Vorrichtung zum Zerkleinern von Lebensmitteln Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrich tung zum Zerkleinern von Lebensmitteln, insbeson dere von Getreide, Kaffeebohnen oder dergleichen.
Bei herkömmlichen Zerkleinerungsverfahren zur Herstellung von aromatischen Lebensmitteln, bei spielsweise Kaffee und anderer zerkleinerter Pro dukte, ist die Zerstörung der Baueinheiten, nämlich der Zellen der zu zerkleinernden Partikeln infolge Schlägen und Reibung, und infolge unterschiedlicher Geschwindigkeiten von Brechwalzen aus Stahl, sowie dem gleichzeitigen Auftreten elektrostatischer La dungen und von Erwärmung unvermeidlich. Bei diesen herkömmlichen Verfahren wurde daher der Geschmack und das Aroma durch das Zerkleinern in erheblichem Ausmass zerstört. Trotzdem scheint es, dass nie befriedigende Forschungen über die der Qualitätsverminderung der Lebensmittel zugrundelie- genden Vorgänge durchgeführt wurden.
Es darf als sicher gelten, dass es unmöglich ist, mittels Mühlen mit Brechwalzen aus Stahl bisher übliche Lebensmittelqualitäten zu übertreffen. Das ist jedoch gemäss vorliegender Erfindung möglich, in dem ähnlich dem im japanischen Sprachgebrauch unter Kasai bereits bekannten Verfahren vorge gangen wird. Kasai bezeichnet einen Vorgang, bei welchem jedes mit den Enden auf zwei Unterlagen gestützte Korn durch einen leichten Schlag in der Mitte gebrochen wird.
Bisher wurden zur Herstellung von zerkleinerten Lebensmitteln Reibmühlen verwendet. Durch diese Ölmühlen werden jedoch nicht nur Granulate, son dern auch feinverteilte Pulver erzeugt. Diese feinver teilten Pulver enthalten nicht nur zerstörte Nahrungs stoffe, sondern auch gewisse Anteile von aus den zer störten Zellen austretenden Enzymen. Weiter muss angenommen werden, dass die Eigenschaften der zer- kleinerten Nahrungsmittel unter der Wirkung der in folge der Reibung erzeugten statischen Elektrizität wesentlich beeinflusst werden. Infolgedessen wird die Qualität und die Frische der zerkleinerten Nahrungs mittel rasch abnehmen.
Zerkleinerte Nahrungsmittel sollen jedoch ihr Aroma, ihren Geschmack und ihre Frische während längerer Zeit beibehalten. Aus den oben erwähnten Gründen ist dies jedoch unmöglich, wenn Lebensmit tel mittels der herkömmlichen Mühlen hergestellt werden. Die heute allgemein üblichen Mühlen weisen ein Paar Brechwalzen in Form von gewellten Stahl zylindern auf, und die bekannten Kaffeemühlen wei sen eine langsam rotierende, am Umfang mit Rippen versehene Walze und eine mit hoher Geschwindigkeit im umgekehrten Drehsinn angetriebene Gegenwalze mit in Längsrichtung verlaufenden Rippen auf.
Die zu zerkleinernden Weizenkörner oder Kaffeebohnen werden durch die gegenseitige Reibung, die Schläge und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den bei den Walzen zerkleinert. Alle in der Vergangenheit vorgeschlagenen Getreide- oder Kaffeemühlen beru hen auf dem Prinzip gegenseitiger Reibung zwischen mit verschiedener Geschwindigkeit angetriebenen Oberflächen, wobei das Auftreten elektrostatischer Ladungen und die Zerstörung von Zellen unvermeid lich sind, so dass diese Mühlen zur Herstellung zer kleinerter Lebensmittel ungeeignet sind.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist die Vorrich tung gemäss vorliegender Erfindung gekennzeichnet durch ein Paar gegenüberliegende Brechwalzen, von welchen jede eine Mehrzahl von an den sich gegen überliegenden Stellen der Walzen in Bewegungsrich tung der Walzenoberflächen verlaufenden Rippen aufweist, welche Rippen einen Kamm aus einem har ten, glatten Dielektrikum aufweisen und mit minde- stens einem in Richtung der Walzenachse verlaufen den Einschnitt versehen sind, und durch Mittel zum Antrieb beider Brechwalzen mit gleicher Geschwin digkeit und entgegengesetzter Drehrichtung.
Im Be trieb werden die Brechwalzen mit gleicher Geschwin digkeit und entgegengesetzter Drehrichtung angetrie ben, derart, dass zwischen die drehenden Brechwal- zen eingeführte Partikel zwischen gegenüberliegen den Rippen eingespannt und entlang der Grenze einer Zellgruppe ohne Reib- oder Schlagbeanspru chung und ohne elektrostatische Ladung sowie ohne Zerstörung von Zellen gebrochen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemässen Vorrichtung darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Walzenpaar in Seitenansicht, Fig. 3 zeigt ein Walzenpaar gemäss Fig. 2 in Stirn ansicht, Fig. 4 veranschaulicht die Arbeitsweise einer er sten Stufe der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 5 ist eine der Fig. 4 entsprechende Darstel lung einer zweiten Stufe, Fig. 6 ist eine der Fig. 4 entsprechende Darstel lung einer dritten Stufe, Fig. 7 zeigt eine Kaffeebohne mit schmalen Seg menten,
Fig. 8 zeigt eine Kaffeebohne mit breiteren Seg menten und Fig.9 zeigt die Kaffeebohne nach Fig.8 im Schnitt.
Gegenüber bekannten Vorrichtungen unterschei det sich die Ausführung gemäss Fig. 1 im wesentli chen wie folgt: 1. Es ist kein rollstoren- oder rollvorhangähnli- ches Granulierorgan dem Walzenpaar der ersten Stufe zugeordnet.
2. In der ersten Stufe ist ein Paar gegenüberlie gender Walzen vorgesehen.
3. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen der gegenüberliegenden Walzen der ersten Stufe sind mit einer Mehrzahl von Einschnitten versehen.
4. Alle in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen bestehen aus einem harten Dielektrikum, wobei der Kamm der Rippen so gerundet oder jedenfalls ent schärft ist, dass er als glatt bezeichnet werden kann.
5. Die Kämme der Rippen der einen Walze liegen in einer gemeinsamen Zylinderfläche, wobei die Zylinderflächen der beiden Walzen in einem be stimmten Abstand voneinander liegen.
Gemäss Fig. 2 und 3 ist ein Paar sich gegenüber liegender Walzen mit je einer Mehrzahl von in Um fangsrichtung verlaufenden Rippen 1 vorgesehen. Die Walzen werden mit gleicher Drehzahl in entge gengesetztem Drehsinn angetrieben. Der kürzeste Abstand zwischen den beiden Walzen ist kleiner als ein Korn oder Partikel des zu brechenden Lebens mittels und die Dimensionen der Rippen sind so ge wählt, dass sie kleiner ist als der Durchmesser, die Länge und Breite des zu brechenden Kornes oder Partikels. Die Rippen der gegenüberliegenden Wal zen sind gegeneinander versetzt.
Gemäss Fig. 4 wer den die in den Spalt zwischen zusammenarbeitenden Walzen gelangenden Partikel dadurch geteilt oder gebrochen, dass die einseitig mindestens zwei Rippen überbrückenden Partikel von den Rippen der ande ren Walze belastet, damit auf Biegung beansprucht und gebrochen werden.
Wie Fig.4 ebenfalls zeigt, lieb je die eine Rippe der einen Walze in der Mitte zwischen benachbarten Rippen der anderen Walze. Die Rippen beider Walzen ragen gegen die Rippen der anderen Walze vor, liegen jedoch mit ihren Käm men auf einer Zylinderfläche bzw. in. der Ansicht ge- mäss Fig. 4 auf einer geraden Linie.
Zwischen der Umhüllenden beider Walzen, d. h. der oben erwähn- ten Zylinderfläche bzw. geraden Linie besteht ein fest eingestellter Abstand.
Wie bereits erwähnt, bestehen die Rippen aus einem harten Dielektrikum und die Kämme der Rip pen sind gerundet. Ausserdem ist wenigstens ein Teil der Rippen des Walzenpaares der ersten Stufe mit in Axialrichtung in gerader Linie liegenden Einschnitten 5 versehen. Die Tiefe dieser Einschnitte beträgt 1/3 der Rippenhöhe.
Befindet sich unter den zugeführten zu brechenden Partikeln ein besonders grosses, wel ches nicht in der Spalte zwischen den beiden Walzen der ersten Stufe eintreten würde, wird es von den Einschnitten 5 erfasst und zerkleinert. Dank dieser Einschnitte 5 können die früher üblichen rollstoren oder rollvorhangähnlichen Granulierelemente wegge lassen werden und kann der Walzendurchmesser in der ersten Stufe verhältnismässig klein gewählt wer den.
Um den Spalt zwischen zwei zusammenarbeiten den Walzen einzustellen, ist die eine Walze in einem festen Lagerbock gelagert, während die andere in einem beweglichen Träger gelagert ist. Damit ist es möglich, je nach der gewünschten Korngrösse des zu brechenden Lebensmittels, beispielsweise Kaffee, den Spalt entsprechend einzustellen. Die Feinheit des ge brochenen Materials, beispielsweise Kaffee, hängt von der Zahl der pro Längeneinheit angeordneten Rippen und von der Spaltweite ab, d. h. mit abneh mender Spaltweite und abnehmendem Abstand zwi schen benachbarten Rippen ein und derselben Walze wird das Produkt feiner.
Wie bereits angedeutet, werden die in den Spalt zwischen zwei Walzen gelangenden Körner oder Bohnen an gegen einander versetzten Stellen brücke nartig auf die Rippen der gegenüberliegenden Walzen aufliegen, und belastet werden, so dass sie ohne Rei bung öder Schlag und ohne elektrostatische Ladun gen durch die Biege- und Scherbeanspruchung längs einer oder mehreren Grenzen zwischen Zellen oder Zellverbänden getrennt werden. Wie die Fig. 4 bis 6 zeigen, weist die erste Stufe die gröbste Rillierung auf, die zweite Stufe weist eine feinere und die dritte Stufe die feinste Rillierung auf.
Die aus der ersten Stufe austretenden Bruchstücke der zu brechenden Kaffeebohnen oder dergleichen fallen zwischen die Walzen der zweiten Stufe und von derselben zwi schen die Walzen der dritten Stufe.
Gemäss Fig. 1 weist die erfindungsgemässe Vor richtung eine erste, zweite und letzte Stufe auf, von welchen jede ein Paar gegenüberliegender Walzen mit gerippter Oberfläche aufweist. Die Vorrichtung ist mit einem Gehäuse H versehen, in welchem die drei Stufen untergebracht sind. Das zerkleinerte Material verlässt das Gehäuse durch einen Auslass D. Zum Antrieb der Walzenpaare sind geeignete An triebsmittel vorgesehen. Alle Walzen können mit gleicher oder die Walzenpaare verschiedener Stufen mit verschiedener Geschwindigkeit angetrieben wer den. Beide Walzen einer Stufe werden jedoch mit gleicher Drehzahl im entgegengesetzten Sinn ange trieben.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist nachfolgend an einem Beispiel beschrieben.
Im allgemeinen weist eine Kaffeebohne eine Länge von 10 bis 12 mm, eine Breite von 7 bis 8 mm und eine Dicke von 4 bis 5 mm auf. Der freie Spalt zwischen den Kämmen der gegeneinander gerichteten Rippen der ersten Stufe beträgt 3 mm. Der Abstand zwischen den Walzenflächen entspricht der Summe des Spaltes von 3 mm und der Tiefe der Rippen. Wird nun eine Kaffeebohne 3 zwischen den Walzen der ersten Stufe zugeführt, so wird sie gemäss Fig. 3 und 4 in Stücke 4 mit einer Dicke von ungefähr 1 mm zerkleinert. Der Spalt zwischen den Kämmen der zweiten Stufe beträgt 0,9 mm. In der Dritten Stufe beträgt der axiale Abstand zwischen benach barten Rippen 0,9 mm und der freie Spalt zwischen den Walzen 0,6 mm.
In diesem Falle beträgt die Drehzahl der Walzen in der ersten Stufe 175 Umdre hungen pro Minute, 350 U/Min. in der zweiten Stufe und 700 U/Min. in der letzten Stufe. Der gemäss die sem Beispiel gebrochene Kaffee besitzt eine Korn- grösse in der Ordnung von 26 bis 30 Maschen pro 30 mm, mit sehr wenig grösseren oder kleineren Par tikeln.
Da die Kanten oder Kämme der Rippen der Gra- nulierwalzen abgerundet, und jedenfalls nicht ge schärft sind, werden die Kaffeebohnen weder zer schnitten, noch sonstwie durch die Kanten zerstört. Die Bohne wird ausschliesslich durch Verformung bis zum Bruch längs Zellengrenzen zerkleinert. Es wurde festgestellt, dass tatsächlich Zellen weder zerschnit ten, noch sonstwie zerstört werden, da während des Brechvorgangs weder Reibung noch starke Schläge auftreten.
Als Beweis für dieses Tatsache kann bei spielsweise gelten, dass nach dem erfindungsgemäs- sen Verfahren zerkleinerter Kaffee ein grösseres Volumen aufweist, als nach bekannten Verfahren gemahlener Kaffee.
Das erfindungsgemässe Vorgehen hat den weite ren Vorteil, dass keine Siebe benötigt werden, um Kaffee mit genügend gleichmässiger Korngrösse zu erhalten, da gemäss der Erfindung kaum sehr kleine Partikel entstehen. Auch die Entfernung der Häute der Kaffeebohnen bereitet keine Schwierigkeiten, da diese verhältnismässig weichen und leichten Häute während des Brechprozesses nicht gebrochen werden und daher als Ganzes die Vorrichtung verlassen und leicht z. B. durch Absieben und Windsichtung ent fernt werden können.
Nachfolgend ist eingehender ein Verfahren zum Brechen von Kaffee beschrieben, bei welchem jede Kaffeebohne in 500 oder mehr Partikel zerkleinert wird.
Wie bekannt ist, verliert die geröstete Kaffeebohne 10 bis 11 % Gewicht, vergrössert jedoch ihr Volumen um 60 bis 65 0/0. Der Gewichtsverlust rührt von der Wasserverdampfung her. Die Volumenzunahme be ruht auf einem komplizierteren Vorgang.
Die Feuchtigkeit der Bohne bläht die Bohne beim Rösten und wird dann verdampft. Wird die Bohne abgekühlt, kann sich nicht die ganze Bohne wieder zusammenziehen, weil sie aussen hart zu werden be ginnt. Die inneren Zellen können sich jedoch zusam menziehen, weil sie noch einen gewissen Gehalt an Wasser und öligen Substanzen aufweisen, die ihnen eine gewisse Viskosität verleihen, so dass der Zell- verband ziemlich lose bleibt. Wie Fig. 9 zeigt, bildet sich ausserdem um die Silberhaut 6 ein Hohlraum und um den Kern der Bohne bildet sich beim Zusam menziehen ein schmaler Riss.
Es entsteht also schätzungsweise 70 bis 75 0/0 Hohlraum, weil die Bohne 10 bis 11 % an Gewicht verliert und sich das umschlossene Volumen um 60 bis 75 % vergrössert. Der um die Silberhaut 6 gebil- <RTI
ID="0003.0058"> dete Hohlraum und der Riss 9 gemäss Fig. 9 werden zusammen etwa 25 % ausmachen, so dass sich die verbleibenden 45 bis 50 % zwischen den Zellen be- finden müssen, die geschrumpelt sind und sich nicht mehr eng verbunden haben.
Wird nun eine solche geröstete Kaffeebohne ge- mäss vorliegender Erfindung behandelt, so zerfällt sie verhältnismässig leicht in eine grosse Zahl ein zelner Teilchen. Das ist in Fig. 4 angedeutet, wo von beiden Seiten gleichzeitig Kräfte auf die Kaffeebohne wirken. Die Praxis hat gezeigt, dass eine geröstete Kaffeebohne in eine unerwartet hohe Zahl von Teilen oder Körnchen zerfällt. Eine Erklärung hierfür ist im Zusammenhang mit Fig. 9 möglich, wo ein Riss oder ein Hohlraum um die Silberhaut 6 und ein schmaler Spalt oder Riss um den Kern der Bohne angedeutet ist.
Der Riss 9 hängt vom Röstungsgrad der Bohne ab und ist leicht feststellbar, wenn die Bohne stark geröstet ist. Es wird angenommen, dass bei der Ab kühlung der gerösteten Bohne vorerst die äusseren Schichten hart werden, worauf die Teile in der Um gebung des Raumes um die Silberhaut erhärten, wobei sich der Riss 9 als Folge des Verhärtens und Schrumpfens der inneren und äusseren Bohnen schichten ergibt, weil im innersten Kern der Bohne der Wassergehalt sehr niedrig ist.
Es scheint, dass die rohe Kaffeebohne aus zwei um die Silberhaut gela gerten Schichten besteht, dass jedoch eine geröstete Kaffeebohne infolge der Kontraktion vier Schichten aufweist. Es ist nun leicht, eine solche vierschichtige Bohne mittels verhältnismässig geringer Kräfte ledig lich durch Brechen in eine hohe Zahl einzelner Parti kel aufzulösen.
Jedenfalls wurde festgestellt, dass der Kraft- und Energieaufwand zur Zerkleinerung ge- mäss vorliegender Erfindung unerwartet gering ist, verglichen mit den erforderlichen Kräften und Ener gien bekannter Mühlen. Es wurde beispielsweise fest gestellt, dass der Strom eines Antriebsmotors bei Leerlauf der Granuliervorrichtung 4,0 A, bei belaste ter Maschine dagegen nur 4,2 A betrug.
Zur Bestim mung des Wirkungsgrades wird ein Standardwir- kungsgrad wie folgt definiert: (Oberfläche aller Walzen) X (Umdrehungen pro Minute) = totale Oberfläche.
(Totale Oberfläche) / (Oberfläche einer Bohne) _ Zahl der Bohnen.
(Zahl der Bohnen) X (durchschnittliches Gewicht pro Bohne) = W.
Die Hälfte von W wird als Standardwirkungsgrad definiert.
Als mittleres Gewicht pro Bohne wurde das Durchschnittsgewicht von 1000 Bohnen ermittelt. Von den gemäss der Erfindung ausgeführten Maschinen produziert die eine 7 kg granulierten Kaf fees pro Minute und die andere 2 kg pro Minute.
Ein weiteres Beispiel zur Herstellung zerkleiner ter Lebensmittel hoher Qualität ist im folgenden in bezug auf Knoblauch beschrieben. Getrockneter Knoblauch mit einem Wassergehalt von 8 % wurde in der erfindungsgemässen Vorrichtung auf eine Korn- grösse von 26 Maschen pro 30 mm zerkleinert. Das Brechen von Knoblauch ist sogar leichter als das Brechen von Kaffee.
Solcher zerkleinerter Knoblauch hat sich während längerer Zeit weder verfärbt noch denaturiert. Es ist bekannt, dass sich nach bekannten Verfahren hergestelltes Knoblauchpulver mit der Zeit leicht orange verfärbt. Dass diese Verfärbung bei der Zerkleinerung der Erfindung nicht zutrifft, wird der Tatsache zugeschrieben, dass die Zerkleine rung vollständig ohne elektrostatische Ladung und ohne Zerstörung von Zellen vor sich geht. In bezug auf die Enzyme, welche in engem Zusammenhang zu stehen scheinen mit dem Aroma und Geschmack des Kaffees, sei folgendes erwähnt. Enzyme sind in allen Lebewesen vorhanden und spielen für das Leben eine wesentliche Rolle. Es sind viele pflanzliche Enzyme bekannt.
Jedes Enzym weist eine spezielle Aktivität auf, und wirkt im allgemeinen nur auf eine Substanz. Die Enzyme können nur in Gegenwart von Wasser bei einer bestimmten Temperatur wirksam werden, wobei die Temperatur von der Art der Enzyme abhängt. Wenn pflanzliche Samen treiben, scheinen verschiedene Enzyme zusammenzuwirken. Das gilt nur für lebende Samen. Es stellt sich die Frage, wie sich die Enzyme im abgetöteten Samen verhalten. Offenbar können sie in den Zellen nicht mehr aktiv werden, verlieren jedoch ihre Wirksam keit nie. Beispielsweise enthält das nach bekannten Verfahren gemahlene Weizenmehl viele zerstörte Zellen, aus welchem Enzyme austreten.
Kaffeebohnen werden bei hohen Temperaturen geröstet, aber die in den Zellen enthaltenen Enzyme verlieren ihre Wirksamkeit nicht. Sie können aller dings nicht in den toten Zellen, sondern nur ausserhalb derselben zusammen mit Wasser bei einer geeigneten Temperatur wirksam werden. Es ist bekannt, dass aus fein gemahlenen Kaffeebohnen hergestellter Kaf fee einen starken Geschmack aufweist, jedoch beim Abkühlen diesen Geschmack bald verliert, während aus grob gemahlenem Kaffee hergestellte Getränke verhältnismässig schwach sind, jedoch ihren Ge schmack viel länger beibehalten.
Diese Tatsache lässt sich wie folgt erklären: Zum Feinmahlen von Kaffee wird derselbe starker Reibung ausgesetzt, so dass viele Zellen zerstört werden und Enzyme austre ten können. Zum Grobmahlen von Kaffee ist weniger Reibung erforderlich, so dass weniger Zellen zerstört werden und weniger Enzyme austreten können. Daraus geht hervor, dass das mehr Enzyme enthal tende Kaffeegetränk durch die Enzyme stärker beein- flusst wird und Aroma und Geschmack rascher ver liert.
Werden überhaupt keine Zellen zerstört, so wird das Kaffeegetränk keine Enzyme enthalten, so dass es leicht ist, Aroma und Geschmack zu extrahieren. Beim Rösten der Kaffeebohne können wohl die Aro- mamoleküle, nicht aber die nicht verdampfenden Enzymmoleküle aus den Zellen austreten. Da ausser- dem die Kaffeenzyme bei Temperaturen über 70 C und unter 10 C nicht aktiv sind, wird bei der übli chen Kaffeextraktion mittels Wasser das Arom, im Wasser gelöst, nicht aber die Enzyme.
Die Voraus setzungen, d. h. das praktische Fehlen zerstörter Zel len, wird jedoch erfüllt, wenn der Kaffee nach dem Verfahren gemäss vorliegender Erfindung granuliert wird, so dass mit derart granuliertem Kaffee Ge tränke von sehr gutem Aroma hergestellt werden können, in welchen weder Oxydation noch anormale Dissoziationen oder Umwandlungen infolge der An wesenheit von Enzymen stattfinden.
Der Einfluss der Enzyme auf das Kaffeegetränk ist unter Bezugnahme auf die folgende Tabelle erläu tert. Kaffeebohnen werden beispielsweise bei 200 C während 12 Minuten geröstet, was einer leichten Röstung entspricht. Von Starkröstung wird gespro chen, wenn je die Hälfte der Bohnen schwarz und die andere Hälfte braun ist. Auch in diesem Fall verlie ren die Enzyme ihre Wirkfähigkeit nicht.
Wenn jedoch der stark geröstete Kaffee 80 % schwarze und 20 % braune Bohnen aufweist, so geht auch die Wirksamkeit der Enzyme verloren, mit dem Er gebnis, dass das Kaffeegetränk an Aroma und Geschmack verliert und nur einen Brenngeschmack aufweist. Solcher Kaffee ist jedoch sehr klar und wird auch bei niedriger Temperatur nie trübe.
Wie die Tabelle zeigt, sind die Werte in den Kolonnen B stark gerösteten Kaffee betreffend nahezu gleich, ob der Kaffee mittels bekannter Mühlen oder mittels des erfindungsgemässen Verfahrens granuliert wurde. Die Versuche wurden bei einer Umgebungstempera tur von 18 C bei bewölktem Wetter durchgeführt. Höchste Qualität entspricht dem Faktor 100 und diese Qualität muss von vier Prüfern zugestanden worden sein.
EMI0005.0004
<I>Tabelle</I> <SEP> Kaffeemischung <SEP> auf <SEP> Mokka <SEP> und <SEP> Columbia
<tb> Röstgrad <SEP> A: <SEP> leichte <SEP> Röstung, <SEP> braun,
<tb> 30 <SEP> Maschen <SEP> pro <SEP> Zoll
<tb> B: <SEP> starke <SEP> Röstung, <SEP> schwarz,
<tb> 30 <SEP> Maschen <SEP> pro <SEP> Zoll
<tb> C:
<SEP> leichte <SEP> Röstung, <SEP> braun,
<tb> 26 <SEP> Maschen <SEP> pro <SEP> Zoll
<tb> Bekannte <SEP> Kaffeemühle <SEP> erfindungsgemässes <SEP> Verfahren
<tb> A <SEP> B <SEP> C <SEP> A <SEP> B <SEP> C
<tb> Kaffeemenge <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr
<tb> Heisswassermenge <SEP> 0,51 <SEP> 0,51 <SEP> 0,51 <SEP> 0,51 <SEP> 0,51 <SEP> 0,
51
<tb> Flüssigkeitstemperatur
<tb> nach <SEP> der <SEP> Extraktion <SEP> 73 C <SEP> 73 C <SEP> 72 C <SEP> 72 C <SEP> 73 C <SEP> 73 C
<tb> Klarheit <SEP> 90 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> <B>1</B>00 <SEP> 100
<tb> Geschmack <SEP> 90 <SEP> 20 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 90 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> Temperatur <SEP> Klarheit <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 55<B><I>0</I></B>C <SEP> Geschmack <SEP> 50 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 50 <SEP> 0d. <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 0d. <SEP> 100
<tb> Temperatur <SEP> Klarheit <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 30<B>0</B>C <SEP> Geschmack <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 0d.
<SEP> 100
<tb> Temperatur <SEP> Klarheit <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 20<B>0</B>C <SEP> Geschmack <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 100 <SEP> 10 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 40 <SEP> 90 <SEP> 0d. <SEP> 90
<tb> 5 <SEP> Stunden <SEP> Klarheit <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> später <SEP> Geschmack <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 0 <SEP> 50
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 0d. <SEP> 50
<tb> Ein <SEP> Monat <SEP> Klarheit <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 50 <SEP> 90 <SEP> 90 <SEP> 90
<tb> später <SEP> Geschmack <SEP> 0 <SEP> 15 <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 15 <SEP> 90
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 0d. <SEP> 90
<tb> Anmerkung: <SEP> 0d.: <SEP> Brenngeschmack <SEP> R.:
<SEP> Erfrischend Es wurde bisher angenommen, dass die Ge schmacksveränderung von Kaffee der Oxydation und dem Fett zuzuschreiben sei. Tatsächlich scheint mit der Zeit eine Oxydation stattzufinden. Es ist jedoch schwierig, die Veränderung des Kaffeegeschmackes infolge Oxydation im soeben mittels bekannten Müh len gemahlenen Kaffee extrahierten heissen Kaffee getränk festzustellen. Es ist jedoch sehr leicht, die Geschmacksveränderung nach 24 Stunden, vor allem aber nach etwa vier Tagen eindeutig festzustellen.
Device for chopping food The present invention relates to a Vorrich device for chopping food, in particular cereals, coffee beans or the like.
In conventional crushing methods for the production of aromatic foods, for example coffee and other crushed Pro products, the destruction of the structural units, namely the cells of the particles to be crushed due to impacts and friction, and due to different speeds of crushing rollers made of steel, and the simultaneous occurrence of electrostatic Charges and heating inevitable. In these conventional methods, therefore, the taste and aroma were destroyed to a considerable extent by the crushing. Even so, it appears that there has never been any satisfactory research on the underlying processes of degradation in food.
It can be taken for granted that it is impossible to use mills with crushing rollers made of steel to exceed the usual food quality. According to the present invention, however, this is possible by proceeding similar to the method already known in Japanese under Kasai. Kasai describes a process in which each grain supported by the ends on two supports is broken in the middle by a light blow.
So far, attrition mills have been used to produce comminuted food. These oil mills not only produce granules, but also finely divided powders. These finely divided powders not only contain destroyed nutrients, but also certain proportions of the enzymes escaping from the destroyed cells. It must also be assumed that the properties of the shredded food are significantly influenced by the effect of the static electricity generated as a result of the friction. As a result, the quality and freshness of the shredded food will decrease rapidly.
However, shredded foods are said to retain their aroma, taste and freshness for a long time. However, for the reasons mentioned above, this is impossible when food is produced using the conventional mills. The mills generally used today have a pair of crushing rollers in the form of corrugated steel cylinders, and the known coffee grinders wei sen a slowly rotating, circumferentially ribbed roller and a counter roller driven at high speed in the opposite direction of rotation with longitudinally extending ribs.
The wheat grains or coffee beans to be chopped are chopped up by the mutual friction, the blows and the difference in speed between the two at the rollers. All grain or coffee grinders proposed in the past are based on the principle of mutual friction between surfaces driven at different speeds, the occurrence of electrostatic charges and the destruction of cells are inevitable, so that these grinders are unsuitable for the production of shredded food.
To avoid these disadvantages, the Vorrich device according to the present invention is characterized by a pair of opposing crushing rollers, each of which has a plurality of ribs running at the opposite points of the rollers in the direction of movement of the roller surfaces, which ribs form a comb of a hard, have smooth dielectric and are provided with at least one incision running in the direction of the roller axis, and by means for driving both crushing rollers at the same speed and in the opposite direction of rotation.
In operation, the crushing rollers are driven at the same speed and in the opposite direction of rotation, in such a way that particles introduced between the rotating crushing rollers are clamped between the opposing ribs and along the boundary of a cell group without any frictional or impact stress and without or without electrostatic charge Destruction of cells to be broken.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which FIG. 1 shows a schematic side view of an embodiment of the device according to the invention.
Fig. 2 shows a pair of rollers in side view, Fig. 3 shows a pair of rollers according to FIG. 2 in front view, Fig. 4 illustrates the operation of a first stage of the device according to the invention, Fig. 5 is a representation corresponding to FIG second stage, Fig. 6 is one of Fig. 4 corresponding representation of a third stage, Fig. 7 shows a coffee bean with narrow Seg elements,
Fig. 8 shows a coffee bean with wider Seg elements and Fig.9 shows the coffee bean according to Fig.8 in section.
Compared to known devices, the embodiment according to FIG. 1 essentially differs as follows: 1. There is no granulating device similar to roller blinds or roller curtains assigned to the pair of rollers of the first stage.
2. In the first stage, a pair of opposing rollers is provided.
3. The circumferential ribs of the opposing rollers of the first stage are provided with a plurality of incisions.
4. All of the ribs running in the circumferential direction consist of a hard dielectric, the crest of the ribs being so rounded or at least sharpened that it can be described as smooth.
5. The crests of the ribs of one roller lie in a common cylinder surface, the cylinder surfaces of the two rollers being at a certain distance from each other.
According to FIGS. 2 and 3, a pair of opposing rollers each with a plurality of ribs 1 extending in the circumferential direction is provided. The rollers are driven in opposite directions at the same speed. The shortest distance between the two rollers is smaller than a grain or particle of the food to be broken and the dimensions of the ribs are chosen so that they are smaller than the diameter, length and width of the grain or particle to be broken. The ribs of the opposing rollers are offset from one another.
According to FIG. 4, the particles entering the gap between cooperating rollers are divided or broken in that the particles bridging at least two ribs on one side are loaded by the ribs of the other roller, so that they are subjected to bending and broken.
As FIG. 4 also shows, each one of the ribs on one roller is in the middle between adjacent ribs on the other roller. The ribs of both rollers protrude against the ribs of the other roller, but lie with their combs on a cylinder surface or, in the view according to FIG. 4, on a straight line.
Between the envelope of both rolls, d. H. There is a fixed distance from the cylinder surface or straight line mentioned above.
As already mentioned, the ribs are made of a hard dielectric and the crests of the ribs are rounded. In addition, at least some of the ribs of the roller pair of the first stage are provided with incisions 5 lying in a straight line in the axial direction. The depth of these incisions is 1/3 of the rib height.
If there is a particularly large particle among the particles to be broken, which would not occur in the gap between the two rollers of the first stage, it is grasped by the incisions 5 and crushed. Thanks to these incisions 5, the previously customary roller blinds or roller curtain-like granulating elements can be omitted and the roller diameter in the first stage can be chosen to be relatively small.
To adjust the gap between two co-operating rollers, one roller is mounted in a fixed bearing block, while the other is mounted in a movable carrier. This makes it possible, depending on the desired grain size of the food to be broken, for example coffee, to adjust the gap accordingly. The fineness of the broken material, for example coffee, depends on the number of ribs arranged per unit length and on the gap width, d. H. the product becomes finer with decreasing gap width and decreasing distance between adjacent ribs on one and the same roller.
As already indicated, the grains or beans that get into the gap between two rollers will rest in a bridge-like manner on the ribs of the opposite rollers at offset points, and will be loaded so that they pass through the without friction or impact and without electrostatic charges Bending and shear stresses are separated along one or more boundaries between cells or cell clusters. As FIGS. 4 to 6 show, the first stage has the coarsest grooving, the second stage has a finer and the third stage has the finest grooving.
The fragments of the coffee beans to be broken or the like emerging from the first stage fall between the rollers of the second stage and of the same between the rollers of the third stage.
According to FIG. 1, the device according to the invention has a first, second and last stage, each of which has a pair of opposing rollers with a ribbed surface. The device is provided with a housing H in which the three stages are housed. The comminuted material leaves the housing through an outlet D. Suitable drive means are provided to drive the roller pairs. All rollers can be driven with the same or the roller pairs of different stages at different speeds who the. Both rollers of a stage are, however, driven in opposite directions at the same speed.
The operation of the device is described below using an example.
In general, a coffee bean has a length of 10 to 12 mm, a width of 7 to 8 mm and a thickness of 4 to 5 mm. The free gap between the ridges of the ribs facing each other in the first stage is 3 mm. The distance between the roller surfaces corresponds to the sum of the gap of 3 mm and the depth of the ribs. If a coffee bean 3 is now fed between the rollers of the first stage, it is comminuted according to FIGS. 3 and 4 into pieces 4 with a thickness of approximately 1 mm. The gap between the ridges of the second stage is 0.9 mm. In the third stage, the axial distance between the neighboring ribs is 0.9 mm and the free gap between the rollers is 0.6 mm.
In this case, the speed of the rollers in the first stage is 175 revolutions per minute, 350 rpm. in the second stage and 700 rpm. in the last stage. The coffee broken according to this example has a grain size of the order of 26 to 30 meshes per 30 mm, with very few larger or smaller particles.
Since the edges or crests of the ribs of the granulating rollers are rounded and in any case not sharpened, the coffee beans are neither cut up nor destroyed in any other way by the edges. The bean is chopped along the cell boundaries exclusively by deformation until it breaks. It was found that cells are actually neither cut up nor destroyed in any other way, since neither friction nor strong impacts occur during the breaking process.
As proof of this fact, for example, coffee comminuted according to the method according to the invention has a larger volume than coffee ground according to known methods.
The procedure according to the invention has the further advantage that no sieves are required in order to obtain coffee with a sufficiently uniform grain size, since according to the invention hardly any very small particles arise. The removal of the skins of the coffee beans does not cause any difficulties, since these relatively soft and light skins are not broken during the breaking process and therefore leave the device as a whole and easily z. B. can be removed ent by sieving and air separation.
The following is a more detailed description of a method of breaking coffee in which each coffee bean is broken into 500 or more particles.
As is known, the roasted coffee bean loses 10 to 11% weight, but increases its volume by 60 to 65%. The weight loss is due to the evaporation of water. The increase in volume is due to a more complicated process.
The moisture in the bean puffs the bean as it is roasted and is then evaporated. If the bean is cooled down, the whole bean cannot contract again because it begins to harden on the outside. However, the inner cells can contract because they still have a certain amount of water and oily substances that give them a certain viscosity, so that the cell structure remains rather loose. As FIG. 9 shows, a cavity is also formed around the silver skin 6 and a narrow crack forms around the core of the bean when it is pulled together.
An estimated 70 to 75% cavity is created because the bean loses 10 to 11% of its weight and the enclosed volume increases by 60 to 75%. The one formed around the silver skin 6 <RTI
ID = "0003.0058"> the cavity and the crack 9 according to FIG. 9 together will make up about 25%, so that the remaining 45 to 50% must be located between the cells that have shrunk and are no longer closely connected .
If such a roasted coffee bean is treated in accordance with the present invention, it disintegrates relatively easily into a large number of individual particles. This is indicated in FIG. 4, where forces act on the coffee bean from both sides at the same time. Practice has shown that a roasted coffee bean breaks up into an unexpectedly large number of parts or granules. An explanation for this is possible in connection with FIG. 9, where a crack or a cavity around the silver skin 6 and a narrow gap or crack around the core of the bean is indicated.
The crack 9 depends on the degree of roasting of the bean and is easy to detect when the bean is heavily roasted. It is assumed that when the roasted bean cools down, the outer layers first harden, whereupon the parts around the space around the silver skin harden, with the crack 9 layering as a result of the hardening and shrinking of the inner and outer beans because the water content in the innermost core of the bean is very low.
It appears that the raw coffee bean consists of two layers wrapped around the silver skin, but that a roasted coffee bean has four layers due to the contraction. It is now easy to break such a four-layered bean into a large number of individual particles by breaking it into a large number of individual particles.
In any case, it was found that the force and energy expenditure for comminution according to the present invention is unexpectedly low compared with the forces and energies required in known mills. For example, it was found that the current of a drive motor was 4.0 A when the granulating device was idling, but only 4.2 A when the machine was loaded.
To determine the degree of efficiency, a standard degree of efficiency is defined as follows: (surface of all rollers) X (revolutions per minute) = total surface.
(Total surface) / (surface of a bean) _ number of beans.
(Number of beans) X (average weight per bean) = W.
Half of W is defined as the standard efficiency.
The average weight of 1000 beans was determined as the mean weight per bean. Of the machines designed according to the invention, one produces 7 kg of granulated coffees per minute and the other 2 kg per minute.
Another example of producing high quality chopped foods is described below with respect to garlic. Dried garlic with a water content of 8% was comminuted in the device according to the invention to a grain size of 26 meshes per 30 mm. Breaking garlic is even easier than breaking coffee.
Such crushed garlic has neither discolored nor denatured for a long time. It is known that garlic powder produced by known processes turns slightly orange over time. The fact that this discoloration does not apply to the comminution of the invention is attributed to the fact that the comminution takes place completely without electrostatic charge and without destroying cells. With regard to the enzymes which appear to be closely related to the aroma and taste of coffee, the following should be mentioned. Enzymes are present in all living things and play an essential role in life. Many plant enzymes are known.
Each enzyme has a specific activity and generally only acts on one substance. The enzymes can only be effective in the presence of water at a certain temperature, the temperature depending on the type of enzyme. When plant seeds sprout, different enzymes seem to work together. This only applies to live seeds. The question arises as to how the enzymes behave in the killed seed. Apparently, they can no longer become active in the cells, but they never lose their effectiveness. For example, wheat flour milled by known methods contains many destroyed cells from which enzymes emerge.
Coffee beans are roasted at high temperatures, but the enzymes contained in the cells do not lose their effectiveness. However, they cannot be effective in the dead cells, but only outside them together with water at a suitable temperature. It is known that coffee made from finely ground coffee beans has a strong taste, but soon loses this taste on cooling, while drinks made from coarsely ground coffee are relatively weak, but retain their taste much longer.
This fact can be explained as follows: To finely grind coffee, it is subjected to strong friction, so that many cells are destroyed and enzymes can escape. Less friction is required to coarsely grind coffee, so fewer cells are destroyed and fewer enzymes can escape. This shows that the coffee beverage, which contains more enzymes, is more strongly influenced by the enzymes and loses aroma and taste more quickly.
If no cells are destroyed at all, the coffee beverage will not contain any enzymes, making it easy to extract the aroma and taste. When the coffee bean is roasted, the aroma molecules can escape from the cells, but not the non-evaporating enzyme molecules. In addition, since the coffee enzymes are not active at temperatures above 70 C and below 10 C, the aroma is dissolved in the water with the usual coffee extraction using water, but not the enzymes.
The prerequisites, i.e. H. The practical lack of destroyed Zel len, is met, however, when the coffee is granulated by the method according to the present invention, so that beverages of a very good aroma can be produced with such granulated coffee, in which neither oxidation nor abnormal dissociations or conversions as a result of the The presence of enzymes.
The influence of the enzymes on the coffee beverage is explained with reference to the following table. Coffee beans are roasted, for example, at 200 C for 12 minutes, which corresponds to a light roast. Heavy roasting is used when half the beans are black and the other half brown. In this case, too, the enzymes do not lose their effectiveness.
However, if the heavily roasted coffee has 80% black and 20% brown beans, the effectiveness of the enzymes is also lost, with the result that the coffee beverage loses its aroma and taste and only has a burning taste. However, such coffee is very clear and never becomes cloudy even at low temperature.
As the table shows, the values in columns B relating to strongly roasted coffee are almost the same whether the coffee was granulated by means of known mills or by means of the method according to the invention. The tests were carried out at an ambient temperature of 18 C in cloudy weather. The highest quality corresponds to a factor of 100 and this quality must have been approved by four testers.
EMI0005.0004
<I> Table </I> <SEP> Coffee blend <SEP> on <SEP> Mocha <SEP> and <SEP> Columbia
<tb> Degree of roast <SEP> A: <SEP> light <SEP> roast, <SEP> brown,
<tb> 30 <SEP> meshes <SEP> per <SEP> inch
<tb> B: <SEP> strong <SEP> roast, <SEP> black,
<tb> 30 <SEP> meshes <SEP> per <SEP> inch
<tb> C:
<SEP> light <SEP> roast, <SEP> brown,
<tb> 26 <SEP> meshes <SEP> per <SEP> inch
<tb> Known <SEP> coffee grinder <SEP> <SEP> method according to the invention
<tb> A <SEP> B <SEP> C <SEP> A <SEP> B <SEP> C
<tb> Amount of coffee <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP> gr <SEP> 30 <SEP > gr
<tb> amount of hot water <SEP> 0.51 <SEP> 0.51 <SEP> 0.51 <SEP> 0.51 <SEP> 0.51 <SEP> 0,
51
<tb> liquid temperature
<tb> after <SEP> the <SEP> extraction <SEP> 73 C <SEP> 73 C <SEP> 72 C <SEP> 72 C <SEP> 73 C <SEP> 73 C
<tb> Clarity <SEP> 90 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> <B> 1 </B> 00 <SEP> 100
<tb> Taste <SEP> 90 <SEP> 20 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 90 <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 100
<tb> Temperature <SEP> Clarity <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 55 <B> <I> 0 </I> </B> C <SEP> Taste <SEP> 50 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 50 <SEP> 0d. <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 0d. <SEP> 100
<tb> Temperature <SEP> Clarity <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 30 <B> 0 </B> C <SEP> Taste <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 20 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 50 <SEP> 100 <SEP> 0d.
<SEP> 100
<tb> Temperature <SEP> Clarity <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> 20 <B> 0 </B> C <SEP> Taste <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 100 <SEP> 10 <SEP> 100
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 40 <SEP> 90 <SEP> 0d. <SEP> 90
<tb> 5 <SEP> hours <SEP> clarity <SEP> 0 <SEP> 100 <SEP> 70 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> later <SEP> taste <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 0 <SEP> 50
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 0 <SEP> 50 <SEP> 0d. <SEP> 50
<tb> One <SEP> month <SEP> clarity <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 50 <SEP> 90 <SEP> 90 <SEP> 90
<tb> later <SEP> taste <SEP> 0 <SEP> 15 <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 15 <SEP> 90
<tb> Aroma <SEP> 0 <SEP> 0d. <SEP> 0 <SEP> 90 <SEP> 0d. <SEP> 90
<tb> Note: <SEP> 0d .: <SEP> Burning taste <SEP> R .:
<SEP> Refreshing It was previously assumed that the change in the taste of coffee was due to oxidation and fat. Indeed, over time, oxidation appears to take place. However, it is difficult to determine the change in the coffee taste due to oxidation in the hot coffee drink just extracted by means of known mills. However, it is very easy to clearly determine the change in taste after 24 hours, but especially after about four days.