CH622172A5

CH622172A5 - Extruder for processing protein-containing vegetable starting materials, in particular soya products

Info

Publication number: CH622172A5
Application number: CH1344476A
Authority: CH
Inventors: Hat Auf Nennung Verzichtet Erfinder
Original assignee: Meduna Financ Ets
Priority date: 1975-10-29
Filing date: 1976-10-25
Publication date: 1981-03-31
Also published as: BR7607226A; DE2548285B2; DE2548285C3; PT65774A; ES452721A1; NL7611978A; DE2548285A1; PT65774B

Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder zum Aufbereiten von proteinhaltigen pflanzlichen Ausgangsstoffen, insbesondere Sojaprodukten.

Es ist bereits bekannt, Extruder zum Herstellen von Nahrungsmitteln zu verwenden. Maisgries oder andere stärkehaltige Produkte, etwa Kartoffelmehl oder Reismehl, lassen sich nach Anfeuchtung bis auf etwa 15% Wassergehalt im Extruder unter Druck und Wärme plastifizieren und gelatinieren. Beim Austreten aus einer Düse des Extruders expandieren sie und gewinnen so eine lockere Struktur.

Es ist auch bereits bekannt, Sojamehl mittels Einschnek-kenextrudern zu texturieren. Hierbei wird durch Druck und Wärme eine strukturelle Umwandlung des Ausgangsproduktes erzielt. Die Verarbeitung von Sojaprodukten in Extrudern ist jedoch nur dann möglich, wenn der Ausgangsstoff bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 25—30% angefeuchtet wird, da sonst keine kontinuierliche Extrusion zu erreichen ist. Das extrudierte Gut muss anschliessend wieder bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt vom etwa 8% getrocknet werden. Es hat sich auch gezeigt, dass bei zu geringem Feuchtigkeitsgehalt der Ausgangsstoffe keine gleichmässige Texturierung derselben erfolgt, wodurch der Geschmack und die Qualität des Endproduktes nachteilig beeinflusst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Extruder zum Aufbereiten von proteinhaltigen pflanzlichen Ausgangsstoffen zu Nahrungs- oder Futtermitteln zu schaffen, der keine oder eine geringere stete Anfeuchtung der zugeführten Ausgangsprodukte als bisher erfordert, einen kontinuierlichen Materialfluss ergibt sowie eine gleichmässige Qualität des Endproduktes.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei dem vorgeschlagenen Extruder gegeben durch zwei angetriebene, ineinandergreifende, gegensinnig umlaufende konische Förderschnecken, die einen Öffnungswinkel zwischen 1 und 5° aufweisen und in einem glattwandigen, beheizbaren Gehäuse angeordnet sind. Ein derartiger Extruder ermöglicht die Verarbeitung von Ausgangsstoffen, ohne dass diesen stets Wasser oder Plastifizierungs- und Gleitmittel beigemengt werden. Eine Nachtrocknung des Endproduktes kann daher entfallen. Die thermische Beanspruchung der verarbeiteten Stoffe ist daher verringert, so dass insbesondere wärmeempfindliche Aminosäuren weniger geschädigt werden.

Vorzugsweise weisen die Förderschnecken einen Öff-5 nungswinkel zwischen 1,0 und 2,0° auf. Bei dieser verhältnismässig geringen Konizität erreicht man die optimalsten Ergebnisse hinsichtlich des Materialflusses und der Texturierung.

Gemäss einer Weiterbildung können die Förderschnek-io ken mindestens in dem austrittsseitigen Stirnbereich eine Heizeinrichtung aufweisen. Durch diese Massnahme lässt sich die Temperatur und damit der Dampfdruck des aus dem Extruder austretenden Endprodukts genau einstellen oder regeln, so dass die gewünschte Struktur des Endproduktes 15 zusammen mit der Verweilzeit, die lediglich abhängig von der Drehzahl ist, eingestellt und gehalten werden kann.

Die besten Ergebnisse erreicht man. auch dadurch, dass die Förderschnecken mit einer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich ihres grössten Durchmessers von 1,5 bis 9 m/min 20 "angetrieben werden. Dies ist erheblich weniger als bei Verwendung bekannter Extruder und angefeuchteter Ausgangsstoffe.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend be-25 schrieben.

Fig. 1 ist eine teilweise gebrochen dargestellte Ansicht eines Extruders;

Fig. 2 ist ein Axialschnitt durch den Austrittsbereich des - Extruders nach Fig. 1 ;

30 Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 1, und

Fig. 4 ist ein Axialschnitt durch eine Förderschnecke mit •einer Heizeinrichtung.

Der in Fig. 1 dargestellte Extruder umfasst ein längliches 35 Gehäuse 1, das mit zwei kegelstumpfförmigen, sich überlappenden Bohrungen versehen ist, die eine glattwandige Oberfläche 2 aufweisen und zusammengenommen eine Querschnittsform haben, die einer Acht entspricht. In die Bohrungen sind zwei Förderschnecken 3 und 4 eingesetzt, die an 40 ihrem eingangsseitigen Ende einen Durchmesser von 105 mm, an ihrem ausgangsseitigen, in Fig. 1 links liegenden Ende einen Durchmesser von 75 mm aufweisen und deren Länge etwa 1,20 m beträgt. Beide Förderschnecken sind an ihrer Mantelfläche mit schraubenförmigen Gängen 5 versehen. 45 Der Öffnungswinkel einer die Schraubengänge umschliessen-den Hüllfläche beträgt etwa 1,4°.

Die beiden Förderschnecken greifen in ihrem Zwickelbereich 6 (Fig. 2) hämmend ineinander und — wie weiter unten noch beschrieben ist - sind beide gegensinnig synchron derart so angetrieben, dass sich die schraubenförmigen Stege 7 der beiden Förderschnecken nicht berühren.

Die beiden Schnecken weisen an ihrem einlassseitigen Ende zylindrische Bereiche 8 auf, die durch eine an dem Gehäuse 1 befestigte Dichtplatte 9 geführt sind, welche dafür 55 sorgt, dass das extrudierte Material an dieser Stelle nicht aus der Maschine heraustreten kann.

Der Einlass des Extruders ist durch einen in dem Gehäuse angebrachten Zuführschacht 10 gebildet, der in den Zwickelbereich 6 mündet (Fig. 3).

60 An die zylindrischen Bereiche 8 grenzen Kupplungsglieder 11 an, die mit der zugeordneten Förderschnecke fest verbunden sind und zum Ankuppeln derselben an ein Getriebe dienen, wie weiter unten noch erläutert ist.

Die Förderschnecken 3 und 4 sind an ihrem auslassseitigen, 65 Bereich mit einem kegelförmigen Abschlussglied 12 versehen. Diese Abschlussglieder sind von einer geeignet geformten Austrittsdüse 13 umgeben. Beide Förderschnecken sind am austrittsseitigen Ende schwimmend gelagert.

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In die Kupplungsglieder 11 greifen Gegenkupplungsglieder 14 ein, die jeweils auf einem Wellenstummel 15 bzw. 16 sitzen, mit denen Kegelräder 17 bzw. 18 verkeilt sind, die miteinander in Eingriff stehen.

Der Wellenstummel 15 weist eine Schulterfläche 19 auf, 5 die auf einem Radiallager aufliegt, dessen andere Seite gegen einen Teil des Gehäuses abgestützt ist. Der Wellenstummel 15 ist ferner in gehäusefesten Radiallagern 21 geführt, wobei das eine Radiallager 21 mit dem Axiallager 20 eine Einheit bildet.

Der Wellenstummel 16 weist ebenfalls ein Axiallager 22 io auf, das jedoch in bezug auf das Axiallager 20 auf der anderen Seite des Kegelrades 18 angeordnet ist, um einen geringen Platzbedarf der Lageranordnung zu ermöglichen. Der Wellenstummel 16 ist zusätzlich in zwei Radiallagern 23 gelagert, von denen das eine mit dem Axiallager 22 eine Einheit bildet. 15 Der Wellenstummel trägt an seinem freien Ende ein Zahnrad 24, das mit einem Ritzel 37 eines Antriebsmotors 36 in Eingriff steht.

Die Achsen der Kegelräder 17 und 18 liegen in der Verlängerung der Achse der Förderschnecken 3 und 4. 20

Wie man insbesondere aus Fig. 2 erkennt, sind die schraubenförmigen Stege der Fördergänge 5 der Förderschnecken in einem Abstand von der Innenwand 2 des Gehäuses 1 angeordnet. Dieser Abstand sollte zwischen 0,2 und 1 mm betragen. Ferner sind die Axiallager so eingestellt, dass die Stege 7 25 der beiden Förderschnecken 3 und 4 sich im Zwickelbereich 6 nicht berühren. Der synchrone Antrieb der beiden Förderschnecken wird durch die starre Kupplung mittels der Kegelräder 17 und 18 erreicht.

Fig. 3 und 4 zeigen Ansichten einer geänderten Ausfüh- 30 rungsform, bei der die Förderschnecken mit einer Heizeinrichtung versehen sind. Die Heizeinrichtung ist durch eine Axialbohrung 25 in jeder Förderschnecke gebildet, und in diese Bohrung ist mit radialem Abstand ein Rohr 26 eingesetzt, welches durch Abstandshalter 27, 27a in konzentrischer 35 Lage zu der Axialbohrung gehalten ist. Das Rohr 26 ist am auslassseitigen Ende im Abstand von dem Abschlussglied 12 angeordnet, so dass eine Fluidströmung durch das Rohr 26 und durch den Zwischenraum zwischen dem Rohr und der Axialbohrung 25 fliessen kann. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist 40 das Gehäuse 1 mit Bohrungen 38 versehen, durch die ein Heizfluid zum Heizen des Gehäuses geschickt werden kann.

Die Kupplungsglieder 11 sowie die Gegenkupplungsglieder 14 sind mit einer koaxial angeordneten Fluidkupplung 28 versehen. Die Wellenstummel 15 und 16 sind jeweils mit radialen Bohrungen 29 und 30 versehen, die mit dem Zwischenraum zwischen der Axialbohrung 25 und dem Rohr 26 bzw. mit dem Innenraum des Rohres 26 in Verbindung stehen.

Um den diese radialen Bohrungen aufweisenden Bereich der Wellenstummel 15 und 16 ist ein ebenfalls mit radialen Bohrungen 32 und 33 versehener, feststehender Kupplungsring 31 gelegt, an den Fluidleitungen 34 und 35 angeschlossen sind, durch die ein Wärmeübertragungsfluid zum Heizen oder Kühlen der Förderschnecke umgewälzt wird.

Mit einem derartigen Extruder wurde Sojamehl mit einem PDI-Wert (protein dispersibility index) von 75, einem Proteingehalt von 52 % und einem Gehalt an nicht freisetzbarem Wasser von 6,5 % verarbeitet. Als Startmischung wurden 100 kg des Sojamehls mit 201 Wasser bei Umgebungstemperatur innig vermischt und gerührt. Es wurden keine Zusatzstoffe irgendwelcher Art verwendet. Der Extruder wurde mit der derart bereiteten Startmischung in Gang gesetzt und anschliessend weiterbetrieben durch Einfüllen von Sojamehl, dem 51 Wasser pro 100 kg der Ausgangsstoffe innig vermischt und gerührt beigegeben worden waren. Die Heizeinrichtung wurde so eingestellt, dass die Temperatur im Auslassbereich zwischen 150 und 160° C lag.

Die dem Extruder zugeführte Antriebsleistung lag anfangs bei 15 kw und ging auf 11 kw zurück, bedingt durch eine nach der Startphase erforderliche Drehzahlreduzierung.

Die Düse 13 hatte einen Ausgangsdurchmesser von 25 mm, und der die Düse kontinuierlich verlassende Strang des Endprodukts dehnte sich bis auf 28 mm Durchmesser aus und wurde im noch heissen Zustand granuliert. Das Granulat hatte eine Restfeuchte von 6%, eine gute Textur und blieb nach einer Kochbehandlung stabil. Die Hydratationszeit war länger als bei stärker expandierten Produkten, jedoch lag die Wasserrückhaltefähigkeit zwischen 2 und 2,5.

Versuche haben gezeigt, dass die Lebensdauer der Förderschnecken beträchtlich höher als bei bekannten Extrudiervor-richtungen ist, was im wesentlichen auf die verringerte Umfangsgeschwindigkeit der Schnecken zurückzuführen ist. Der Extruder kann auch zur Verarbeitung, d. h. zur Gelatinisie-rung, zum Vorkochen, zum enzymatischen Abbau und zum Backen von Ausgangsstoffen mit einem geringen Proteinanteil verwendet werden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Extruder zum Aufbereiten von proteinhaltigen pflanzlichen Ausgangsstoffen, insbesondere Sojaprodukten, gekennzeichnet durch zwei angetriebene, ineinandergreifende, gegensinnig umlaufende konische Förderschnecken, die einen Öffnungswinkel zwischen 1 und 5° aufweisen und in einem glatt-wandigen, beheizbaren Gehäuse angeordnet sind.

2. Extruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecken einen Öffnungswinkel zwischen 1,0 und 2,5° aufweisen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Extruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die Förderschnecken mindestens in dem aus-trittsseitigen Stirnbereich eine Heizeinrichtung aufweisen.

4. Extruder nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umfangsgeschwindigkeit der Förderschnecken am Einlassbereich von 1,5 bis 9 m/min.

5. Verfahren zum Aufbereiten von proteinhaltigen pflanzlichen Ausgangsstoffen mit einem Extruder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgangsstoffen zu Beginn Wasser zugegeben wird und dass danach der prozentuale Wasserzusatz zu den Ausgangsstoffen verringert wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Förderschnecken des Extruders bei Verringern des Wasserzusatzes verringert wird.