Verfahren zur Überführung von feuchten, stärkehaltigen, plastischen Massen, wie Teigwaren, in einen getrockneten, haltbaren Zustand und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bisher sah man das Wesentliche bei der Herstellung von- haltbaren, stärkehaltigen Massen in einer sorgfältigen Trocknung der angeteigten, durch Pressen, Auswalzen oder dergleichen Hilfsmittel verformten Aus gangsstoffe, mit dem Ziel, eine riss- und span nungsfreie, glasige, kochfeste Ware zu erhal ten. Man begnügte sich deshalb, Trockenver fahren in Anwendung zu bringen, welche die Erreiehung solcher Ziele begünstigen.
Beispielsweise wurden beim Trocknen von Teigwaren diese zunächst der Einwirkung von strömender, vorgewärmter Aussenluft, sodann der Einwirkung ruhender Luft und weiterhin von Luft ausgesetzt, die in wieder holt wechselnder Bewegungsrichtung die Ware bestreicht. Die Massen wurden meist in drei Phasen mit Temperaturen getrocknet, die im allgemeinen nicht über 500 C hinaus gingen. Gewöhnlich wurden dien angeteigten Massen nach erfolgter Formgebung bei 30 bis 40 C wieder angefeuchtet und bei 35 C fertig getrocknet.
Das Vortrocknen hat den Zweck, den Wassergehalt der plastischen Nassen, der nach der Formgebung, bezogen auf Trocken basis, etwa 50 bis 401/9 beträgt, auf 25 bis 30% an der Oberfläche zu senken. Dabei entsteht ein Feuchtigkeitsgefälle zwischen Kern und Oberfläche der Masse von beispiels- weise etwa 20%. Die Dauer dieser
Phase liegt gewöhnlich zwischen etwa 20 Minuten und 2 Stunden.
Das Wiederanfeuchten (Schwitzen) der Masse soll das Feuchtigkeitsgefälle zwischen Kern und Oberfläche auf etwa 12 bis 14% verringern, damit die Masse mit einem mög lichst gleichmässig, über den ganzen Quer schnitt verteilten Feuchtigkeitsgehalt in die dritte und Endphase der Troeknung eintritt.
Das Fertigtrocknen hat den Zweck, den Feuchtigkeitsgehalt der Masse auf normal 13% (bezogen auf Trockenbasis) zu senken. Diese Phase dauert sehr lange und benötigt beispielsweise bei strangförmigem Gut 30 bis 50 und in besonderen Fällen auch mehr Stunden, weil darauf geachtet werden muss, dass das Feuchtigkeitsgefälle in der Masse einen gewissen Betrag nicht übersteigt, da sonst Rissbildungen auftreten, welche die Ware unbrauchbar machen.
Je schonender die - Trocknung unter entsprechender Aus dehnung der benötigten Zeit vorgenommen wird, desto besser wird nach der bisher gel tenden Theorie die Beschaffenheit der ge trockneten Ware, eine Tatsache, die zur Er richtung umfangreicher Anlagen zur Durch führung der Trocknung zwang.
Zur Herstellung quellfähiger geformter Nährmittel, insbesondere von Weichweizen mehlprodukten, wurde bereits vorgeschlagen, den Teig nach der Formung bei einer Tem peratur von 100 und darüber hinaus mit Wasserdampf allein oder in Kombination mit heisser Luft zu behandeln. Als Erfolg dieser 15 Sekunden bis 20 Minuten dauernden Be handlung von Weichweizenmehlprodukten, wobei vorzugsweise erhöhte Drucke zur An wendung gelangen, soll die Elastizität und das glasige Aussehen von Weichweizenmehl te b,-waren verbessert. und die Haltbarkeit der Produkte erhöht werden.
Man hat aber bisher nicht erkannt, dass neben dem Problem der Trocknung .der Teig waren, insbesondere solcher aus Getreide- grundstoffen, auch ein Problem der moleku laren Veränderung durch Verkleisterung und Dextrinierung der Stärke im Trocken gut innerhalb bestimmter Grenzen besteht.
Es wurde nun gefunden, dass es von we sentlicher Bedeutung ist, dass die Massen bei der Überführung in den getrockneten, halt baren Zustand einer Quellung und Verklei- sterung unterzogen werden, bei der aber der kristallinische Zustand der Stärkekörner praktisch erhalten bleibt, und dass die über führung des Gutes in einen getrockneten, haltbaren Zustand wesentlich von der Tem peratur und der relativen Feuchtigkeit des das Gut unigebenden Gases, vorzugsweise Luft, abhängt,
wobei die Haltbarkeit des Produktes durch die teilweise oder völlige Zerstörung von Fermenten verbessert wird.
Das Verfahren gemäss vorliegender Er findung zur Überführung von feuchten, stärkehaltigen, insbesondere von mit Wasser angeteigten plastischen Massen, wie Teigwa ren, in einen getrockneten, haltbaren Zu stand ist dadureh gekennzeichnet, dass man die geformten Massen in einer ersten Behand lungsstufe unter Einwirkung eines feuchten Gases quillt und teilweise verkleistert, und zwar bei einer solchen Temperatur, dass die Netzstruktur der Amylose- und Amylopektin- molekeln weitgehend erhalten bleibt,
da.ss man die Masse in einer nachfolgenden Be handlungsstufe einer Gasatmosphäre gerin gerer Feuchtigkeit aussetzt, wobei man die Temperatur vom Endwert der vorhergehen den Stufe abgleiten lässt, und dass man darauf die Nasse unter weiterer Senkung der Temperatur trocknet, das Ganze so, dass eine die Haltbarkeit des Produktes verbessernde Zerstörung von Fermenten stattfindet.
Es ist. bekannt, da.ss die Stärkekörner aus konzentrischen Schichten bestehen. Unter dem Polarisationsmikroskop zeigen sie nadelför mige, radiär angeordnete Kristalle. Diese ra diär angeordneten Kristallite werden durch Molekülfäden untereinander v erbunden (Fran- senmizellen) und stellen zusammenhängende Netze aus teilweise kristallisierten Amylo- pektinmolekeln dar. Die Amylose als wei terer Bestandteil der Stärke ist in Mischkri stallen in diesen Verband einbezogen.
Die Stärke nimmt Wasser nicht nur in ihre Po ren, sondern auch in die Zwischenräume zwischen den Molekülfäden auf und vergrö ssert damit ihr Volumen. Dieser Vorgang wird als Quellung bezeichnet.
Die dicht aneinanderliegenden Fransen- mizellen bilden auch nach dem Aufquellen gewissermassen ein Netz mit weit ausein- a,nderliegenden Maschen. Die gequollenen Körner berühren sieh und verkleistern, in dem die Amylose- und Amylopektinmolekeln zusammenkristallisieren. Da auch Moleküle benachbarter Körner zusammenkristallisie- ren, entsteht ein zusammenhängendes Gel.
Werden die Kristallite über eine bestimmte Temperatur, die je nach Stärkeart verschie den ist und die maximal bei 110 C liegt, hinaus erhitzt, schmelzen auch die Molekülfäden und lösen sich im Wasser auf. Es entsteht eine amorphe Substanz, deren Stabilität mangels eines innern Verbandes v erringen ist und bei der die den Geschmack beeinflussende Ker- nigkeit der Masse verlorengegangen ist. Beim vorliegenden Verfahren bedient man sich dieser Kristallisationserscheinungen, wo bei sich sehr geite Resultate erzielen lassen, die nicht vorauszusehen waren.
Es hat sieh gezeigt, dass das durch die Quellung gebil dete, nicht völlig amorphe Gel mit unzer störten Molekülfäden, welche auch bei der nachfolgenden Trocknung überwiegend erhal ten bleiben, eine qualitätsverbessernde Wir kung ausübt. Infolge des erhaltenen Netz gefüges ergeben sich erheblich geringere Kochverluste von beispielsweise beträchtlich unter 20/0. Es bleiben also höhere Nährwerte erhalten. Die Zusammensetzung der an das Kochwasser abgegebenen Substanz entspricht dabei der Zusammensetzung der Grundstoffe der Masse.
Die Stabilität der Randschichten der :Tasse gegen Zerkochen wurde bis zu 50'% über den Vergleichswerten von der erfindungsgemässen Behandlung nicht unter worfenen Massen liegend gefunden.
Ander seits wird durch die erfolgte Auflockerung des netzartigen Zusammenhaltes :der Molekül fäden der Stärkekörner eine erhöhte Quell- fä.higkeit der Masse beim Kochen bewirkt, die Ware nimmt mehr Wasser auf, gewinnt infolge der Vorquellung der Stärkekörner an Aussehen und erhält eine bessere Trans parenz. Es hat sich ferner ergeben, dass die bei der üblichen langsamen Trocknung ausser ordentlich gefürchtete natürliche Säurebil dung sieh beim vorliegenden Verfahren ver meiden lässt, wodurch eine Geschmacksver besserung eintritt.
Im übrigen wird so gearbeitet, dass eine Zerstörung von Fermenten stattfindet, und zwar werden hauptsächlich die Amylasen (Diastasen) und auch die Proteasen zerstört, so dass das Produkt geringere diastatische (amylolytische) und proteolytische Aktivität aufweist als die nach dem Normalverfahren hergestellte Ware.
Die anzuwendenden Quelltemperaturen sind je nach den in der Masse enthaltenen Stärkearten verschieden. Bei Roggenstärke beginnt die Verkleisterung schon bei 50 C, während Maisstärke ab 55 C und Weizen stärke ab 65 C verkleistert.
Damit die Netz struktur der Stärkekornschiehten und damit der gewünschte Zustand der Verkleisterung bzw. des gebildeten Gels erhalten bleiben und die Stärkekörner nicht durch Einwir kung von Temperatur mit der Zeit völlig aufgelöst (geschmolzen) werden, ist die Zeit dauer der Quellphase im Anschluss an die zur Durchwärmung der Masse erforderlichen Zeit in der Regel auf weniger als 30 Minu ten zu beschränken und die Temperatur soll die in der Regel 110 C betragende Auflö- sungstemperatur der Netzstruktur nicht überschreiten.
Die Auflockerung des Molekulargefüges bringt ausserdem für die Herstellung der Ware den Vorteil mit sich, dass die Diffu sionsgeschwindigkeit des Wassers in den zu trocknenden, stärkehaltigen Massen vom Kern zur Oberfläche beim Trocknen erheb lich ansteigt. Mit dem vorliegenden Verfah ren lässt sich innerhalb einer Behandlungs dauer von beispielsweise einer Stunde bereits ein Entfeuchtungszustand erreichen, der ver gleichsweise einer mehr als zehnfachen Nor malbehandlung, entspricht und demnach eine in der Praxis bisher nicht bekannte Abkür zung der Gesamtbehandlung, insbesondere der Trocknung, zur Folge hat.
Auch bei den gebräuchlichen Trocknungsverfahren wird in gewissem Umfange, vor allem durch viel län gere Dauer der Behandlung, eine allmähliche Quellung der Stärkekörner erreicht, die je doch wesentlich unvollkommener ist, da bis her nur niedrige, unterhalb der für den Ver- kleisterungsbeginn erforderlichen liegende Temperaturen angewandt wurden. Diese kön nen nicht zu einem raschen Aufbrechen der Stärkekörner führen, so dass Quellung und angehende Verkleisterung in einer Phase mit der Trocknung parallel liefen,
wobei den pla stischen Massen das beim Anteigen zugege bene Wasser grösstenteils schon wieder ent zogen war. Eine ausreichende Quellung und Verkleisterung kann aber nur bei genügen dem Vorhandensein des Dispersionsmittels Wasser erfolgen. Die Anwendung von Wärme allein zur Erzielung des vorerwähn ten Zustandes der Masse genügt nicht, würde vielmehr eine schädliche Schwindungs- differenz der Massenschichten zwischen Kern und Oberfläche, insbesondere infolge der vorgeschlagenen hohen Temperaturen, zur Folge haben.
Es wird daher der Umwand lungsvorgang beim Zusammenkristallisieren der Stärkemoleküle dadurch praktisch ver-, wertbar gemacht, dass die die Masse umge benden Gase feucht gehalten werden, und zwar am besten so, dass der Dampfdruck der umgebenden Gasse gleich oder grösser ist als derjenige des in der Massenfeuchtigkeit im Entstehen begriffenen Dampfes.
In der zweiten Phase wird eine Stabili sierung -fier Form der Masse bewirkt.
Durch die in der ersten Phase erfolgte Quellung und Verkleisterung wird bewirkt, dass der nachfolgende Entzug der überschüs sigen Feuchtigkeit in kurzer Zeit vorgenom men werden kann. Zweckmässig wird die zweite Phase so durchgeführt, dass den be reits gequollenen und verkleisterten Massen bei Temperaturen zwischen 60 und 110 C, jedoch unter Absenkung der relativen Feuch tigkeit der -umgebenden Gase, innerhalb we niger als 60 Minuten ein wesentlicher Teil,
mindestens 25% des insgesamt zu entzie- henden Feuchtigkeitsgehaltes, entzogen wird, d. h. mindestens 25 % der Differenz zwi- schen der Anfangsfeuchtigkeit der angeteig- ten plastischen Massen und der gewünschten Endfeuchtigkeit des fertigen Produktes,
wel che in der Regel ungefähr 130/0 beträgt.
Es ist vorteilhaft, wenn bei der anschlie ssenden Trocknung die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der umgebenden Gase so abgestuft werden, dass je Flächeneinheit die Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers von der Massenoberfläche in die diese Ober fläche berührende Grenzschicht der umge benden Gase annähernd gleich der Diffu sionsgeschwindigkeit des Wassers vom Mas senkern zur Oberfläche ist.
Diese Massnahme bewirkt, dass die Feuchtigkeitsabnahme über den ganzen Querschnitt der Masse gleichmä ssig erfolgt und verhindert das Antrocknen der Oberfläche der Masse bei noch feuchtem Kern und damit das Auftreten von Span nungen zwischen Oberfläche und Kern schichten als eine der für die Rissbildung in der Masse hauptsächlich in Erscheinung tre tenden Ursachen.
Schliesslich wird zweckmässig die Absen kung der relativen Luftfeuchtigkeit und Temperatur unmittelbar im Anschluss an den in der Erstarrungsphase erreichten Stand bis zum Schluss der Behandlung so gesteuert, dass die Temperatur und relative Feuchtig keit im Behandlungsraum (Troeknungsvor- richtung) bei Erreichen der gewünschten, in der Masse verbleibenden Rastfeuchtigkeit, beispielsweise von 12 bis 15% (a. Tro.),
der vorhandenen relativen Luftfeuchtigkeit und Temperatur in der Atmosphäre entsprechen. Fertige stärkehaltige Massen, wie Teigwaren, sind nämlich sehr empfindlich gegen Tem peratur- und insbesondere Fetichtigkeitsän- derungen, wobei schon Unterschiede von 10 bis 151/a genügen, um Rissbildungen herbei zuführen.
<I>Beispiel:</I> Rohteigware, nach üblichen Fabrikations methoden hergestellt., wird unmittelbar nach der Verformung in einer mit Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zweckent sprechend ausgestatteten Behandlungsanlage (Trocknungsvorrichtung) in aufeinanderfol- genden Phasen folgendermassen behandelt:
EMI0004.0055
Mittl. <SEP> relative
<tb> Vorgang <SEP> Dauer <SEP> Temperatur <SEP> Feuchtigkeit <SEP> Feuchtigkeit
<tb> von <SEP> bis <SEP> des <SEP> Gases <SEP> (Luft) <SEP> in <SEP> der <SEP> Masse
<tb> Erhitzung <SEP> <B>50. <SEP> 80. <SEP> 80%</B> <SEP> 31 <SEP> % <SEP> Anfg.
<tb> Quellung <SEP> 60 <SEP> Min. <SEP> <B>800 <SEP> 960</B> <SEP> 90
<tb> Verkleisterung <SEP> <B>9911 <SEP> 97%</B> <SEP> Erstarrung <SEP> 30 <SEP> Min. <SEP> <B>850 <SEP> 600 <SEP> 92%</B> <SEP> 23 <SEP> % <SEP> Ende
<tb> Trocknung <SEP> a) <SEP> 10 <SEP> Std. <SEP> <B>600</B> <SEP> 400 <SEP> <B>80%</B> <SEP> b) <SEP> 1 <SEP> Std. <SEP> 40 <SEP> <SEP> <B>300 <SEP> 60%</B> <SEP> 13 <SEP> % <SEP> Ende
<tb> Gesamtdauer <SEP> 12,5 <SEP> Std.
Die Erfindung betrifft ferner eine Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch mehrere hintereinandergeschaltete Behandlungsräume und durch mindestens einem Teil der Be- liandlungsräume zugeordneten Mittel zum Steuern der Temperatur und der Gasfeuch tigkeit in diesen Behandlungsräumen.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung darge stellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt, Fig. ? einen Querschnitt durch einen Be- liandlungsraum und die Fig. 3, 3a und 4 Einzelheiten.
Die Einrichtung ist so ausgebildet, dass die zu behandelnden Massen hohen, vorzugs- %vei:se über 50 C liegenden Temperaturen bei bis zu 100 /o betragenden relativen Feuch tigkeitsgraden der die Massen umgebenden Gase in zeitlich bestimmten, sieh gegenseitig rieht. beeinflussenden Phasen ausgesetzt wer den können. Der Zustand der Gase (Tempe ratur und relative Feuchtigkeit) kann unab hängig von der Veränderung der Massen feuchtigkeit nach einem vorher eehneten Pro gramm gesteuert werden.
Ebenso kann ein gewünschter Feuchtigkeitszustand im Innern der Masse wie auch an der Oberfläche der selben willkürlich erzeugt werden, so dass man die blasse also trotz einer normalerweise zur Verdampfung der Massenfeuchtigkeit führenden Temperaturerhöhung Feuchtigkeit zuführen kann. Eine rasche Erhitzung der Masse auf hohe, zwischen 50 und 110 C liegende Temperaturen kann z. B. ausschliesslich durch Zufuhr von Wärme aus dem die Masse umgebenden Gas oder durch Schwingungen erzeugende Einrichtungen an sieh bekannter Art, durch welche grundsätz lich nur die Masse selbst, nicht. aber die. um lebenden Glase erhitzt werden, bewerkstelligt werden.
Zweckmässig sind Mittel vorgesehen, die die Temperatur und Feuchtigkeit der < rase entsprechend dem jeweiligen Massen zustand (Temperatur und relative Feuchtig keit) automatisch steuern. Unter Umständen kann man auch, anstatt bei Atmosphä.ren- clruek, unter Vakuum oder Überdruck arbei ten. Die Vorrichtung ist. ferner zweckmässig so ausgebildet, dass die verschiedenen Phasen eindeutig gegeneinander abgegrenzt werden können.
In Fig.1 stellen 1, ?, 3, 4, 5 Behandlungs räume dar, deren Grössenverhältnisse sich nach der Menge des in ihnen zu behandelnden Gutes und nach der Zeitdauer richten, wäh rend welcher das Gut. sich im betreffenden Behandlungsraum aufhalten soll.
Die Behandlungsräume 1 bis 5 sind durch bewegliche, dichtschliessende Trennwände 6 abgeschlossen, welche aus normalen Bauele menten, wie ebenen oder gewellten Platten, Leisten oder dergleichen zusammengesetzt , sind. Zur Erfüllung ihrer abdichtenden Auf gabe weisen :sie die in Fig.3 verdeutlichte Ausbildung auf.
Hier ist die Abdichtung bei spielsweise dadurch bewirkt, dass .die Trenn wände 6, wie aus der Grundrissdarst:ellung 3a , ersichtlich, vorzugsweise mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten 7 und 7' in metallischen Labyrinthführungen 8 gleitend gelagert sind und dass sich vorteilhaft lippen- förmig ausgebildete, elastische Dichtungslei sten 9, beispielsweise aus Gummi, gegen die Trennwände 6 pressen. Ferner kann die Ab dichtung dadurch bewirkt werden, dass wei tere Dichtungskanten der Trennwände sich gegen wulstförmige, elastische Dichtungs leisten 10 pressen.
Das zu behandelnde Gut. wird mittels eines Kettenzuges 11 durch die BehandIungs- räume 1 bis 5 bewegt, wobei der Antrieb durch einen Elektromotor 12 erfolgt.
Die beschriebene Abdichtungsart der Trennwände 6 wird vorteilhaft dort verwen det-, wo der Kettenzug 11 abwechselnd läuft und stillsteht, wie es bei intermittlerendem Antrieb der Fall ist, oder der Kettenzug 11 eine Unterbrechung erfährt. Alsdann werden die dem Verschluss der Behandlungsräume die nenden beweglichen Trennwände so lange ent fernt, wie eine freie Durchgangsöffnung für den Transport der Masse vorhanden sein muss.
Die zur Erhitzung der Masse in den Be handlungsräumen innerhalb der einzelnen Phasen der aufeinanderfolgenden B3ehand- lungsvor gänge erforderlichen Einrichtungen setzen sich aus verschiedenen Aggregaten, nin ganz verschiedenen, in ihrer Wirkungsweise sich jedoch ergänzenden Funktionen zusam men.
Da jede Phase mit von den andern Pha sen abweichenden Temperaturen und Feuch tigkeitsgraden der die Masse umgebenden Gase arbeiten soll, beispielsweise in der ersten Behandlungsphase eine rasche Erhit zung der hasse unter Einhaltung einer be stimmten relativen Gasfeuchtigkeit, dann eventuell eine weitere Temperatursteigerun\-, mit. gleichzeitiger Erhöhung der relativen Gasfeuchtigkeit.
auf annähernd 1100114, dann Senkung der letzteren unter Beibehaltung der zuvor erreichten Höchsttemperatur, schliess lich Absenkung der Temperatur und Fetich- tigkeit in einem bestimmten Verhältnis beider Grössen zueinander, wird eine Kombination von verschiedenen Systemen angewandt. Fig. 2 zeigt einen Behandlungsratun 1, wel chem ein unterteilter Nebenraum 13, 14, 15 zugeordnet ist.
Im Teil 13 und 15 sind Heiz organe 16 und 17 eingebaut; im Teil 14 be findet sich eine Befeuchtungseinrichtung 18, so dass ein z < vischen 13 Lind 14 angeordnetes, vorzugsweise aus mehreren Ventilatoren 19 bestehendes und dabei zweckmässig diametral angeordnetes Lüftaggregat einen Gasstrom erzeugt, welcher in Pfeilrichtung uinlatifend bei 16 auf hohe Temperatur vorerhit.zt, im Teil 14 von verjüngtem Querschnitt bei 18 befeuchtet,
über einen Tropfenabsehneider 20 geleitet und in dem anschliessenden Neben raum 15 nochmals über eine Heizfläche 1.7- geführt wird, bevor er in den eigentlichen Behandlungsraum 1 eintritt. Der Neben raumteil 15 weist noch die Besonderheit auf, dass sein Querschnitt gegenüber dem Teil 14 wieder vergrössert. ist, um durch vorüber gehende Verringerung der Strömungsge schwindigkeit. der Gase ein weiteres Ausfällen schwebender Flüssigkeitstropfen zu begünsti gen.
Dabei ist es vorteilhaft., bei 18 :entweder gekühlten Dampf zu versprühen oder aber noch besser, an Stehle von meist. nachteilig wirkendem Dampf annähernd auf Siedetem peratur in einem dazu vorgesehenen Vorwär- iner ühlieher Bauart 21 erhitztes Wasser mit 1lilfe einer 1)ritekpLnnpe \?'_' zu vernebeln.
Dio Heizflächen 16 und 17 werden dabei durch Ventile<B>23</B> und ?4 zu- oder ab.g-eschaltet, wel che ihrerseits von theriniseheir I'berwa.ehungs- geräten 2.5 und, 26 gesteuert werden. Jedes dieser L berwaclrungsgeräte hat dabei beson dere Aufgaben zu erfüllen.
So kontrolliert beispielsweise das Gerät '215 die Temperatur des aus dein Behandlungsraum 1 austreten den Gasstromes, das Gerät 26 die Temperatur des Gasstromes vor dein Eintritt. in den Be handlungsraum 1.
Dem Gerät 25 fällt aber noch die besondere Aufgabe zti, einen bei 28 irr den Nebenraum eintretenden Gasstrom zu berücksichtigen, der seinerseits wiederum aus zwei, durch Leitungen 29 und 311 über einen einstellbaren Verteiler 31 herangeführten Gasströmen besteht., von denen. der eine kon stante Temperatur, der andere eine kon stante relative Feuchtigkeit aufweist. Diese beiden Gasströme werden in zentralen Anla gen 32 und 33 erhitzt, und zwar der Gas strom 29 trocken.
Der bei 28 in 13 einge leitete Troekengasstroni 29 muss demnach, da seine Aufbereitung aus wirtschaftlichen Gründen zentral erfolgt, noch der jeweiligen Behandlungsphase angepasst und mit Hilfe der beschriebenen Einrichtungen, wie 16, 18 tisw., feinreguliert werden.
Sinngemäss gilt das Gleiche für den Feuehtgasstrom 30, welcher infolge seiner wirtschaftlich bedingten zentralen Aufberei tung nur einen konstanten relativen Feueh- tigkeitsgrad erhalten und nicht die einzelnen, vorgeschriebenen Phasenzustände berück sichtigen kann.
Infolgedessen kann zwar durch Einstellung der Regulierklappe 31 eine grobe Steuerung erfolgen, doch bedarf es der Feinregulierung bei den hier vor gesehenen Zustandsbedingungen innerhalb der Behandlungsräume in ganz besonderem :
Mass. Deshalb kommt auch der Feuclitgas- strom, nachdem er sieh in 13 mit dem aus 1 austretenden, von der Lüfteranlage 19 um gewälzten Gasstrom und/oder von 29 her zugeführten Troekengasstrom gemischt, hat, vor dem Eintritt in den Nebenrauinteil 14 mit einem Feuchtigkeitsregler 27 in Berüh- runr. der die Feinregulierung des Umwälz- gasstromes hinsichtlich der vorgeschriebenen relativen Feuchtigkeit bewirkt,
indem er die Vorrichtung 18 über ein Ventil 34 pendelnd öffnet und schliesst.
Da die der Anlage in den einzelnen Be- ljandlungsphasen entsprechend dem vorge zeichneten Programm zugeführten trockenen und/oder feuchten Gasströme eine innige Mi- sehung mit den umgewälzten Gasen erfahren, lassen sie sieh getrennt nicht, mehr zurück führen. Dage"en kann der bei 35 unmittel bar aus dem BehandlungsraLun austretende Abgasstrom, dessen Menge der bei 28 eintre tenden Gasmenge entspricht, zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Anlage zu der zen tralen Aufbereitung 33 zurückgeführt.
und dem Kreislauf neu zugeführt werden.
Die beschriebenen Organe können auch zur Erhitzung und BefeuchtLing der Gase verwendet: werden, wenn die Masse selbst hauptsächlich durch Strahlen oder Selnvin- gungen erhitzt wird. Zu letzterem Zweck kön nen, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. Kondensatorplatten 36 vorgesehen sein, zwi- Sehen welehen die Masse erhitzt wird, wäh rend die umgebenden Gase, abgesehen von der von der Masse selbst abgegebenen Wärme, dadurch nicht erhitzt. werden.
Um die Anpassung des Zustandes der umgeben den Gase an den jeweiligen Massenzustand zu erreichen, kann der Umstand ausgenutzt werden, dass das Gewieht der Masse bei zu nehmender Erwärmung infolge der Ver dampfung der Massenfeuchtigkeit abnimmt.
Diese Gewiehtsänderung wird über ein He bel- und Kontaktsystem 37, 38, 39 auf das das Transportelement 11 betätigende Kom mandogerät 40 übertragen und/oder über eine irgendwie geartete Hilfseinriehtung, bei spielsweise einen Servomotor 41, den Feucht/ Trockengasstrom-Verteiler 31 und/oder das die Leitungen 28, 35 abschliessende Klappen gestänge 42 übertragen.
Selbstredend kann die nach dem gezeigten Beispiel auf die vor genannten Klappensysteme wirkende Ein richtung auch andere Funktionen ausüben, beispielsweise auf 24, 34 wirken und damit die I4eizung und Befeuchtung des Umwä.lz- stromes den gegebenen Bedingungen anpas sen.
Bei kontinuierlichem, nicht intermittie- rendem Transport des zu behandelnden Gutes können die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Trennwände nicht zur Verwendung gelangen, und es müssen für diesen Fall hTbergangsstel- len von einem Behandlungsraum zum andern ,schaffen werden, welche einerseits einen kontinuierlichen Transport des Gutes erlau ben und anderseits verhindern, dass die in zwei aneinander anstossenden Behandlungs räumen bestehenden Bedingungen (Tempera tur und relative Gasfeuchtigkeit) sich gegen seitig beeinflussen.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Cbergangsstelle ist in Fig.4 dargestellt. Feste Trennwände 43 und 44 sind derart paarweise ineinandergeschoben, dass sie Ta schen bilden, deren Begrenzungsränder 45 sich überschneiden, und dass zwischen zwei feststehenden Begrenzungswänden ein Durch gangsschlitz 46 verbleibt, der in einen Über gangsraum 47 . mündet, .dessen Querschnitt vorzugsweise gleich demjenigen von zwei Durchgangsschlitzen 46 ist.
Ferner sind die Übergangsräume so ausgebildet, class ihnen durch Zuleitungen 48 Gas zugeführt werden kann, dessen Druck höher ist als der im Be handlungsraum herrschende Gasdruck, wobei vorzugsweise der in einen Überdruckraum 47 eingeführte Gasstrom höheren Druckes durch Düsen 49 so gelenkt wird, dass er dem aus einem der Behandlungsräume 1 oder 2 aus tretenden Gasstrom entgegenwirkt.
Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Taschen der vorbezeiehneten Art wird ein Taschen labyrinth gebildet, welches nach Fig.4 zwei unter verschiedenem Druck stehende Be handlungsräume so trennt, dass die Masse un- (yehindert von einem RaLim in den andern transportiert werden kann, die in den Be handlungsräumen 1, 2 in bezug auf Tempe ratur und relative Feuchtigkeit verschiedenen Behandlungsgase sich gegenseitig aber nicht beeinflussen können.
Process for converting moist, starchy, plastic masses, such as pasta, into a dry, durable state and device for carrying out the process. So far, the essential thing in the production of durable, starchy masses was the careful drying of the dough-mixed raw materials, shaped by pressing, rolling or similar tools, with the aim of obtaining glassy, boil-proof goods free of cracks and stresses It was therefore sufficient to use dry methods which favor the achievement of such goals.
For example, when drying pasta, it was first exposed to the action of flowing, preheated outside air, then to the action of still air and furthermore to air that brushes the goods in repeatedly changing directions of movement. The masses were mostly dried in three phases at temperatures which generally did not exceed 500 ° C. After shaping, the pasted masses were usually moistened again at 30 to 40 ° C. and dried to completion at 35 ° C.
The purpose of pre-drying is to lower the water content of the plastic wet, which after shaping, based on dryness, is about 50 to 401/9, to 25 to 30% on the surface. This creates a moisture gradient between the core and the surface of the mass of around 20%, for example. The duration of this
Phase is usually between about 20 minutes and 2 hours.
The remoistening (sweating) of the mass should reduce the moisture gradient between core and surface to about 12 to 14%, so that the mass enters the third and final phase of drying with a moisture content that is as evenly distributed as possible over the entire cross-section.
The final drying has the purpose of lowering the moisture content of the mass to normal 13% (based on dry basis). This phase takes a very long time and takes 30 to 50 hours, for example, with string-shaped goods, and in special cases even more, because care must be taken that the moisture gradient in the mass does not exceed a certain amount, otherwise cracks will form, which will make the goods unusable .
The gentler the - drying is carried out with a corresponding extension of the time required, the better the nature of the dried goods, according to the theory that has been valid until now, a fact that forced the establishment of extensive systems to carry out the drying.
For the production of swellable shaped nutrients, in particular soft wheat flour products, it has already been proposed to treat the dough after shaping at a temperature of 100 and beyond with steam alone or in combination with hot air. As a result of this 15 second to 20 minute treatment of soft wheat flour products, with increased pressures preferably being used, the elasticity and glassy appearance of soft wheat flour products should be improved. and the shelf life of the products can be increased.
So far, however, it has not been recognized that in addition to the problem of drying the dough, in particular those made from cereal base materials, there is also a problem of molecular changes due to gelatinization and dextrination of the starch in the dry well within certain limits.
It has now been found that it is of essential importance that the masses are subjected to swelling and gelatinization when they are converted into the dried, stable state, but in which the crystalline state of the starch granules is practically retained, and that the how the goods are brought into a dry, durable state depends largely on the temperature and relative humidity of the gas, preferably air, of the goods,
whereby the shelf life of the product is improved by the partial or total destruction of ferments.
The method according to the present invention for the transfer of moist, starchy, in particular plastic masses made into a paste with water, such as pasta, into a dried, durable state is characterized in that the shaped masses are treated in a first treatment stage under the action of a moist The gas swells and partially gelatinizes at such a temperature that the network structure of the amylose and amylopectin molecules is largely retained,
that the mass is exposed in a subsequent treatment stage to a gas atmosphere with less moisture, the temperature being allowed to derive from the final value of the previous stage, and that the wet is then dried while the temperature is further reduced, the whole thing in such a way that a Ferments are destroyed to improve the shelf life of the product.
It is. known that the starch granules consist of concentric layers. Under the polarizing microscope, they show needle-like, radially arranged crystals. These radially arranged crystallites are connected to one another by molecular threads (fringe micelles) and represent coherent networks of partially crystallized amylopectin molecules. Amylose, as a further component of starch, is included in this association in mixed crystals.
The starch not only absorbs water into its pores, but also into the spaces between the molecular threads, thereby increasing its volume. This process is known as swelling.
Even after swelling, the closely spaced fringed micelles form a network with widely spaced meshes. The swollen grains touch and gelatinize as the amylose and amylopectin molecules crystallize together. Since the molecules of neighboring grains also crystallize together, a coherent gel is created.
If the crystallites are heated above a certain temperature, which varies depending on the type of starch and which is a maximum of 110 C, the molecular threads also melt and dissolve in the water. The result is an amorphous substance, the stability of which is reduced due to the lack of an internal association and in which the graininess of the mass, which influences the taste, has been lost. The present process makes use of these crystallization phenomena, where very good results can be achieved that could not be foreseen.
It has been shown that the not completely amorphous gel formed by the swelling with undisturbed molecular threads, which are predominantly retained during the subsequent drying, has a quality-improving effect. As a result of the network structure obtained, there are considerably lower cooking losses of, for example, considerably below 20/0. So higher nutritional values are retained. The composition of the substance released into the cooking water corresponds to the composition of the basic substances in the mass.
The stability of the outer layers of the cup against overcooking was found to be up to 50% above the comparative values from the treatment according to the invention, which was not subjected to masses.
On the other hand, the loosening of the net-like cohesion: the molecular threads of the starch grains increase the swelling capacity of the mass during cooking, the product absorbs more water, gains in appearance as a result of the pre-swelling of the starch grains and has better transparency . It has also been found that the natural formation of acids, which is extremely feared during the usual slow drying, can be avoided in the present process, as a result of which an improvement in taste occurs.
Otherwise, the work is carried out in such a way that the ferments are destroyed, namely mainly the amylases (diastases) and also the proteases, so that the product has a lower diastatic (amylolytic) and proteolytic activity than the product manufactured using the normal process.
The swelling temperatures to be used differ depending on the types of starch contained in the mass. In the case of rye starch, gelatinization starts at 50 ° C, while corn starch gelatinizes at 55 ° C and wheat starch at 65 ° C.
So that the network structure of the starch grain layers and thus the desired state of gelatinization or the gel formed are preserved and the starch grains are not completely dissolved (melted) by the effect of temperature over time, the time duration of the swelling phase is after the The time required for heating the mass should generally be limited to less than 30 minutes and the temperature should not exceed the temperature of the network structure, which is usually 110 ° C.
The loosening of the molecular structure also has the advantage for the production of the goods that the diffusion speed of the water in the starchy masses to be dried increases considerably from the core to the surface during drying. With the present method, a dehumidification state can be achieved within a treatment duration of, for example, one hour, which corresponds to more than ten times the normal treatment, and therefore a shortening of the overall treatment, in particular drying, not previously known in practice Consequence.
With the usual drying processes, too, a gradual swelling of the starch granules is achieved to a certain extent, above all due to the much longer duration of the treatment, which is, however, much less perfect, since only low temperatures below the temperatures required for the start of gelatinization were applied. These cannot lead to a rapid break-up of the starch granules, so that swelling and incipient gelatinization ran in parallel with the drying phase,
Most of the water added during the pasting had already been withdrawn from the plastic masses. However, sufficient swelling and gelatinization can only take place if there is sufficient water as a dispersant. The use of heat alone to achieve the aforementioned state of the mass is not sufficient; it would rather result in a harmful difference in shrinkage of the mass layers between the core and the surface, in particular as a result of the proposed high temperatures.
The conversion process when the starch molecules crystallize together is therefore made practically usable by keeping the gases surrounding the mass moist, preferably so that the vapor pressure of the surrounding alley is equal to or greater than that in the Mass moisture in the formation of vapor.
In the second phase a stabilization -fier shape of the mass is effected.
The swelling and gelatinization that took place in the first phase ensures that the subsequent removal of excess moisture can be carried out in a short time. The second phase is expediently carried out in such a way that the already swollen and gelatinized masses at temperatures between 60 and 110 C, but with a lowering of the relative humidity of the surrounding gases, within less than 60 minutes,
at least 25% of the total moisture content to be removed is removed, d. H. at least 25% of the difference between the initial moisture content of the pasted plastic mass and the desired final moisture content of the finished product,
which is usually around 130/0.
It is advantageous if, during the subsequent drying, the temperature and moisture content of the surrounding gases are graded in such a way that, per unit area, the diffusion speed of the water from the surface of the mass into the boundary layer of the surrounding gases in contact with this surface is approximately equal to the diffusion speed of the water from the mass lowering to the surface.
This measure ensures that the moisture decreases evenly over the entire cross-section of the mass and prevents the surface of the mass from drying on when the core is still moist and thus the occurrence of tension between the surface and the core layers, one of the main layers responsible for cracking in the mass appearing causes.
Finally, the lowering of the relative humidity and temperature is appropriately controlled immediately after the level reached in the solidification phase until the end of the treatment so that the temperature and relative humidity in the treatment room (drying device) when the desired level is reached Mass remaining resting moisture, for example from 12 to 15% (a. Tro.),
correspond to the existing relative humidity and temperature in the atmosphere. Finished starchy masses, such as pasta, are very sensitive to changes in temperature and, in particular, changes in temperature, differences of 10 to 151 / a being sufficient to cause cracks to form.
<I> Example: </I> Raw pasta, produced according to the usual manufacturing methods., Is treated immediately after the shaping in a treatment plant (drying device) appropriately equipped with devices for carrying out the process in successive phases as follows:
EMI0004.0055
Mean <SEP> relative
<tb> Process <SEP> Duration <SEP> Temperature <SEP> Humidity <SEP> Humidity
<tb> from <SEP> to <SEP> of the <SEP> gas <SEP> (air) <SEP> in <SEP> of the <SEP> mass
<tb> heating <SEP> <B> 50. <SEP> 80. <SEP> 80% </B> <SEP> 31 <SEP>% <SEP> start.
<tb> Swelling <SEP> 60 <SEP> min. <SEP> <B> 800 <SEP> 960 </B> <SEP> 90
<tb> Gelatinization <SEP> <B> 9911 <SEP> 97% </B> <SEP> Solidification <SEP> 30 <SEP> min. <SEP> <B> 850 <SEP> 600 <SEP> 92% < / B> <SEP> 23 <SEP>% <SEP> end
<tb> Drying <SEP> a) <SEP> 10 <SEP> hours <SEP> <B> 600 </B> <SEP> 400 <SEP> <B> 80% </B> <SEP> b) <SEP> 1 <SEP> hours <SEP> 40 <SEP> <SEP> <B> 300 <SEP> 60% </B> <SEP> 13 <SEP>% <SEP> end
<tb> total duration <SEP> 12.5 <SEP> hours
The invention also relates to a device for carrying out the method, which is characterized by several treatment rooms connected in series and by means assigned to at least some of the treatment rooms for controlling the temperature and the gas humidity in these treatment rooms.
In the accompanying drawing, an embodiment of the device is Darge provides. They show: FIG. 1 a longitudinal section, FIG. a cross section through a treatment room and FIGS. 3, 3a and 4 details.
The device is designed in such a way that the masses to be treated have high, preferably above 50 ° C temperatures with up to 100 / o relative humidity levels of the gases surrounding the masses in time-determined, mutually dependent. can be exposed to influencing phases. The state of the gases (temperature and relative humidity) can be controlled independently of the change in the mass humidity according to a previously set program.
Likewise, a desired moisture state can be created arbitrarily inside the mass as well as on the surface of the same, so that the pale moisture can be supplied despite a temperature increase that normally leads to the evaporation of the mass moisture. A rapid heating of the mass to high temperatures between 50 and 110 C can, for. B. exclusively by supplying heat from the gas surrounding the mass or by means of vibration generating devices of a known type, through which in principle Lich only the mass itself, not. but the. to be heated to living glass.
Means are expediently provided which automatically control the temperature and humidity of the lawn in accordance with the respective state of the mass (temperature and relative humidity). Under certain circumstances it is also possible to work under vacuum or overpressure instead of at atmospheric pressure. The device is. also expediently designed so that the various phases can be clearly delimited from one another.
In Fig.1 1,?, 3, 4, 5 show treatment rooms, the proportions of which depend on the amount of the goods to be treated in them and on the length of time, during which the goods. should be in the treatment room concerned.
The treatment rooms 1 to 5 are closed by movable, tightly closing partitions 6, which are composed of normal compo elements, such as flat or corrugated plates, strips or the like. To fulfill their sealing task: they have the training illustrated in FIG.
Here, the sealing is effected, for example, in that the partition walls 6, as can be seen from the plan view 3a, are preferably slidably supported with two opposing side edges 7 and 7 'in metallic labyrinth guides 8 and are advantageously lip-shaped trained, elastic Dichtungslei most 9, for example made of rubber, against the partitions 6 press. Furthermore, the seal can be effected in that further sealing edges of the partition walls are pressed against bead-shaped, elastic sealing strips 10.
The item to be treated. is moved through the treatment rooms 1 to 5 by means of a chain hoist 11, the drive being provided by an electric motor 12.
The described type of sealing of the partition walls 6 is advantageously used where the chain hoist 11 alternately runs and stands still, as is the case with intermittent drive, or the chain hoist 11 experiences an interruption. The movable partition walls that close the treatment rooms are then removed as long as a free passage opening must be available for the transport of the mass.
The devices required for heating the mass in the treatment rooms within the individual phases of the successive treatment processes are made up of different units, with very different functions which, however, complement each other in their mode of action.
Since each phase is to work with temperatures and degrees of humidity of the gases surrounding the mass that differ from the other phases, for example in the first treatment phase rapid heating of the hate while maintaining a certain relative gas humidity, then possibly a further increase in temperature . simultaneous increase in relative gas humidity.
to approximately 1100114, then lowering the latter while maintaining the previously reached maximum temperature, and finally lowering the temperature and the tightness in a certain ratio of the two parameters to one another, a combination of different systems is used. Fig. 2 shows a treatment council 1, wel chem a subdivided side room 13, 14, 15 is assigned.
In part 13 and 15 heating organs 16 and 17 are installed; In part 14 there is a humidifying device 18, so that a ventilation unit arranged between 13 and 14, preferably consisting of several fans 19 and expediently arranged diametrically, generates a gas flow which preheats in the direction of the arrow at 16 to a high temperature, moistened in part 14 of tapered cross-section at 18,
is passed over a droplet separator 20 and in the adjoining side room 15 is again passed over a heating surface 1.7- before it enters the actual treatment room 1. The additional space part 15 also has the special feature that its cross-section increases again compared to part 14. is to by temporarily reducing the flow rate. of the gases to favor further precipitation of floating drops of liquid.
It is advantageous to spray chilled steam at 18: or, even better, on stalls from mostly. detrimentally acting steam almost at boiling temperature in a preheater designed 21 to atomize heated water with the aid of a 1) ritekpLnnpe \? '_'.
The heating surfaces 16 and 17 are switched on or off by valves 23 and 4, which in turn are controlled by theriniseheir monitoring devices 2.5 and 26. Each of these monitoring devices has to perform special tasks.
For example, the device 215 controls the temperature of the gas flow emerging from the treatment room 1, the device 26 the temperature of the gas flow before it enters. in treatment room 1.
The device 25 also has the special task of taking into account a gas flow entering the adjoining room at 28, which in turn consists of two gas flows introduced through lines 29 and 311 via an adjustable distributor 31. one has a constant temperature, the other a constant relative humidity. These two gas streams are heated in central systems 32 and 33, namely the gas stream 29 dry.
The Troekengasstroni 29 introduced at 28 in 13 must therefore, since its processing takes place centrally for economic reasons, still be adapted to the respective treatment phase and fine-tuned with the help of the described devices, such as 16, 18 and so on.
The same applies mutatis mutandis to the fire gas stream 30, which, as a result of its central processing for economic reasons, only has a constant relative degree of fire and cannot take into account the individual, prescribed phase states.
As a result, a rough control can take place by setting the regulating flap 31, but fine adjustment is required in the case of the condition conditions within the treatment rooms in particular:
Mass. For this reason, the flue gas stream, after it has mixed with the gas stream exiting from 1, circulated by the fan system 19 and / or supplied from 29, before entering the secondary room part 14 with a humidity regulator 27, comes in Contact r. which effects the fine regulation of the circulating gas flow with regard to the prescribed relative humidity,
by opening and closing the device 18 via a valve 34 in a reciprocating manner.
Since the dry and / or moist gas streams fed to the system in the individual treatment phases according to the pre-drawn program experience an intimate mixture with the circulated gases, they cannot be returned separately. On the other hand, the exhaust gas flow exiting the treatment room at 35 bar, the amount of which corresponds to the amount of gas entering at 28, can be returned to the central processing 33 to increase the economic efficiency of the system.
and fed back into the cycle.
The organs described can also be used for heating and humidifying the gases: when the mass itself is heated mainly by radiation or energy. For the latter purpose, as shown schematically in FIG. Capacitor plates 36 can be provided between seeing welehen the mass is heated, while the surrounding gases, apart from the heat given off by the mass itself, are not heated thereby. will.
In order to achieve the adaptation of the state of the surrounding gases to the respective state of the mass, the fact that the weight of the mass decreases with increasing warming due to the evaporation of the mass moisture can be used.
This change in weight is transmitted via a lever and contact system 37, 38, 39 to the command device 40 operating the transport element 11 and / or via some kind of auxiliary device, for example a servo motor 41, the humid / dry gas flow distributor 31 and / or the lines 28, 35 closing flaps rod 42 transmitted.
Of course, the device acting on the aforementioned flap systems according to the example shown can also exercise other functions, for example acting on 24, 34 and thus adapt the heating and humidification of the circulating flow to the given conditions.
In the case of continuous, non-intermittent transport of the material to be treated, the partition walls shown in FIGS. 1 and 3 cannot be used, and in this case transition points from one treatment room to another must be created which, on the one hand, are continuous Allow the goods to be transported and, on the other hand, prevent the conditions existing in two adjacent treatment rooms (temperature and relative gas humidity) from influencing one another.
An embodiment of such a transition point is shown in FIG. Fixed partition walls 43 and 44 are pushed into one another in pairs in such a way that they form pockets, the boundary edges 45 of which overlap, and that a through slot 46 remains between two fixed boundary walls, which into a transition space 47. opens,. whose cross section is preferably the same as that of two through slots 46.
Furthermore, the transition spaces are designed in such a way that gas can be supplied to them through feed lines 48, the pressure of which is higher than the gas pressure prevailing in the treatment space, whereby the gas flow of higher pressure introduced into an overpressure space 47 is preferably directed through nozzles 49 so that it is the counteracts gas flow emerging from one of the treatment rooms 1 or 2.
A pocket labyrinth is formed by connecting several pockets of the above-mentioned type in series, which, according to Fig. 4, separates two treatment rooms under different pressure so that the mass can be transported unhindered from one RaLim to the other in the treatment rooms 1, 2 with respect to temperature and relative humidity different treatment gases can not influence each other.