Ziel der Entwicklung

Ziel des Projektes war die Entwicklung einer allergenfreien Zartbitterschokoladenmasse, die eine erhöhte Stabilität gegenüber der Ausbildung von Fettreif aufweist und damit insbesondere unter praxisrelevanten Lager- und Transportbedingungen eine verbesserte Produktqualität sicherstellt. Der Impuls für die Entwicklung entstand aus dem Bedarf nach nachhaltigeren Lebensmittelkonzepten, die durch eine Verringerung qualitätsbedingter Verluste zur Schonung von Ressourcen und zur Verbesserung der wirtschaftlichen Verwertbarkeit von Schokoladenerzeugnissen beitragen. Im Fokus stand dabei die Reduktion von qualitätsmindernden Oberflächenveränderungen, die durch polymorphe Kristallisation der Kakaobutter hervorgerufen werden und sich negativ auf die optische und sensorische Wahrnehmung sowie die Vermarktungsfähigkeit der Produkte auswirken.
Ein zentraler Ansatz des Projektes bestand im gezielten Einsatz von Hydrokolloiden, die in die Schokoladenmatrix eingearbeitet werden sollten, um die physikalischen Eigenschaften des Systems so zu beeinflussen, dass die Neigung zur Fettreifbildung signifikant reduziert werden kann. Dabei wurde davon ausgegangen, dass Hydrokolloide über ihre strukturgebenden und viskositätsmodifizierenden Eigenschaften einen Einfluss auf die Kristalle besitzen und damit die Mobilität der Kakaobutter sterisch behindern können. Ziel war es, durch diese Modifikation eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturschwankungen während der Lagerung zu erreichen, da diese als einer der wesentlichen Auslöser für Fettreifprozesse gelten.
Der Fokus lag auf der Kombination aus innovativer Rezepturgestaltung mittels Hydrokolloiden und den physikalischen sowie prozesstechnischen Zusammenhängen zur Herstellung von Zartbitterschokoladen. Dabei wurden sowohl Schokolade selbst als auch der Einsatz für Pralinen (Überzug) betrachtet. Die erarbeiteten Erkenntnisse sollen insbesondere im Hinblick auf die Stabilisierung komplexer Schokoladensysteme und die Erweiterung des Einsatzspektrums von Hydrokolloiden in der Süßwarenherstellung verwendet werden.

Vorteile und Lösungen

Es wurden Ansätze zur Verbesserung der Stabilität allergenfreier Zartbitterschokoladenmassen gegenüber Fettreif untersucht. Der erste Schritt zur Bearbeitung der Aufgabenstellung bestand in der gezielten Auswahl allergenfreier und für Schokoladenerzeugnisse zugelassener Zutaten. Anschließend wurden deren Einfluss auf die rheologischen und sensorischen Eigenschaften der Zartbitterschokolade sowie ihre Wirkung auf die Ausbildung von Fettreif systematisch untersucht.
Zunächst wurden verschiedene Hydrokolloide und Emulgatoren gezielt in eine Zartbitterschokoladenmasse eingearbeitet, um deren jeweiligen Einfluss auf die Stabilität des Systems sowie auf die Ausbildung von Fettreif bewerten zu können. Hierfür wurde zunächst eine geeignete Verarbeitungsmethodik entwickelt, die sicherstellt, dass die Partikelgrößenverteilung der Schokoladenmasse durch die Zugabe der Zusatzstoffe nicht negativ beeinflusst wird. Die Einarbeitung der Hydrokolloide und Emulgatoren erfolgte dabei nach einer Conchierzeit von einer Stunde, um eine möglichst reproduzierbare Verteilung innerhalb der Schokoladenmatrix zu gewährleisten und gleichzeitig prozesstechnische Einflüsse auf die Schokoladenstruktur zu minimieren.
Zur Bewertung der Effekte wurden unterschiedliche analytische und sensorische Untersuchungsmethoden herangezogen. Neben definierten Lagerungsversuchen unter variierenden Temperaturbedingungen wurden mikroskopische Aufnahmen durchgeführt, um Veränderungen der Kristallstruktur und mögliche Oberflächenphänomene sichtbar zu machen. Ergänzend erfolgten Viskositätsmessungen zur Beurteilung rheologischer Veränderungen der Schokoladenmassen sowie sensorische Untersuchungen hinsichtlich Optik, Textur und Mundgefühl.
Nach Abschluss der Untersuchungen mit den Einzelkomponenten wurden bereits erste Zusätze ausgeschlossen. Mit den verbleibenden Hydrokolloiden und Emulgatoren wurden verschiedene Kombinationen in unterschiedlichen Konzentrationen in die Zartbittermasse eingearbeitet und untersucht. Ziel war es, mögliche synergistische Effekte innerhalb der Schokoladenmatrix zu identifizieren und deren Einfluss auf die Stabilität gegenüber Fettreif systematisch zu bewerten. Die hergestellten Proben wurden über einen definierten Lagerzeitraum hinweg unter kontrollierten sowie schwankenden Temperaturbedingungen im Vergleich zu einer Referenzprobe analysiert und ausgewertet. Schlussfolgernd stellte sich die Kombination aus Sonnenblumenlecithin (0,6 %) und κ- Carrageenan (0,4 %) als beste Wahl heraus.
Durch den gezielten Einsatz von Hydrokolloiden konnten erste positive Effekte hinsichtlich der Stabilisierung der Schokoladenmatrix und der Reduktion der Fettreifneigung erzielt werden. Die Untersuchungen zeigten jedoch zugleich die Komplexität der zugrunde liegenden Mechanismen und machten deutlich, dass eine ganzheitliche Betrachtung von Rezeptur, Prozessführung und Lagerbedingungen erforderlich ist, um eine nachhaltige Verbesserung der Produktstabilität zu erreichen.
Aus den gewonnenen Erkenntnissen ergeben sich verschiedene technologische und wirtschaftliche Potenziale. Dazu zählen insbesondere die Reduktion qualitätsbedingter Verluste, eine verbesserte Prozessrobustheit gegenüber Temperaturschwankungen sowie die Möglichkeit einer verlängerten Vermarktungsfähigkeit der Produkte. Darüber hinaus konnten wichtige Ansatzpunkte für weiterführende Entwicklungen identifiziert werden, beispielsweise der gezielte Einsatz von Hydrokolloiden in Füllungssystemen zur zusätzlichen Stabilisierung komplexer Schokoladenprodukte und zur Verringerung migrationsbedingter Effekte.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die entwickelten Ansätze richten sich insbesondere an kleine und mittelständische Unternehmen der Süßwarenindustrie, die kakaobutterbasierte Erzeugnisse, wie Zartbitterschokoladen, Pralinen oder hochwertige Confiserieprodukte herstellen. Zielmärkte umfassen dabei sowohl den nationalen als auch den internationalen Premium- und Spezialitätenmarkt, in dem hohe Anforderungen an Produktqualität, Lagerstabilität und allergenfreie Rezepturen bestehen. Insbesondere Hersteller mit längeren Transport- und Lagerketten profitieren von einer verbesserten Stabilität gegenüber Temperaturschwankungen und einer reduzierten Neigung zur Fettreifbildung.
Anwender profitieren durch die Möglichkeit, qualitätsbedingte Verluste und Ausschussmengen zu reduzieren sowie die Vermarktungsfähigkeit ihrer Produkte über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus bieten die gewonnenen Erkenntnisse Ansatzpunkte zur Optimierung von Rezepturen, Lagerbedingungen und Prozessführungen, wodurch die Prozesssicherheit und Produktqualität langfristig verbessert werden können.
Die Forschungsergebnisse der Frankenförder Forschungsgesellschaft mbH werden im Rahmen ihrer gemeinnützigen Tätigkeit in praktische Anwendungsfelder überführt. Die konkrete Ausgestaltung des Wissenstransfers und der Anwendung erfolgt dabei in individueller Abstimmung mit den jeweiligen Erstanwendern. Die entwickelte Zartbitterschokolade kann als ein einsatzfähiges Produkt, bzw. als Zutat, z.B. für Füllungen oder Überzüge, angesehen werden. Die Anwendung muss innerhalb der Rezepturen ggf. angepasst werden, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Die Frankenförder Forschungsgesellschaft mbH wird die Anwendung in die jeweilige Produktion durch technologischen Support unterstützen. Die wissenschaftlichen Ergebnisse des Forschungsprojekts werden gemeinnützig durch Publikationen zugänglich gemacht.
Eine Mitteilung über die Ergebnisse des Forschungs- und Entwicklungsprojekts wurde auf der Internetseite des Antragstellers veröffentlicht.
Das gemeinnützige Leistungsprofil der FFG besteht darin, wissenschaftliche Leistungen zu erzielen und Anwendungstransfer für Unternehmen zu leisten, ohne finanzielle Vorteile für das eigene Unternehmen zu erlangen. Das Erreichen wissenschaftlicher Ergebnisse ergibt sich vorrangig aus verschiedenen Projekten. Auch durch dieses Projekt erweiterte sich die wissenschaftliche Kompetenz der FFG nach innen und nach außen. Ziel ist es, das Wissen über die entwickelten Verfahren in weitere Unternehmen zu übertragen, wobei die spezifischen technologischen Bedingungen vor Ort berücksichtigt werden. Darüber hinaus erwartet die FFG durch die praktische Zusammenarbeit mit verschiedenen Unternehmen im Rahmen des Technologietransfers neue Ideen für kreative Projekte zu erhalten. Diese sollen zur Initiierung weiterer FuE-Vorhaben beitragen und somit die positive wirtschaftliche Stabilität der FFG unterstützen.