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undkönnen.
Das Verfahren ist anwendbar in diskontinuierlich arbeitenden Anlagen, es ist aber besonders geeignet für den Einsatz in kontinuierlichen Liniensystemen der Back- und Süsswarenindustrie, beispielsweise in Linien zur Herstellung von physikalisch gelockerten Backwaren, Konditoreierzeugnissen und Schaumzuckerwaren.
Die Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen lassen sich wie folgt unterteilen : - diskontinuierliche Verfahren - kontinuierliche Verfahren, bei denen das Gas unter Druck eingeblasen wird - kontinuierliche Verfahren, bei denen das Gas nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip durch Geschwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums angesaugt wird.
Bei den diskontinuierlichen Verfahren zur Schaumherstellung werden die bekannten technisch unterschiedlich gestalteten Aufschlag- und Rührmaschinen verwendet. Nach diesen Verfahren und mit diesen Anlagen werden Volumenzunahmen, beispielsweise bei Vollei-Zucker-Gemischen, von bis zu 500% erzielt. Die Schäume weisen eine gute Stabilität auf.
Die Diskontinuität dieses Verschäumungsvorganges erschwert die Anwendbarkeit bei modernen Liniensystemen.
Um dieses Herstellungsprinzip kontinuierlich zu gestalten, ist es erforderlich, der Aufschlagmaschine ständig Medium zuzuführen, um drucklos und nach dem"Überlaufprinzip"arbeiten zu können (Zehle, G. u. a. Möglichkeiten zur betrieblichen Rationalisierung - Ergebnisse aus der Entwicklung der automatischen Tortenlinie, Bäcker und Konditor 34 [1980] S. 201).
Durch die kontinuierliche Zuführung des Mediums in den Kessel und das horizontale und vertikale Verwirbeln beim Schlagen tritt eine teilweise Vermischung von Schaum und Medium ein, bevor der Aufschlagprozess abgeschlossen ist. Dadurch entstehen Schäume mit geringer Ausbeute und Stabilität.
Der Einsatz von chemischen Aufschlagmitteln ist unumgänglich. Weitere kontinuierlich arbeitende Verschäumungsaggregate sind Druckschlagmaschinen (Herstellungsmethoden von Schaummassen, Zucker- und Süsswarenwirtschaft 30 [1977] 12, S. 448). Die Verschäumung erfolgt hiebei durch Einbringen von Druckgas, z. B. Luft, mittels geeigneter Kompressoren in das ebenfalls durch Pumpen unter Druck gesetzte zu verschäumende Medium. Durch Anwendung gesondert angetriebener spezieller Misch- und Dispergierwerke wird die Luft fein verteilt. Zur Herstellung von Schaum nach dem Druckschlagverfahren ist demzufolge neben der mechanischen Arbeit, die zur Dispergierung des Gases im Medium erforderlich ist, eine weitere Arbeit zur Erzeugung des Gasdruckes notwendig.
Der dafür benötigte zusätzliche Energieaufwand ist beträchtlich, da beispielsweise zur Herstellung von Lebensmittelschäumen Gasdrücke von 0, 19 bis 0, 98 N/mm2 notwendig sind.
Bei Realisierung dieses Prinzips in der Lebensmittelindustrie muss zur Verschäumung Druckgas,
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ist deshalb erforderlich, die zu verwendende Luft durch dem Kompressor nachgeschaltete Filter zu entölen und zu reinigen. Damit wird der apparative Aufwand dieses Verfahrens weiter erhöht.
Weiterhin sind kontinuierliche Anlagen bekannt, bei denen das Lockerungsgas nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip, also durch Geschwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums angesaugt wird. Dazu sind besonders konstruierte strömungstechnische Anlagen notwendig.
Dieses physikalische Prinzip der Gaseinbringung hat den wesentlichen Nachteil, dass das Verhältnis von Verschäumungsmedium zu Gas nur maximal 60 : 40 beträgt. Ausserdem werden bei Lebensmittelschäumen vorwiegend dickflüssige Verschäumungsmedien eingesetzt, die die Ansaugbedingungen weiter verschlechtern, d. h., es wird noch weniger Luft angesaugt. Das bedeutet also, dass bei diesen kontinuierlichen Verfahren die angesaugte Gas-bzw. Luftmenge sehr begrenzt
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ist, was sich nachteilig auf die Schaumausbeute auswirkt (Clauss, J. u. a. Herstellung von Quark- kremzubereitungen mit kontinuierlicher Sahneaufschäumung, Lebensmittelindustrie 27 [1980] S.
69j DE-OS 2312573).
Das beschriebene Prinzip findet beispielsweise zur Herstellung von Schlagsahne Anwendung, bei dem durch Einbau eines geeigneten Luftventils an der durch eine spezielle Düse verengten
Ansaugleitung einer Kreiskolben- oder Zahnradpumpe Luft in den angesaugten Strom des zu ver- schäumenden Mediums eingesaugt wird und anschliessend das Gemisch Medium-Luft in einem Eng- spalthomogenisator verschäumt wird (DD-PS Nr. 64849 ; DE-OS 2202324).
Die Volumenzunahme nach diesem Verfahren beträgt 150%.
Dieses kontinuierliche Verfahren ist zwar ausrüstungsseitig günstig, bezüglich der Schaumausbeute und-Stabilität jedoch nur begrenzt einsetzbar, da die strömungstechnisch erzielbaren Unterdrücke auch bei Einsatz von speziellen Blenden und Düsen zur Erhöhung des Geschwindigkeitsunterschiedes des Mediums auch bei dünnflüssigen Medien nur Volumenzunahmen von maximal 300% zulassen.
Das in der GB-PS Nr. 978, 979 beschriebene Dispergierrohr, das mit Füllkörpern versehen ist und mehrere Entspannungszonen aufweist, arbeitet ebenfalls mit der separaten Bereitstellung von Druckluft, so dass die oben genannten Mängel auch auf dieses Verfahren zutreffen. Darüber hinaus werden mit dem diskontinuierlich arbeitenden Verschäumungsrohr gemäss GB-PS Nr. 978, 979 keine gleichmässigen Dichten erzielt. Auf Grund des sich ständig ändernden Füllstandes im Druckkessel entsteht ein unterschiedlicher Volumenstrom, der zu sich ständig ändernden Verschäumungsbedingungen und damit nicht konstanten Dichten und Stabilitäten führt.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein effektives Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen zu entwickeln, das es ermöglicht, mit geringem technischem und energetischem Aufwand Gas, z. B. für die Lebensmittelindustrie hygienisch einwandfreie Luft, in ein Medium einzubringen und in Kombination mit geeigneten Dispergiervorrichtungen hohe Volumenausbeuten und Schaumqualitäten zu erzielen.
Die den bekannten Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen anhaftenden Mängel haben ihre Ursachen einerseits in den mangelhaften Unterdruckbedingungen bei Verfahren, die nach dem Injektionsprinzip arbeiten, so dass nur eine begrenzte Luftmenge angesaugt werden kann, zum andern muss bei Druckschlagmaschinen das Lockerungsgas in gesonderten Einrichtungen unter Druck gesetzt und dann dem zu verschäumenden Medium in speziellen strömungstechnischen Vorrichtungen zugesetzt werden. Damit ist ein hoher apparativer und energetischer Aufwand verbunden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, dass denen das Gas in einem solchen Volumenverhältnis in das zu verschäumende Medium eingebracht wird, dass Volumenausbeuten von mindestens 900% erreicht werden, bei denen aber auch die Zusammenführung von Gas und zu verschäumendem Medium in solcher Weise erfolgt, dass die kontinuierliche Herstellung von Schäumen aus fliess- und pumpfähigen Medien, insbesondere die Herstellung von Lebensmittelschäumen, mit geringem technischem Aufwand und geringer Antriebsleistung möglich ist.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das zu verschäumende Medium und Gas in einem Volumenverhältnis von mindestens 1 : 8 getrennt einer Pumpe, insbesondere einer Spindel- oder Drehkolbenpumpe, zugeführt werden, in der Pumpe das zu verschäumende Medium und Gas im Bereich der Arbeitselemente zusammengeführt und gemischt werden und anschliessend das Gemisch Medium-Gas von der Pumpe in an sich bekannter Weise mit einem Druck von 0,1 bis 0, 98 N/mm2, vorzugsweise 0, 19 bis 0, 98 N/mm2, in ein Dispergierrohr gefördert und in diesem verschäumt wird. Es ist günstig, wenn die Pumpe vorrangig Gas fördert und dass das zu verschäumende Medium gleichzeitig als Schmier- und Dichtungsmittel der Verdrängerpumpe dient ; dies kann vorzugsweise durch Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen.
Diese Verfahrensweise lässt sich einfach dadurch realisieren, dass der Vorratsbehälter mit zu verschäumendem Medium über der Pumpe angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass sowohl dünnflüssige als auch dickflüssigen Medien bei geringen Unterdrücken auch in kleiner Menge geführt werden können. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Gas und zu verschäumendes Medium über getrennte Rohrleitungen angesaugt werden und dass der Volumenstrom mittels Drosseleinrichtungen reguliert wird.
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Es wird dadurch möglich, mit Hilfe dieser Pumpen Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, und Medium im Volumenverhältnis von mehr als 10 : 1 anzusaugen. Der an der Austrittsseite der Pumpe entstehende Druck presst das Luft-Medium-Gemisch zur Feinverteilung des Gases im Medium und damit zur Erzeugung eines stabilen Schaumes durch eine geeignete Dispergiervorrichtung. Mit diesem Prinzip entfällt der bei Druckanschlagmaschinen beschriebene zusätzliche Energieaufwand zur Erzeugung des separaten Gasdruckes von 0, 10 bis 0,98 N/mm2. Die Regulierung des Durchsatzes erfolgt durch Änderung der Drehzahl der Pumpe und durch die manuell oder automatisch geregelte Ventileinstellung in den Zuführleitungen von Gas und Medium.
Die so entstehenden Schäume sind von guter Stabilität und Qualität und können mit hoher Volumenausbeute hergestellt werden.
Die Erfindung soll an folgendem Beispiel näher erläutert werden :
Im Behälter-l-der Figur befindet sich ein Vollei-Zucker-Gemisch --2--. In der Zuführleitung --3-- zur Einspindelpumpe --4-- ist ein Ventil --5-- angeordnet, mit dem manuell oder über einen geeigneten Regelkreis die Fördermenge eingestellt werden kann. Der Behälter-l- befindet sich unmittelbar über der Pumpe --4--. Durch ein Filter --6-- wird Raumluft von Schmutzund Staubteilchen gereinigt und über eine Leitung --7-- mit einer Rückschlagsicherung --13-- direkt der Pumpe zugeführt.
Zur Regulierung der Luftmenge ist in dieser Förderleitung ebenfalls ein Ventil --8-- entsprechend Ventil --5-- angeordnet. Das Verhältnis des Querschnittes der Luftleitung zu dem der Volleizuleitung beträgt 3 : 1. Durch Motor --9-- und Regelgetriebe --10-wird die Pumpe --4-- angetrieben. Eine Überdimensionierung der Pumpe hat zur Folge, dass die Nenndrehzahl erheblich unterschritten werden kann, wodurch die Lebensdauer erhöht wird. Unmittelbar der Pumpe --4-- nachgeordnet ist ein Dispergierrohr --11--, das gleichzeitig als Zuführorgan zu einer Verarbeitungsmaschine --12-- ausgeführt sein kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschaum aus fliess- und pumpfähigen Medien, wie z. B. Vollei-Zuger-Gemische, Eiweisslösungen oder Sahneerzeugnisse, und einem Gas, wie z. B.
Luft oder Stickstoff, unter Anwendung eines Dispergierrohres, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verschäumende Medium und Gas in einem Volumenverhältnis von mindestens 1 : 8 getrennt einer Pumpe, insbesondere einer Spindel- oder Drehkolbenpumpe, zugeführt werden, in der Pumpe das zu verschäumende Medium und Gas im Bereich der Arbeitselemente zusammengeführt und gemischt werden und anschliessend das Gemisch Medium-Gas von der Pumpe in an sich bekannter Weise mit einem Druck von 0, 1 bis 0, 98 N/mm2, vorzugsweise 0, 19 bis 0, 98 N/mm2, in ein Dispergierrohr gefördert und in diesem verschäumt wird.