CH644253A5 - Verfahren zur herstellung von nahrungsmitteln, welche koagulierende proteine enthalten und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Nahrungsmitteln, welche Proteine enthalten. Es ist bekannt, dass die Konsistenz derartiger Produkte, insbesondere wenn die Proteine den Hauptanteil bilden, hart wird durch Sieden oder Backen, und der Grund für diese Veränderung von einer weichen zu einer harten Konsistenz besteht darin, dass die Proteine beim Erhitzen koagulieren und die Komponenten des Produktes zusammenbinden. Selbstverständlich kann die Koagulation auch durch andere Erwärmungsarten erzielt werden, z.B. durch Einwirkung von Mikrowellen.
Es sind Mikrowellen-Erwärmungsvorrichtungen bekannt, in welchen das Material durch eine Erwärmungszone geleitet und auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird. Wenn das Material eine Flüssigkeit ist, wird diese in einem s für Mikrowellen durchlässigen Rohr durch die Zone bewegt. Eine solche Vorrichtung ist aus der SE-PS 363 462 bekannt. In dieser Vorrichtung wird ein im TM021-Modus erregbarer Hohlraumresonator, nachfolgend als Applikator bezeichnet, von zylindrischer Form verwendet, um eine Heizzone in ei-lo ner stabförmigen Ladung zu bilden, welche sich in Längsrichtung des Applikators erstreckt. Da die Fliessgeschwindigkeit in einem Rohr infolge der Reibung an den Rohrwänden nicht dieselbe ist wie im Mittelpunkt des Querschnittes des Flusses, muss die Erwärmung im Mittelpunkt stärker 15 sein als an der Peripherie. Um eine solche Verteilung über den Querschnitt zu erzielen, gelangt beim bekannten Applikator ein Feld des TM021-Modus zur Anwendung, dessen maximale Leistungsdichte im Zentrum und dessen minimale Leistungsdichte an der Peripherie liegt. Durch diese Ver-20 teilung der Leistungsdichte über den Querschnitt der Ladung wird ein stärkeres Erhitzen in einigen Teilen des Querschnittes als in anderen Teilen davon verhindert, ebenso wie eine Übererhitzung an den äusseren Teilen.
Die Berechnung des Feldmusters in einer zylindrischen 25 Ladung mit beträchtlichen dielektrischen Verlusten ist kompliziert, da sie durch komplizierte Bessel-Funktionen dargestellt wird. Die Untersuchung verschiedener Typen von Applikatoren für das Erhitzen einer stabförmigen Ladung zeigt, dass der einfachste und üblichste Applikator, welcher 30 in einem dem TM021-Modus entsprechenden Schwingungsmuster erregt wird, die gewünschte gleichmässige Erwärmung nicht ergibt und auch nicht genügend grosse Ladungsdurchmesser erlaubt, aber dass ein im TM021-Modus erregter Resonator eine Feldverteilung ergibt, welche das Problem 35 der Überhitzung in gewissen Teilen des Ladungsquerschnittes löst und einen grösseren Ladungsdurchmesser erlaubt.
Ziel eines Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Erzeugung eines fertigen Produktes in einem kontinuierlichen Verfahren, bei welchem das Ausgangsmaterial 40 eine zubereitete Masse ist, z.B. Fleisch, Fisch, Eier oder andere eiweisshaltige Produkte enthält. Ein wichtiges Kennzeichen dieses Verfahrens besteht darin, dass die Masse pumpfähig ist und dadurch kontinuierlich in einem Rohr vorwärts bewegt werden kann. Das fertige Produkt liegt, wenn es das 45 Rohr nach der Behandlung im Applikator verlässt, in Form einer extruierten Masse von harter Konsistenz vor, welche wie eine Wurst gehandhabt werden kann. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ein im TM021-Modus erregbarer Behandlungshohlraum, welcher an eine Mi-50 krowellenquelle angeschlossen ist und mit den Regulier- und Verbindungsgliedern ausgestattet ist, welche für die besondere Anwendung des Gerätes erforderlich sind.
Die Merkmale des Verfahrens zur Herstellung von Nahrungsmitteln gemäss der vorliegenden Erfindung sind im Pass tentanspruch 1 angeführt.
Die Merkmale einer erfmdungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ergeben sich aus der Kennzeichnung des Patentanspruches 4.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung 60 werden im folgenden beschrieben, die sich sowohl auf das Verfahren wie auf die Vorrichtung beziehen und auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nehmen, in welchen
Fig. 1 ein Blockdiagramm der in der Vorrichtung enthaltenen Einheiten,
65 Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung mit Verbindungsmitteln für ein durchgehendes Rohr,
Fig. 3 den radialen Feldverlauf in einem Längsschnitt durch Applikator und Ladung,
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Fig. 4 die Anordnung von zwei konzentrischen Rohren für ein aus verschiedenen Massen zusammengesetztes Produkt und
Fig. 5 eine Modifikation einer Vorrichtung für ein aus verschiedenen Massen zusammengesetztes Produkt darstellen.
Wie bereits oben erwähnt, kann das Ausgangsmaterial eine zubereitete Masse aus Fleisch oder Fisch oder einem anderen ähnlichen pastenförmigen eiweisshaltigen Material sein. Das Verfahren umfasst eine Mehrzahl von Massnahmen zur Behandlung dieser Masse: Eine erste Stufe besteht darin, die Masse zu pumpen, welche dadurch gezwungen wird, durch ein Rohr hindurchzugehen. Die zweite Stufe besteht im Erhitzen der Masse im Rohr durch Einwirkung von Mikrowellen, um die Proteine in der Masse zur Koagulation zu bringen, und die dritte Stufe besteht aus dem Ausstoss und der Weiterbearbeitung des koagulierten Produktes. Alle diese Stufen umfassen Massnahmen und Anpassungen, welche weitgehend von den dielektrischen Eigenschaften der behandelten Masse abhängen. So erfordern verschiedene Ausgangsmaterialien, deren Gehalt an Wasser und/oder Fetten wesentlich voneinander verschieden sind, vollständig verschiedene Einstellung und Anpassung der Mikrowellenanlage.
Zu Beginn des Verfahrens wird das richtige Verhältnis zwischen Pumpgeschwindigkeit und Leistungsdichte/Koagulationsgrad bestimmt. Dies kann z. B. derart erfolgen, dass die Geschwindigkeit kontinuierlich auf einen Wert eingestellt wird, welcher erfahrungsgemäss annehmbar ist, wobei die Leistungsdichte sukzessive erhöht wird, während gleichzeitig die Temperatur der Masse gemessen wird, um die Zufuhr zu grosser Energiebeträge zu verhindern. Wenn die Kombination von Pumpgeschwindigkeit und Leistungsdichte richtig eingestellt ist, erfolgt das Verfahren kontinuierlich unter gleichmässiger Koagulierung über den ganzen Querschnitt der Ladung und mit guter Oberflächenfestigkeit. Um sicherzustellen, dass die Herstellung der Masse im Rohr gleichmässig und ohne Unregelmässigkeiten erfolgt, ist es wichtig, dass die Koagulation zuerst im Zentrum eingesetzt und zuletzt in der Peripherie der Masse erfolgt. Auf diese Weise bildet die Paste ein Schmiermittel an der Rohrwand und setzt die Reibung an dieser herab. Wenn die Erhitzung an der Peripherie zu früh und zu stark erfolgt, besteht auch das Risiko, dass die Masse an der Rohrwand durch Anschmoren kleben bleibt, was die Bewegung der Masse vollständig aufhalten kann. Um die Reibung an der Rohrwand noch weiter herabzusetzen, kann ein Schmiermittel durch Kanäle in der Rohrwand zugeführt werden.
Eine besondere Anwendungsart des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Herstellung einer sogenannten Eierrolle. Diese besteht aus einem koagulierten Zylinder aus Eigelb, umgeben von einer ebenso koagulierten hohlzylindrischen Hülle aus Eiweiss. Das Produkt ist als solches bekannt, und seine Herstellung beginnt mit einer Trennstufe, in welcher Eigelb und Eiweiss getrennt werden und zu getrennten Pumpen geführt werden. Die besondere Ausführungsart besteht darin, dass flüssiges Eigelb und Eiweiss durch konzentrische Rohre in einen Mikrowellen-Applikator gepumpt werden, wobei die Rohrdimensionen, die Mi-krowellenfrequenz und die Form des Endes des inneren Rohres derart sind, dass eine Extrusionsmasse aus Eigelb vorkoaguliert wird im inneren Rohr und das Eiweiss um das Eigelb herum koaguliert wird, nachdem die Flüsse das Ende des inneren Rohres durchlaufen haben, so dass eine kontinuierliche Masse aus Eirolle am Ausstossende des Applikators extrudiert wird. Die Querschnittsform der Extrusionsmasse kann rund, eckig usw. sein, je nach Wunsch, wobei das Eigelb in der Mitte oder seitlich verschoben in einer umgebenden Hülle aus Eiweiss liegt. In einer anderen Ausführungsform können auch das Eigelb und das Eiweiss in den getrennten konzentrischen Rohren vorkoaguliert werden, wobei das Verschmelzen und die endgültige Koagulierung nicht erfolgen, bis die Flüsse das Ende des inneren Rohres durchlaufen haben, wo ein direkter Kontakt zwischen Eigelb und Eiweiss erfolgt. In beiden Fällen ist es wichtig, dass die Leistungsdichten-Verteilung radial gesteuert werden kann, so dass im einen Fall die Vorkoagulierung des Eigelbs im inneren Rohr erfolgen kann, ohne dass das umgebende Eiweiss härtet, und in beiden Fällen die endgültige Koagulierung des Eiweisses an der Berührungsfläche zwischen dem Eiweiss und der Rohrwand verzögert werden kann, um die Pumpfähigkeit zu erhöhen. Die letztere kann verbessert werden, wenn ein Schmiermittel in Form eines vegetabilen Öls oder dergleichen durch Kanäle in der Rohrwand gepresst wird, um die innere Oberfläche der Wand zu schmieren. Das beschriebene Verfahren für kontinuierliches Sieden/Extrusion einer kontinuierlichen Eirolle erlaubt auch das kontinuierliche Abpacken durch gleichzeitiges Zuführen von Packmaterial, wie dies zum Beispiel bei der Herstellung von Würsten bekannt ist. Um die Lagerfähigkeit des Produktes zu erhöhen kann eine aseptische Verpackung verwendet werden.
In einer entsprechenden Weise ermöglicht das Verfahren die kontinuierliche Koagulierung und Extrusion von Eigelb und Eiweiss, welche eingebettet sind in einer Emulsion von zum Beispiel gehacktem Fisch oder Fleisch oder eine solche umgeben, oder die Koagulation von zwei oder mehreren konzentrischen Überzügen aus Stoffen, wie Fleisch, Fisch, Kartoffeln usw.
Die prinzipielle Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung der oben beschriebenen Verfahren ist in Fig. 1 dargestellt, in welchen die einzelnen Teile schematisch dargestellt sind. Ein Behälter 1 für die Paste ist durch ein Rohr 2 mit einer Pumpe 3 verbunden, welche die Paste kontinuierlich und gleichmässig durch ein Rohr 4 pumpt, welches für Mikrowellen durchlässig ist, und durch einen als Hohlraum-Resonator ausgebildeten Mikrowellen-Applikator 5. Der letztere ist vom Typus, welcher vom Fluss durchlaufen wird, und basiert auf einer Theorie des elektrischen Feldes, welche ausführlich in der SE-PS 363 462 beschrieben ist. Die Ladung, welche aus der vorbereiteten Paste besteht, wird durch das Rohr 4 nahe der Achse des zylindrischen Applikators befördert. Die Mikrowellenquelle ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, ein Magnetron 6, welches an den Applikator 5 durch einen Wellenleiter 7 angeschlossen ist, von welchem ein Ankopplungsstutzen 8 und eine Kopplungsschleife 9 die Mikrowellenenergie zum Applikator 5 übertragen. Jedes Ende des Wellenleiters ist durch eine Wand 10 abgeschlossen.
Der grundlegende Vorteil des verwendeten Apolikators besteht darin, dass die Leistungsdichte in der Ladung berechnet und gesteuert werden kann durch Kenntnis der Feldverteilung. In Fig. 3 ist der radiale Verlauf der Z-Kom-ponente'des E-Feldes graphisch dargestellt. Der dargestellte Feldverlauf entspricht dem theoretisch berechneten, doch zeigen praktische Untersuchungen, dass eine befriedigende Übereinstimmung zwischen Theorie und Praxis vorhanden ist. Die Energie wird über eine Induktionsschleife in den Applikator eingekoppelt. Eine solche Schleife weist mindestens zwei Vorteile auf: Der Feldverlauf wird nur unbedeutend durch mögliche Fehlanpassungen im System beeinträchtigt, und der Feldverlauf wird durch die Lage der Schleife weitgehend bestimmt. Es ist klar, dass diese Kopplung wichtig ist, wenn die Speisung durch ein Magnetron erfolgt, weil die Phasenlage der Fehlanpassung des Magnetrons sehr wenig variiert bei Veränderung der Fehlanpas5
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sung im System infolge Veränderungen von Grösse, Temperatur usw. der zu erhitzenden Ladung.
In praktischen Untersuchungen mit dem Applikator wurde ein weiterer Vorteil gefunden, welcher in der Möglichkeit besteht, die rohrförmige Ladung radial von dem Achsenzentrum zu entfernen, vorzugsweise in Richtung von der Kopplungschleife weg. Durch eine solche Verschiebung kann der Feld verlauf auf das Achsenzentrum der Ladung zentriert werden, und dadurch wird der Feldverlauf rotationssymmetrisch, d.h. es bestehen keine winkelabhängigen Erwärmungssituationen. In der Praxis erreicht man auf diese Weise annähernd den theoretischen idealen Feldverlauf, der in Fig. 3 dargestellt ist.
In der dargestellten Ausführungsform des Applikators wurde die Verlagerungsfahigkeit der Ladung durch einen Flansch 11 erzielt, welcher an jedem Ende des Rohres 4 an der Stelle angebracht ist, an welcher das Rohr durch das Ende in eine verhältnismässig grosse Öffnung durchtritt. Das Rohr kann seitlich durch diese Öffnungen verschoben und in der neuen Lage durch zwei Befestigungsmittel 12 fixiert werden, welche mittels Schrauben den Flansch an das jeweilige Ende angepresst halten. Die Lage des Rohres an einem Ende kann unabhängig von der Lage des Rohres am anderen Ende eingestellt werden.
Selbstverständlich können zusätzliche Rohre und Applikatoren in der Vorrichtung vorhanden sein, wie aus den s Fig. 4 und 5 ersichtlich ist. Die beschriebene Methode zur Herstellung einer sogenannten Eirolle erfordert zwei konzentrische Rohre, eines für das Eigelb, das andere für das Eiweiss. Das innere Rohr 13 kann teleskopartig ausgezogen werden (Fig. 5) und tritt durch einen besonderen Applikator io 14, welcher für dieses Rohr dient. Nach der Extrusion kann die Rolle einer Nachbehandlung in einem Ofen 15 oder dergleichen unterzogen werden, in welchem Fall sie auf einem Förderband 16 befördert wird. Eine solche Nachbehandlungsapparatur kann selbstverständlich Einheiten für ver-15 schiedene Verfahren, je nach dem zu behandelnden Produkt, umfassen, wobei die Oberflächenbehandlung der Rolle mit Heissluft eines dieser Verfahren ist, welches das Aussehen des Produktes verbessert. Modifikationen dieser Nachbehandlung sowie der übrigen hier beschriebenen Methoden 20 und Vorrichtungen sind innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung möglich.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Nahrungsmitteln, welche Proteine enthalten, die während des Erhitzens koagulieren und dem Produkt eine harte Konsistenz verleihen, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:
Pumpen und Bildung einer Paste des Produktes zu einer Extrusionsmasse, welche vorwärts bewegt wird und in ein für Mikrowellen durchlässiges Rohr (4) verbracht wird,
Einwirkung von Mikrowellen auf die Extrusionsmasse in mindestens einem im TM02i-Modus angeregten Hohlraumresonator (5) und
Ausstoss der extrudierten Masse in festem Zustand aus dem Rohr und Weitertransport derselben.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkung der Mikrowellen im TM021-Modus erregten Behandlungsraum so eingestellt wird, dass die grösste Wärmeintensität im Mittelpunkt des Querschnittes der Extrusionsmasse und die kleinste Intensität an der Peripherie dieses Querschnittes auftritt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittel auf die Berührungsfläche zwischen der Extrusionsmasse und der inneren Wand des Rohres aufgebracht wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, welche mindestens eine Apparatur um-fasst, welche eine Mikrowellenquelle (6), einen Wellenleiter (7) für die Übertragung von Mikrowellen und einen im TM02I-Modus erregbaren Behandlungsraum (5) enthält, welch letzterer einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum aufweist, welcher von einem Ende zum anderen von einer stabförmigen Ladung durchlaufen wird, welche von einem Rohr (4) geführt ist, welches für Mikrowellen durchlässig ist, und welcher Hohlraum (5) einen derartigen inneren Durchmesser aufweist, dass bei einer gegebenen Frequenz der Mikrowellenquelle die Voraussetzungen zur Erzeugung des TM021-Schwingungsmodus im Hohlraum (5) erfüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) an eine Pumpe (3) angeschlossen ist und mit Hilfe von Verbindungsgliedern (11,12) abnehmbar und radial einstellbar an beiden Enden des Behandlungsraumes (5) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem genannten Rohr ein weiteres Rohr konzentrisch angeordnet und an eine getrennte Pumpe angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre teleskopartig ausziehbar sind und dass zwei Apparaturen, welche je eine Mikrowellenquelle, einen Wellenleiter und einen im TM021-Modus erregbaren Hohlraum aufweisen, in Serie entlang dieser Rohre angeordnet sind.
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