer ersten, der anaeroben Phase wird die Fermentation durch Abbau des im Fruchtfleisch enthaltenen Zuckers durch Hefen eingeleitet. Durch die Enzyme der Hefen wird das Fruchtmus verflüssigt und trennt sich von den Schalen der Kakaobohnen. Nun kann Luft in die entstehenden Hohlräume zwischen den Kakaobohnen eindringen. Dies wird durch Wenden der Kakaobohnen gefördert. In einer folgenden aeroben Phase wird der Alkohol von Essigsäurebakterien zu Essigsäure oxidiert, wobei die Temperatur der Kakaobohnen auf 45° bis 50° ansteigen kann. Damit die Temperatur nicht über kritische Werte ansteigen kann und eine gute Luftzufuhr gewährleistet ist, werden die Kakaobohnen regelmäßig durchmischt. Bekannt sind verschiedene manuelle Verfahren der Fermentation von Kakaobohnen. So können die Kakaobohnen mit dem Fruchtfleisch in Fermentierkörbe eingefüllt werden, wobei durch Zwischenräume in den geflochtenen Körben der Gärsaft, der beim Fermentieren entsteht, abfließen kann. Das Durchmischen der Kakaobohnen zur Zufuhr von Luft erfolgt durch Umfüllen in andere Körbe.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Bei der Haufenfermentation werden die Kakaobohnen z. B. auf einem Bretterboden zu Haufen aufgeschüttet und abgedeckt. Für eine ausreichende Luftzufuhr müssen die Haufen regelmäßig umgeschichtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine maschinelle Vorrichtung zum

Fermentieren und Trocknen von Kakaobohnen anzugeben.

Die Aufgabe wird nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die maschinelle Vorrichtung zum Fermentieren und Trocknen von Kakaobohnen besteht aus einem Behälter mit einem Boden sowie den Boden fassenden Gehäusewänden, die einen oberen Gehäuserand bilden. Der obere Gehäuserand liegt mit Abstand zum Boden, wodurch die Höhe des trogartigen Behälters bestimmt ist. Zur Zufuhr von Luft, wie z. B. Umgebungsluft, insbesondere konditionierte Luft, sind im Boden eine Vielzahl von Durchbrüchen ausgebildet. Ferner ist im Behälter mindestens ein Mischorgan angeordnet, das sich vom Boden aufrecht in Richtung auf die Ebene des oberen Gehäuserandes erstreckt. Das Mischorgan ist rotierend angetrieben und an einem Wagen gehalten, der längs des Behälters verfahrbar ist. Mittels des rotierenden Mischorgans und durch die Fahrbewegungen des Wagens kann der Behälterinhalt an wechselnden Stellen des Behälters sicher durchmischt werden.

Mit der maschinellen Vorrichtung ist es möglich, ohne aufwendige manuelle Arbeitsschritte eine größere Menge an Kakaobohnen gleichzeitig zu fermentieren und zu trocknen.

Das am Wagen gehaltene Mischorgan weist eine zentrale Welle auf, auf der eine Mischschnecke gehalten ist. Die Mischschnecke taucht in den Behälterinhalt ein und fördert den Behälterinhalt vom Boden in Förderrichtung nach oben zur Ebene des Gehäuse- randes, so dass das Unterste des Behälterinhalts nach oben gefordert und das Oberste des Behälterinhalts nach unten umgeschichtet wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mischschnecke als Wendel ausgebildet, die sich vorzugsweise unterbrechungsfrei von einem angetriebenen Ende der Welle bis zu einem freien Ende der Welle erstreckt. Dabei sind insbesondere quer zum Fahrweg des Wagens über die Breite des Bodens mehrere Mischorgane vorzugsweise nebeneinander angeordnet. Insbesondere werden nebeneinander angeordnete Mischorgane gegenläufig angetrieben, so dass zwischen zwei Mischorganen eine Förderzone entsteht, in der der Behälterinhalt vom Boden in Richtung auf die Ebene des Gehäuserandes nach oben gefördert ist. Die nebeneinander liegenden Mischorgane decken insbesondere die gesamte Breite des Behälters ab, so dass sich der Fahrweg des Wagens in Längsrichtung des Behälters erstrecken kann. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass durch eine einfache Hin- und Her-Bewegung längs des Fahrweges jede Stelle des Behälterinnenraums zu erreichen ist; die aktive Mischzone entspricht etwa dem gesamten Behälterinnenraum; Toträume sind minimiert.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Antrieb der Mischorgane über einen gemeinsamen Kettentrieb mit einer Antriebskette ausgeführt.

Die Fahrbewegungen des Wagens längs des Behälters werden von einer Steuereinheit überwacht, die in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines Temperatursensors und/oder eines Feuchtigkeitssensors die Fahrbewegung und Fahrtrichtung des Wagens bestimmt. Dabei können die Fahrbewegungen des Wagens gleichförmig oder auch ungleichförmig sein; die Mischorgane können in einem Bereich erhöhter Temperatur eine längere Verweildauer haben als in anderen Bereichen des Behälters, wo z. B. zulässige Temperaturen vorherrschen. Die Durchbrüche im Boden sind vorzugsweise als Längsschlitze ausgebildet, wobei die Schlitzweite kleiner ist als 10 mm. Dies gewährleistet, dass keine Kakaobohne durch den Boden aus dem Behälter fallen kann. Insbesondere ist der Boden als Gitterrost gestaltet. Die Durchbrüche bzw. das Gitterrost stellen sicher, dass Gärsäfte ungehindert abfließen können und eine gute Luftzufuhr über die gesamte Fläche des Bodens gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist die durch den Boden geforderte Luft, z. B. Umgebungsluft, insbesondere konditionierte Luft, über ein gesteuertes Gebläse zugeführt, welches die Luft unterhalb des Bodens einbläst. Das Gebläse ist von einer Steuereinheit in Abhängigkeit eines Ausgangssignals eines Temperatursensors und/oder eines Feuchtigkeitssensors gesteuert. Es kann zweckmäßig sein, die zugeführte Luft, insbesondere Umgebungsluft für eine Trocknung der Kakaobohnen aufzuheizen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im Einzelnen beschriebenes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Ansicht eine Vorrichtung zum Fermentieren und

Trocknen von Kakaobohnen,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 mit schematisch angedeuteter Steuervorrichtung.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung dient zum Fermentieren und

Trocknen von Kakaobohnen, die im Inneren einer Kakaofrucht angeordnet sind. Eine Kakaobohne ist etwa 2 cm bis 4 cm lang und 1,2 cm bis 2 cm breit und in der Form oval oder elliptisch. Die Kakaobohnen sind umgeben von einer dünnen, süßen Schicht Fruchtfleisch, auf dem sich nach dem Aufbrechen der Kakaofrüchte eine Vielzahl von Mikroorganismen ansiedeln. Durch die Mikroorganismen durchläuft das die Kakaobohnen umgebende Fruchtfleisch einen Fermentationsprozess, wodurch die Farbe und der Geruch der Kakaobohnen entstehen. Sobald der Fermentationsprozess beginnt, wandeln Hefepilze den Zucker des Fruchtfleisches in Alkohol und Kohlendioxyd um. Bakterien oxidieren den so gewonnenen Alkohol, wobei Milchsäure und unter aeroben Bedingungen auch Essigsäure entsteht. Dies führt zu einem Temperaturanstieg innerhalb der ersten 24 Stunden. Das Fruchtfleisch wird nach und nach abgebaut, wobei die Bakterien aktiv bleiben, bis der Fermentationsprozess beendet ist. Die Hefen, die für die Fermentation verantwortlich sind, stammen aus der natürlichen Umgebung der

Pflanzen. Nach Abschluss der Fermentation werden die Kakaobohnen durch Zufuhr von Luft getrocknet.

Im weiteren Verlauf des Prozesses werden die Bohnen gereinigt, von ihren Hüllen getrennt und geröstet. Durch Zermalmen der gerösteten Kakaobohnen entsteht Kakaomasse.

Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung zum Fermentieren und Trocknen der Kakaobohnen besteht im Wesentlichen aus einem trogartigen Behälter 1, der einen Boden 2 und den Boden 2 umfassende Gehäusewände aufweist. Die Gehäusewände bestehen aus langen Seitenwänden 3, 5 und schmalen Stirnwänden 4 und 6. Somit hat - vgl. Fig. 3 - der Behälter 1 eine in Draufsicht im Wesentlichen rechteckige Form.

Der Behälter 1 hat eine innere Höhe H sowie eine innere Breite B. Ferner hat der Behälter eine innere Länge L (Fig. 3).

Im Ausführungsbeispiel haben die Gehäusewände eine Höhe H von etwa 50 cm, wobei die Stirnwände 4 und 6 eine Breite B von 120 cm aufweisen. Die Seitenwände 3, 5 haben eine Länge von etwa 300 cm. Die Maße gelten nur als Beispiel; die Maße - zumindest in Breite und Länge - können nach Bedarf geändert werden.

Die Gehäusewände haben einen gemeinsamen oberen Gehäuserand 7, der eine Ebene 8 bestimmt, die dem Boden 2 gegenüberliegt. Bevorzugt liegen der Boden 2 und die Ebene 8 in zueinander parallelen Ebenen.

Am oberen Längsrand 9 der Seitenwände 3 und 5 sind U- bzw. vorzugsweise Doppel-T- Träger 10 angeordnet, deren zwischen ihren Schenkeln begrenzte Längsnut 11

Führungsbahnen 12 für einen Wagen 13 bilden. Der Wagen 13 ist in den Führungsbahnen 12 durch Führungsrollen 14 geführt, wobei die Träger 10 Schienen für die Führungsrollen 14 bilden.

Die Träger 10 sind an den Längsrändern 9 der Seitenwände 3 und 5 an einer Stützstruktur 15 festgelegt, wobei die Seitenwände 3 und 5 die Träger 10 in Richtung auf die Ebene 8 des Gehäuserandes 7 überragen. Wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, - vgl. Fig. 2 - wird die Oberkante eines Trägers 10 durch die Seitenwand 5 um eine Höhe z überragt.

Im Ausfuhrungsbeispiel sind die Träger 10 als Doppel-T-Träger ausgeführt, wobei die zwischen den Schenkeln liegenden Längsnuten 11, 18 auf der einen Seite dem Gehäuserand 7 und auf der anderen Seite der Standfläche 38 des Behälters 1 zugewandt liegen. Der Wagen 13 hat - an jeder Seitenwand 3, 5 - insgesamt vier Führungsrollen 14, 17, wobei obere zwei Führungsrollen 14 in der oberen Führungsbahn 12 und untere

Führungsrollen 17 in die untere Längsnut 18 des Trägers 10 eingreifen, die eine untere Führungsbahn 19 bilden. Der Wagen 13 stützt somit sein Gesamtgewicht über die Führungsrollen 14 auf den Trägern 10 ab; vertikal nach oben gerichtete Kräfte auf den Führungswagen werden über die in der Führungsbahn 19 laufenden Führungsrollen 17 abgefangen. Wie Fig. 1 zeigt, hat die Stirnwand 6 einen oberen Wandteil 6a, der unabhängig von dem unteren Wandteil 6b demontiert werden kann, um einen leichteren Zugang zum Inneren 16 des Behälters 1 zu erhalten.

An dem Wagen 13 ist mindestens ein Mischorgan 20 vorgesehen, welches aus einer Welle 21 mit einem an der Welle 21 vorgesehenen Mischglied 22 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist als Mischglied 22 auf der zentralen Welle 21 eine Mischschnecke 23 ausgebildet. Die Mischschnecke ist bevorzugt als Wendel 24 vorgesehen, die sich - insbesondere unterbrechungsfrei - von einem angetriebenen Ende 25 der Welle 21 bis zu einem freien Ende 26 der Welle mit einer vorgegebenen Steigung erstreckt.

Quer zum Fahrweg 33 des Wagens 13 sind über die Breite B des Bodens 2 mehrere Mischorgane 20 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind vier Mischorgane 20 in einer Reihe 27 nebeneinander liegend angeordnet. Der Wagen 13 weist eine hohle Quertraverse 28 auf, die die Breite B des Behälters 1 überragt und an seinen Enden mit den Führungsrollenpaaren 14/17 an den Trägern 10 verfahrbar gehalten ist. Es kann vorteilhaft sein, die Höhe eines Mischorgans 20 derart auszubilden, dass es sich vom Boden 2 bis unterhalb der Quertraverse 28 erstreckt; das Mischorgan erstreckt sich insbesondere über etwa die gesamte Höhe H des Behälters 1.

Innerhalb der hohlen Quertraverse 28 ist ein Drehantrieb für die Mischorgane 20 ausgebildet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Kettentrieb 30 mit einer Antriebskette 31 ausgebildet ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Antriebskette 31 über auf den Enden 25 der Wellen 21 angeordnete Zahnräder 32 derart geführt, dass nebeneinander liegende Mischorgane 20 gegenläufig angetrieben sind. Die Wendeln 24 der Mischschnecken 23 sind dabei derart ausgebildet, dass in Abstimmung mit der Drehrichtung eine Förderrichtung 29 erzielt ist, die vom Boden 2 aufwärts in Richtung auf die Ebene 8 der Behälteröffnung gerichtet ist. Die Wendel 24 ist - je nach Antriebsdrehrichtung - entweder rechtsdrehend oder linksdrehend auf der Welle 21 vorgesehen. Als gemeinsamer Antrieb für die Mischorgane kann auch ein Riementrieb vorteilhaft sein, der einen insbesondere gezahnten Antriebsriemen umfassen kann. Der im Ausführungsbeispiel gezeigte Kettentrieb 30 hat den Vorteil, dass die Drehlagen der jeweiligen Mischorgane 20 zueinander aufgrund des formschlüssigen Eingreifens der Zahnräder 32 in die Antriebskette 31 relativ zueinander unveränderbar sind. So kann die Förderwirkung nebeneinander liegender Mischorgane 20 aufeinander konstruktiv abgestimmt werden.

Die Mischorgane erstrecken sich jeweils aufrecht vom Boden 2 zur Ebene 8 des Gehäuserandes 7, wobei die Wellen 21 der Mischorgane 20 bevorzugt lotrecht zum Boden 2 liegen.

Der Wagen 13 hat ferner einen Antrieb 40, der einerseits die Antriebskette 31 des Kettentriebs 30 antreibt und andererseits zumindest ein Paar Führungsrollen 14 und/oder 17, die bevorzugt als Antriebsrollen gestaltet sein können. Dabei kann zwischen dem Antriebsmotor des Antriebs 40 und einem antreibenden Paar Führungsrollen 14/17 ein steuerbares Getriebe 42 vorgesehen sein, welches von einer Steuereinheit 41 angesteuert sein kann. Hierzu ist das Getriebe 42 oder der Antrieb 40 über eine Steuerleitung 43 mit der Steuereinheit 41 verbunden.

Die nebeneinander liegenden Mischorgane 20 decken insbesondere die gesamte Breite B des Behälters 1 ab, so dass sich der Fahrweg 33 des Wagens 13 in Längsrichtung des Behälters 1 erstrecken kann. So kann gewährleistet werden, dass durch eine einfache Hin- und Her-Bewegung längs des Fahrweges 33 jede Stelle des Innenraums 16 des Behälters 1 zu erreichen ist; die aktive Mischzone der Mischorgane erreicht jeden Ort innerhalb des Behälters 1 , so dass von den Mischorganen 20 nicht zu erreichende Toträume minimiert sind. Im Boden 2 des Behälters 1 ist eine Vielzahl von Durchbrüchen 35 vorgesehen, über die in den Behälter 1 Luft, z. B. Umgebungsluft einströmt, die vorteilhaft konditioniert sein kann. Hierzu sind auf einer Stirnseite des Behälters Gebläse 34 angeordnet, die über Steuerleitungen 36 und 37 mit der Steuereinheit 41 verbunden sind.

Zweckmäßig steht der Behälter 1 auf Füßen 29, so dass zwischen dem Boden 2 des Behälters 1 und der Standfläche 38 ein Abstand e ausgebildet ist.

Die im Boden 2 vorgesehenen Durchbrüche 35 sind bevorzugt als Längsschlitze 39 ausgebildet, die eine größte Schlitzweite S von weniger als 10 mm haben. In den Behälter eingefüllte Kakaobohnen werden so vom Boden sicher gehalten, während Flüssigkeit abfließen und über die Durchbrüche 35 Luft, insbesondere konditionierte Luft hinzutreten kann. Bevorzugt bildet der Boden 2 ein Gitterrost.

Der längs des Fahrweges 33 verfahrbare Wagen 13 wird in seiner Fahrbewegung vorteilhaft durch die Steuereinheit 41 gesteuert. Gemäß dem Doppelpfeil 44 wird der Wagen 13 längs des Fahrweges 33 verfahren, wobei zugleich die Mischschnecken 23 über den Kettentrieb 30 rotierend angetrieben sind. In den Behälter 1 eingefüllte Kakaobohnen werden so durch die Mischorgane 20 durchgemischt, wobei aufgrund der Förderrichtung 29 der Mischorgane 20 vom Boden 2 aufwärts in Richtung auf die Ebene 8 des Gehäuserandes 7 die dem Boden 2 nächstliegenden Kakaobohnen nach oben gefördert werden, wodurch unten liegende Kakaobohnen nach oben gelangen und oben liegende Kakaobohnen nach unten nachrutschen. Im Behälter 1 sind vorzugsweise Temperatursensoren 45 und Feuchtesensoren 46 angeordnet, die zweckmäßig im

Bereich des Bodens 2 liegen oder in einem Abstand darüber, der etwa ein Viertel bis ein Drittel der Höhe H des Behälters 1 sein kann. Die Sensoren 45, 46 sind über Signalleitungen 48 mit der Steuereinheit 41 verbunden. Es kann zweckmäßig sein,

kombinierte Temperatur-/Feuchtesensoren zu verwenden, so dass an jedem Sensor sowohl die Temperatur als auch die Feuchte des Behälterinhalts erfasst werden können. In Abhängigkeit der Ausgangssignale der Temperatursensoren 45 und Feuchtesensoren 46 wird über die Steuereinheit 41 der Wagen 13 mit den Mischorganen 20 derart verfahren, dass der Behälterinhalt eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperatur und gleichmäßige Feuchte aufweist, wodurch der Fermentationsprozesse begünstigt ist. Ist der Fermentationsprozess zu Ende, wird über die Gebläse 34 Umgebungsluft, die vorzugsweise konditioniert ist, z. B. vorgewärmt sein kann, über den Boden 2 in das Behälterinnere 16 geblasen, um die Kakaobohnen zu trocknen. Über die Vielzahl der vorgesehenen Durchbrüche 35 ist ein guter Luftzutritt zu dem gesamten Behälterinhalt gewährleistet, so dass weitgehend keine Toträume gegeben sind. Die Durchbrüche 35 sind über die gesamte Fläche des Bodens 2 verteilt, wodurch eine gleichmäßige Luftzufuhr an jeder Stelle des Behälters zu erzielen ist.

Eine Zuführung von Umgebungsluft kann auch dann vorteilhaft sein, wenn während des Fermentationsprozesses ein zu hoher Temperaturanstieg in verschiedenen Bereichen des Behälters 1 festgestellt wird. Ein Behälterabschnitt mit erhöhter Temperatur wird dann vom Wagen 13 angefahren und - ggf. unter Hinzufuhrung von Umgebungsluft - der Wagen 13 bevorzugt in den Behälterabschnitt erhöhter Temperatur hin- und hergefahren, um die unten liegenden Kakaobohnen nach oben zu fördern.

Wie Fig. 2 zeigt, können die Träger 10 mit einem Endabschnitt 47 über die Stirnwand 6 hinausragen, so dass - nach Abnahme der Stirnwand 6 - der Wagen mit dem Mischorganen z. B. zur Revision nach vorne aus dem Behälter 1 ausgefahren werden kann.