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Verfahren und Vorrichtung zum Verflüssigen von erstarrtem
Honig durch Erwärmung
Honig, der bekanntlich saisonbedingt anfällt, wird in der überwiegenden Masse bisher in grösseren
Lagergefässen z. B. Kanistern, Fässern od. dgl. aufbewahrt, wobei er erstarrt. Es ist weiterhin bekannt, dass die Verflüssigung eines erstarrten Honigs unter grössten Vorsichtsmassnahmen durchgeführt werden muss, da sonst eine Beeinträchtigung der biologischen Eigenschaften des Honigs stattfindet.
Bei Imkereien mit geringem Honiganfall kann das Verflüssigen durch längeres Stehen kleiner Gefässe in angewärmten Räumen oder warmem Wasser ohne Schwierigkeit durchgeführt werden, da bei kleinen Mengen, wie sie hier einzuschmelzen sind, genügend Zeit für den Schmelzvorgang zur Verfügung steht, so dass derselbe bei niedrigen Temperaturen erfolgen kann. Bei Honigen, welche unter diesen Vorsichtsmassnahmen eingeschmolzen und in Gläser abgefüllt werden, kann im allgemeinen keine Schädigung festgestellt werden.
Auf Grund der bisher bei den Imkern vorliegenden Erfahrungen sowie der bekanntgewordenen Literaturhinweise darf Honig nicht längere Zeit über eine Temperatur von 40 - 420 C erhitzt werden, wenn mit Sicherheit eine Schädigung seiner biologischen Eigenschaften vermieden werden soll.
Bei der industriellen Abfüllung des Honigs durch den Grossverteiler lassen sich die eingangs geschilderten, bei den Imkern vielfach üblichen Vorsichtsmassnahmen im Hinblick auf die grossen Mengen an Honig, welche bei derartigen Betrieben täglich in Gläser abzufüllen sind, praktisch nicht durchführen.
In diesen Betrieben werden zur Verflüssigung des Honigs grosse, warmwasserbeheizte Schmelzkessel verwendet, wobei Warmwassertemperaturen in der Grössenordnung von 60 bis 700 C erforderlich sind, damit die täglich anfallenden Honigmengen wirtschaftlich verarbeitet werden können. Es ist ermittelt worden, dass bei der zuvor geschilderten Arbeitsweise in den Grossbetrieben häufig eine Schädigung der biologischen Eigenschaften des verflüssigten Honigs eintritt. Es ist auch bekannt geworden, dass in einzelnen grosstechnischen Betrieben die Behälter mit erstarrtem Honig in grossen Wärmekammern mittels Warmluft verflüssigt werden. Diese Arbeitsweise hat eine Reihe technischer Mängel und gibt ebenfalls keine Ge- währ dafür, dass keine Schädigung der biologischen Eigenschaften des Honigs eintritt.
Es ist ferner bekannt, erstarrten Honig dadurch zu verflüssigen, dass man ihn während einer vorge gebenen Zeit auf eine jeweils vorgegebene Temperatur in einem Kessel erwärmt, wobei als Höchsttemperatur 50 - 600 C vorgesehen sind und die Dauer der Erwärmung nach Möglichkeit auf eine nicht allzulange Zeit begrenzt wird.
Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass beim Erwärmungsvorgang die Kesseltemperatur, auch wenn der Kessel doppelwandig ausgeführt ist und mit Hilfe von zwischen den doppelten Wandungen vorhandenem warmen bzw. heissen Wasser geheizt wird, etwa 100 C höher sein muss als die Temperatur des Kesselinhaltes, wodurch die am Rande des Kessels befindlichen Honigtei le während einer unverhältnismässig langen Zeit einer recht hohen Temperatur ausgesetzt sind, so dass die wirksamen Bestandteile der am Rand des Kessels befindlichen Honigteile zerstört werden. Schliess lieh ist auch bekannt, Honig in einem durchlässigen Sack zu erhitzen und zu verflüssigen.
Die vollständige Verflüssigung von festem durchkristallisierten Honig ist jedoch nach diesem bekannten Verfahren nicht durchführbar, da das Abtropfen des Honigs nur durch die Sackfläche hindurch erfolgen kann und in der Honigschmelze sich massenhaft kleine Kriställchen befinden, die die Poren des Sackes sofort verstopfen.
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Gegenstand vorstehender Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche auch im gross- technischen Betrieb eine Verflüssigung von Honig ermöglichen, ohne dass eine Schädigung seiner biolo- gischen Eigenschaften eintritt.
Durch eingehende umfangreiche Untersuchungen wurde hiezu folgendes ermittelt :
Honig hat keinen festen Schmelzpunkt. Ein Teil der Bestandteile des Honigs verflüssigt sich bereits bei einer Temperatur von 40 bis 450 C "schmelzbar". Der Honig enthält jedoch eine Reihe von weiteren Bestandteilen, beispielsweise Traubenzucker und sonstige höhere Zuckerarten, die selbst bei einer
Temperatur von 600 C noch nicht schmelzbar sind.
Zunächst verflüssigen sich also bei einer Temperatur von zirka 40 bis 450 C die niedrig schmelzen- denanteiledes Honigs. Traubenzucker und ähnliche hochschmelzende Bestandteile des Honigs lösen sich da- bei in der zunächst aus den niedrig schmelzbaren Anteilen entstandenen"Schmelze". Die Verflüssigung von erstarrtem Honig muss daher als ein kombinierter Vorgang betrachtet werden, bei dem zunächst ein
Teil des Honigs schmilzt, während sich in dieser Schmelze anschliessend der Traubenzucker und ähnliche Anteile lösen.
Es wurde weiterhin bei den durchgeführten Untersuchungen gefunden, dass bei vielen Honigsorten Traubenzucker und sonstige Bestandteile des Honigs sich bei der bisher als zulässig bekannten Temperatur von 40 bis 420 C praktisch noch nicht einwandfrei lösen. Damit auf wirtschaftliche Art im Grossbetrieb eine Lösung von Traubenzucker und ähnlichen Bestandteilen in der bereits verflüssigten Grundmasse des Honigs stattfindet, ist vielmehr eine Temperatur von mindestens 50cul C erforderlich. Bei den üblichen warmwasserbeheizten Schmelzapparaten sind Verflüssigungszeiten von 4 bis 8 Stunden je Charge notwendig, die sich nur dann verkürzen lassen, wenn man mit der Temperatur entsprechend höher geht.
Bei dieser Arbeitsweise lässt sich jedoch eine Schädigung des Honigs nicht vermeiden, da die Einwirkung der hohen Temperatur auf den Honig zu lange dauert.
Auf Grund der durchgeführten Untersuchungen wurde nun weiterhin gefunden, dass die bisher in der Literatur festgelegten Erfahrungen, auf Grund welcher z. B. die im Honig enthaltenen Inhibine bereits bei einer kurzfristigen Erwärmung des Honigs über 420 C hinaus an Wirkungskraft verlieren, nicht zutreffend sind. Festgestellt wurde vielmehr, dass es durchaus möglich ist, den Honig auf Temperaturen in der Grössenordnung von 50 bis 550 C zu erwärmen, wenn die Honigteile nur eine sehr kurze Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden.
Hieraus ergab sich die Erkenntnis, dass es durchaus zulässig ist, wenn die einzelnen Honigteile eine sehr kurze Zeit mit der heissen Heizfläche in Berührung kommen. Damit eine Schmelzapparatur zum Verflüssigen von Honig wirtschaftlich arbeitet, ist es erforderlich, dass die Heizfläche mindestens 100C heisser ist als die erzielte Honigtemperatur. Damit eine Schädigung des Honigs nicht eintritt, muss das Schmelzverfahren aus den vorstehenden Gründen derart geführt werden, dass die erwärmten Honigteilchen möglichst schnell wieder von der heisseren Anwärmstelle abgeführt werden. Diese Schädigung ist auch deshalb nicht zu erwarten, weil der Honig eine sehr schlechte Wärmeleitzahl hat und deshalb bei Abschmelzen eines Honigblockes von seinem Umfang her die Wärme nicht vorzeitig in den Block eindringt, dieser also kalt bleibt.
Wärmeleitung und Schmelzvorgang stellen sich also in günstigster Weise aufeinander ein.
Die Untersuchungen haben weiterhin nun gezeigt, dass es in dem kurzen Zeitintervall, welches für die Anwärmung der Honigteilchen an der Wärmestelle zulässig ist, nicht bei allen Honigen möglichst, Bestandteile wie Traubenzucker usw. in den zuerst geschmolzenen Anteilen des Honigs zu lösen. Ein Verfahren, bei welchem die bei den bisher üblichen Arbeitsmethoden geschilderten Nachteile vermieden werden, wurde nun erfindungsgemäss wie folgt gefunden.
Nach der Erfindung wird in an sich bekannter Weise Wärme auf die Aussenfläche des Honigstückes einwirken gelassen und es werden die abgeschmolzenen Honigteile sofort von dem noch festen Rest und von der Wärmequelle entfernt und zur Lösung der in ihnen noch enthaltenen kristallinen. Anteile einer gesonderten Erwärmung unterworfen.
Der Wärmebehandlungsvorgang kann auf verschiedene Arten vor sich gehen, die später noch erISu- tert werden. Wichtig ist jedoch stets, dass von dem bisherigen Brauch abgegangen wird, wonach der gesamte Block einem einheitlichen. Wärmebehandlungsvorgang unterworfen wurde, was zur Folge hatte, dass zunächst die äusseren Schichten verflüssigt wurden, die infolgedessen über eine sehr grosse Zeitdauer unter dem Einfluss der Wärme standen, während der Kern. des Blockes nur sehr kurzzeitig, d. h. bis zu seiner Verflüssigung der Wärme ausgesetzt war. Es ergaben sich auf diese Weise überwiegende Teile des gesamten Blockes, die durch den allzulangen Wärmevorgang stark geschädigt waren, während nur der geringste Teil vorschriftsmässig behandelt war.
Dies wird durch die Erfindung verhindert.
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Die Art der Durchführung des Verfahrens nach dem einfachsten Wärmebehandlungsvorgang ist auf verschiedene Weise möglich. So ist es z. B.., denkbar, dass man die Blöcke frei afhangt, durch Heissluft, Infrarotstrahlung od. dgl. beheizt und die verflüssigten Teile in eine Zone niederer Temperatur abtropfen lässt. Hiebei kann man wiederum verschiedene Zwischenbehandlungsstufen einschalten, indem man beispielsweise den verflüssigten Honig über beheizte oder gekühlte Abweiserblech od. dgl. führt.
Wirtschaftlich günstiger ist indessen die Verwendung von beheizbaren Rosten, auf denen die Blöcke abgelegt werden können und durch deren Stäbe der verflüssigte Honig abfliessen kann. Besonders hat sich eine Vorrichtung bewährt, bei welcher eine Trommel mit liegender Achse drehbar angeordnet und beheizt wird, während der Block oder vorteilhaft eine grössere Anzahl von übereinanderliegenden Blöcken in einer Aufnahmevorrichtung ruhen, so dass die Trommel jeweils die untere Blockfläche abschmilzt.
Das Wgrmebehandlungsverfahren selbst kann zahlreiche Verbesserungen und Abwandlungen erfahren.
So ist es z. B. möglich, die Erwärmung nur bis zur Erweichung, also etwa bis zum Tropfpunkt durchzuführen, wobei unter Anwendung der vorbeschriebenen Trommelvorrichtung noch nicht einmal dieser Tropfpunkt erforderlich ist, da von der Trommel auch ohne Tropfeigenschaft der Honigbrei durch einen Schaber abgenommen werden kann. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Temperaturbeanspruchungen des Honigs wesentlich herabgesetzt werden und die Behandlungszeiten entsprechend verkürzt werden können.
Nach einem weiteren Verfahren soll je nach der zu behandelnden Honigsote zunächst festgestellt werden, welche Temperaturbehandlung diese verträgt. Dies ist im Laboratorium leicht möglich. Man stellt für die betreffende Honigsorte eine in Fig. 1 dargestellte Kurve auf, bei welcher über der Zeit die Temperaturen aufgetragen sind. Die Kurve zeigt mit zunehmender Zeit abfallende Tendenz, wobei jeder Punkt der Kurve einer besonderen Wärmebehandlungsart gemäss der Erfindung entspricht. Demnach ergibt sich, dass bei hohen Temperaturen der Wärmebehandlungsvorgang schon nach kurzer Zeit abgebrochen werden muss, um Schädigungen zu verhindern, während bei niederen Temperaturen die Warmebehandlungsdauer wesentlich verlängert werden kann.
Richtet man nun den Wärmebehandlungsvorgang so ein, dass die Erwärmung bei Temperaturen und über Zeiten geschieht, die nach Massgabe einer solchen auf die Zusammensetzung eines jeweiligen Honigs abgestellten Temperatur- und Zeitkurve gewählt sind, bei denen die biologischen Eigenschaften des Honigs, insbesondere der Gehalt an Fermenten und Inhibinen vollkommen erhalten bleiben, so erhält man optimale Bedingungen für den Wärmebehandlungsvorgang und das Erzeugnis.
Des weiteren kann man in Abweichung von der vorstehend gemachten Voraussetzung einer gleichbleibend gehaltenen Temperatur über die Zeitdauer des Wärmebehandlungsvorganges diese Temperatur abwandeln. So ist es beispielsweise möglich, zunächst in der ebenfalls vorstehend beschriebenen Weise lediglich einen Honigbrei zu erschmelzen, der dann aber nicht als solcher verarbeitet wird-wobei möglicherweise die Lösung der festen Bestandteile während der Lagerzeit geschieht-sondern anschliessend bei erhöhter Temperatur gehalten wird, um schon während des varmebehandlungsvorganges die Lösung der festen Teilchen zu erzielen.
Fig. 2 zeigt das Diagramm eines Wärmebehandlungsvorganges nach dieser Ausführungsform der Erfindung. In der Abszisse ist die Zeit, in der Ordinate die Temperatur aufgetragen. Zunächst wird über eine kurze Zeitspanne vom Punkt a bis zum Punkt b auf eine hochliegende Temperatur von etwa 550 C, z. B. mittels einer beheizten, sich unter dem Honigblock drehenden Trommel erhitzt. Diese Temperatur wird bis zum Punkte c gehalten und genügt, um eine innige Vermischung aller Honigteile bei der gleichen Temperatur zu erhalten. Alsdann wird bis zum Punkt d z. B. auf einer doppelwandigen ekühlten Rutsche abgekühlt und auf dieser Temperatur über einen längeren Zeitraum z. B. in einem isolierten Zwischenbehälter gehalten, um die Lösung der festen Bestandteile und eventueller Lufteinschlüsse zu ber wirken.
Von dem so erreichten Punkt e der Kurve ab erfolgt z. B. in einer doppelwandigen, gekühlten Rohrleitung, eine nochmalige Kühlung auf die Lagertemperatur bis zum Punkt f. Hiebei ist der Inhalt der Diagrammfläche a-b-c-d-e-f und wieder herunter auf die Abszisse gleich dem Inhalt des gestrichelt eingezeichneten Rechtecks, das der Honigsorte aus der Fig. 1 für die dort gestrichelt eingezeichnete Gesamtzeit entspricht. Nach Erreichen des Punktes f ist die Gefahrenzone überstanden. Die Flüssigkeit weist dabei noch eine für das Abfüllen bequem ausreichende Temperatur über längere Zeiträume auf.
Eine weitere Erleichterung bei der Lösung der festen Bestandteile in den bei niederen Temperaturen erschmolzenen Honigen kann durch Ultraschall gegeben werden, wobei aber diese Ultraschallbehandlung bei Lagertemperatur oder bei noch niedrigeren Temperaturen vorgenommen werden sollte, weil der Honig sich zwangsläufig dabei erwärmt und dann die Gefahr der Schädigung entstehen könnte.
Die Abkühlung des flüssigen Honigs im Abschnitt e, f ist deshalb günstig, weil sie gestattet, den Ab-
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schnitt d, e möglichst weit hinauszuziehen. Die Einschaltung der Abkühlungsvorgänge erlaubt deshalb eine Erhöhung der Wirksamkeit des Lösungs-und Verflüssigungsvorganges.
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung zum Lösen des Honigs in schematischer Darstellung wiedergegeben. Der dort dargestellte beheizte Rost 10 besteht aus Stäben 11 mit Keilprofil 12 und zwischen ihm befindlichen
Spalten 13, die'möglichst gering bemessen sein sollen. Eine zu grosse Bemessung dieser Spalte würde zur
Folge haben, dass ungeschmolzener Honig lamellenförmig durch die Spalte hindurchtritt. Eine zu geringe Bemessung wurde bei Verunreinigung, z. B. durch Wachs, zu Verstopfungen führen können, Die Höhe der
Stäbe ergibt eine entsprechende Verweilzeit des Honigs von wenigen Minuten und eine dieser wiederum entsprechende Aufheizung.
Da die Temperatur der Stäbe wegen des schlechten Wärmeüberganges auf den Honig wesentlich höher sein muss als die Abflusstemperatur des Honigs sein soll, ist dafür Sorge zu tragen, dass der Honig. gleichmässig und schnell aus dem Rost abgeführt wird. Die Beheizung der Roststäbe kann in bekannter Weise erfolgen, beispielsweise dadurch, dass man Warmwasser durch das Innere der Roststäbe leitet. Oberhalb des Rostes befindet sich ein Aufsatz 14 zur Aufnahme der vorzugsweise zu mehreren übereinander liegenden Honigblöcke 15. Aufsatz und Rost sind den Blockabmessungen angepasst.
Der durch die Roststäbe verflüssigte oder zu einem tropfbaren Brei umgewandelte Honig fällt auf eine unterhalb des Rostes angeordnete Rutsche 16 und gelangt in einen Behälter 17 mit Ruhrwerk 18, in dem der Nachlösevorgang vorgenommen wird, und in dem gegebenenfalls durch bekannte Verfahren der Honig entlüftet werden kann. Es kann auch eine Ultrascha1lanlage vorgesehen werden. Von diesem Behälter 17 aus fliesst der flüssige und gelöste Honig auf eine Abkühlrutsche 19 und gelangt gegebenenfalls über eine nicht dargestellte Sieb-oder Filtereinrichtung bekannter Art in einen Lagerbehälter 20 oder sogleich in eine Abfüllmaschine.
Eine andere Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt, bei welcher eine Trommel 21 sich um eine waagrechte Achse 22 im Sinne des Pfeiles 23 dreht. Die Beheizung der drehbaren Trommel kann ebenfalls in bekannter Weise erfolgen, beispielsweise dadurch, dass man warmes Wasser durch einen Hohlzapfen in das Innere der Walze leitet. Die Trommel ist umgeben von einem Aufsatz 24, der es gestattet, dass man oberhalb der Walze eine grössere Anzahl von Honigblöcken 15 aufnimmt. Ein Schaber 25 nimmt den breiförmigen Honig auf, der in die gleichen nicht dargestellten weiteren Vorrichtungen gelangt, die in Fig. 3 wiedergegeben sind.
Der Vorteil der zuletzt beschriebenen Vorrichtung besteht unter anderem auch darin, dass die in dem Honigbrei noch vorhandenen Kristallite durch den Mahlprozess, Welcher gleichzeitig durch die rotierende Walze erzielt wird, wesentlich kleinere Abmessungen aufweisen, als bei der Einrichtung nach Fig. 3. wodurch der anschliessende Löseprozess bei niedrigeren Temperaturen wesentlich erleichtert werden kann. Ausserdem lassen sich hiebei die Verweilzeiten des Honigs an der Walze bis auf Bruchteile von Sekunden genau einstellen.
Verfahren und Vorrichtung lassen sich. entsprechend abgewandelt auch auf die schonende Verflüssi- gung anderer Stoffe oder Gemische anwenden.
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:1. Verfahren zum Verflüssigen von erstarrtem Honig durch schonendes Erwärmen, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise Wärme auf die Aussenfläche des Honigstückes einwirken gelassen wird, die abgeschmolzenen Honigteile sofort von dem noch festen Rest und von der Wärmequelle entfernt und zur Lösung der in ihnen noch enthaltenen kristallinen Anteile einer gesonderten Erwärmung unterworfen werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet durch einen Schme1zrost (10), dessen Stäbe (11) beheizbar sind und auf den ein oder mehrere übereinander gestapelte Honigblöcke aufsetzbar sind.