DD140197A5 - Verfahren zur herstellung von instantpulvern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pulvern aus relativ hydrophoben Stoffen. Ziel der Erfindung ist es, die Benetzbarkeit fetthaltiger Pulver ohne Zuhilfenahme eines oberflächenaktiven Mittels zu verbessern. Erfindungsgemäß gelingt dies, indem.eine■Flüssigkeit in eine Zerstäubungstrockenkammer eingespritzt wird, durch die ein erwärmtes Gas hindurchtritt, und gleichzeitig eine wäßrige Lezithinlösung derart in die Zerstäubungstrockenkammer eingespritzt wird, daß sich die beiden Zerstäubungsströme untereinander vermischen.

Description

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AP A23L/207 392

Verfahren zur Herstellung von Instantpulvern Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Herstellung von Pulver aus relativ hydrophoben Stoffen mit einer verbesserten Benetzbarkeit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die Dispergierbarkeit oder Löslichkeit von Pulvern wenigstens zum Teil durch die Benetzbarkeit des Pulvers bestimmt wird, d.h., durch die Fähigkeit des Pulvers, Wasser auf seiner Oberfläche zu absorbieren. Fetthaltige Pulver, wie etwa zerstäubungsgetrocknete Vollmilchpulver, weisen eine schlechte Benetzbarkeit auf. Wenn die Benetzbarkeit normalerweise hydrophober Pulver ausreichend vergrößert ist und wenn andere Faktoren, wie etwa die Dispergierbarke it, die Sinkfähigkeit und die Löslichkeit, entsprechende Werte aufweisen, besteht die Möglichkeit, der-' artige Pulver zu "instantisieren". Wenn es auch keinen internationalen Standard für "Instant'.'-Produkte gibt, so wird dieser Ausdruck hier in dem Sinne benutzt, Pulver zu beschreiben, welche so beschaffen sind, daß unter Standard-

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rührbedingungen alle Pulverklumpen innerhalb von 15 Sekunden verschwinden, nachdem das betreffende Pulver auf eine Wasseroberfläche gebracht wurde.

Erbebliche Anstrengungen sind unternommen worden, um die Benetzbarkeit relativ hydrophober Stoffe* wie etwa von Vollmilch-Trockenmilch, zu verbessern. Diese Bemühungen sind auf drei Hauptwegen erfolgt, um die Benetzbarkeit solcher Pulver zu verbessern. Diese drei Hauptwege sind:

a) Zugabe eines .oberflächenaktiven Stoffes zu dem Trockenmilchpulver, wie etwa Lezithin oder ölsäure,, entweder als Pulver, als Lösung in Öl oder als Emulsion. Vorzugsweise wird dabei Wärme und/oder Mischen in Anwendung gebracht. Solche Bemühungen sind in den US-Patentbeschreibungen -Nr. 2953^58, 3120438, 3199985 und 3773519 beschrieben.

. Berlin, den 21.5.1979

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t>·) Agglomeration von Körnchen aus zerstäubungsgetrocknetem Pulver durch ein Zusammenstoßen der Körnchen untereinander, während sie noch feucht oder klebrig auf der Oberfläche sind, derart, daß die Körnchen untereinander haften. Diese Agglomeration kann in einem " urcblauf"-Verfahren erreicht werden, wobei die flüssige Milch in einen Trockner eingespritzt wird, in dem die Milch auf einen Feuchtigkeitsgehalt nicht unter 5 % getrocknet wird* Dadurch besteht dann die Möglichkeit, daß eine Agglomeration in dem Trockner stattfindet. Die Agglomerate werden dann anschließend auf den normalen Feuchtigkeitsgehalt von 3 % oder weniger getrocknet. Bei einem anderen Agglomerationsverfahren wird ein getrocknetes Milchpulver "zurückbenetzt", indem das Milchpulver zusammen mit einem feinen Wasser- oder Dampfsprühstrahl in eine Kammer eingeblasen wird. Dabei werden die Milcfapulverteilchen durch das Wasser oder durch den Dampf angefeuchtet und haften aneinander nach erfolgten Zusammenstößen. Derartige Bemühungen sind in den US-Paten tbe Schreibungen ITr. 3042526, 3121639, 3126289, 3164473, 323I386 und 33OO315 beschrieben.

c,) Zugabe eines oberflächenaktiven Stoffes, wie etwa von Lezithin, zu der flüssigen Milch und anschließende Zerstäubungstrocknung der Milch.

Alle diese Verfahren weisen in der Praxis Nachteile auf. Das weiter oben beschriebene Verfahren a.) ist das einzige, von dem bekannt ist, ausreichend gut zu arbeiten, so daß es zu einer kommerziellen Übernahme für die Herstellung von Instant-Vollmilch-Trockenpulver gekommen ist. Jedoch sogar dieses Verfahren weist einen hohen Kapitalaufwand auf.. Es besitzt den Nachteil, daß die Reinigung der Anlage .schwierig ist, da das Verfahren normalerweise eine Lezithinlösung in Butterfett verwendet. Und es gibt des weiteren Schwierigkeiten beim Zerstäuben von fetthaltigen Lösungen.

Das weiter, oben beschriebene Verfahren b.) hat für die Herstel-

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.lung von Magermilch-Instantpulvern eine weitgehende Anwendung erfahren, hat sich aber für die Instantisierung von Vollmilcb-Trockenpulvern als nicht geeignet erwiesen, die einen viel höheren Fettgehalt als die Magermilch-Trockenpulver aufweisen und daher hydrophober sind als die Magermilch-Trockenpulver. Es ist festgestellt worden, daß das weiter oben angeführte Verfahren c) unwirtschaftlich ist, und zwar infolge der sehr hohen Mengen an oberflächenaktiven Stoffen, die der flüssigen Milch zugesetzt werden müssen, um eine wirksame Konsentration auf der Oberfläche der Trockenpulverkörnchen zu erreichen, die aus der flüssigen Milch erhalten wurden.

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Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Benetzbarkeit fetthaltiger Pulver ohne Zuhilfenahme eines oberflächenaktiven Mittels zu verbessern.

Darlegung· des· Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Herstellung von Pulvern aus relativ hydrophoben Stoffen bereitzustellen. .

Es wurde gefunden, daß Instantpulver aus Flüssigkeiten, die beim Trocknen relativ hydrophobe Pulver ergeben, unter nur geringfügigen Modifikationen an den bekannten Anlagen der Zerstäubungstrocknung hergestellt werden können?· Dieses Verfahren verwendet wäßrige Lösungen aus Lezithin, um die Oberflächencharakteristiken der Pulverkörnchen zu modifizieren, wenn diese in dem Trockner gebildet werden..Die Verwendung von im wesentlichen bekannten technischen Aus-

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rüstungen und von wäßrigen Lezithinlösungen vereinfacht in der Hauptsache das Verfahren, verglichen mit den früheren,- weiter oben beschriebenen Verfahren. Dabei zeigen die hergestellten Pulver überraschenderweise gute Instanteigenschaften, das Verfahren läuft ohne Störungen ohne unerwünschte Anhäufung von Pulver an irgendwelchen Stellen in der Anlage und ohne die Entwicklung irgendwelcher unerwünschten Qualitäten in den so hergestellten Instantpulvern,

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Instantpulvern aus Flüssigkeiten, die beim Trocknen hydrophobe Pulver ergeben, ist gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeit in eine Zerstäubungstrockenkammer eingespritzt wird, durch die ein erwärmtes Gas hindurcbströmt und in die gleichzeitig eine wäßrige Lezithinlösung derart eingespritzt wird, daß sich die beiden Sprühströme untereinander vermischen.

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Die Vorliegende Erfindung bezieht sich des weiteren auf nach diesem Verfahren erfindungsgemäß hergestellte Instantpulver.

Die Erfindung ist im besonderen anwendbar auf die Instantisierung von Milchpulvern mit einem ausgedehnten Butterfettgehalt, zum Beispiel von 0,5 % bis 80 %, und -im besonderen auf die Instantisierung von Vollmilchpulvern mit etwa 26 % Butterfett. Die Erfindung ist ebenfalls von Nutzen bei der Verbesserung der Benetzbarkeit von Pulvern, wie zum Beispiel:

a.) Pulver, die Milch und andere Substanzen enthalten, wie etwa Zucker, Kakao oder Kaffee;

b.) Pulver, die keine Milch enthalten, aber auf verschiedenen eßbaren Stoffen basieren, wie etwa Stärke, Stärkezuckersirup aus Mais, Zucker, Eiweiß und Nichtmolkereifotte;

c.) stärkende und therapeutische Pulver auf der Grundlage, von- eßbaren Stoffen wie unter b.) weiter oben, aber des weiteren Vitamine, Mineralien', Medikamente und/oder andere Substanzen enthaltend; und

d.) nichteßbare Pulver, bei denen eine verbesserte Benetzbarkeit gewünscht wird. .

Das Lezithin .entspricht vorzugsweise einer geeigneten Lebensmittelqualität. ·

Es ist festgestellt worden, daß die Substanz, die unter dem eingetragenen Warenzeichen "Metarin" verkauft wird und sich wie folgt zusammensetzt: . . '

Phosphatidylcholin 3O-32 Gew.-^

Phosphat idyläthanolamin. 26-28 Gew.-%

Phosphatidylinositol · .... 18-20 Gew.-%

andere Phosphatide , 20-25 %

besonders geeignet ist« ·

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Die wäßrige Lezithinlösung enthält vorzugsweise wenigstens 5 Masseteile Wasser auf 1 Teil Lezithin, noch bevorzugter 12-18 Masseteile Wasser auf ein Teil Lezithin und am bevorzugtesten 15 Masseteile Wasser auf 1 Teil Lezithin.

Es ist wünschenswert, daß das nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Trockenpulver wenigstens 0,1 Gew.-% Lezithin enthält und noch bevorzugter 0,2 bis 0,3 Gew.-%. Höhere Gewichtsanteile können verwendet werden, jedoch ergeben das Aroma und wirtschaftliche Überlegungen eine praktische obere Grenze von ungefähr 0,5 Gew.-% Lezithin. Die Geschwindigkeit, mit der die Lezithinlösung in den Zerstäubungstrockner eingespritzt warden muß, wird von der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Trockner getrockneten Materials abhängen und von, der Konzentration des Lezithins in der Lösung.

^ie Lezithinlösung wird vorzugsweise in die Zerstäubungs-.trockenkammer durch die zylindrische Seitenwand durch eine Ansaugdüse eingespritzt. Die Luft, die die Lezithinlösung in die Zerstäubungstrockenkammer ansaugt, weist vorzugsweise einen Druck von 8O-9O psi auf, um die gewünschte Zerstäubung der Lösung in den Trockner zu erreichen. Die Strömung der Lösung durch die Ansaugdüse wird von der Druckhöhe der Lösung und daher von dem Druck der Lösung an der Düse sowie von der Düsenöffnung abhängen. Einfache Versuche werden zu der Strömung führen, die notwendig ist, um die gewünschte Konzentration des Lezithins in dem Instantpulver hervorzurufen.

Die wäßrige Lezithinlösung wird vorzugsweise durch kräftiges Mischen des Lezithinpulvers mit warmem Wasser gewonnen. Dies kann in bequemer Weise geschehen, indem das Lezithinpulver in das Wasser in einem Zuckerbäckerkessel eingegeben wird, der sich auf einer geeigneten Temperatur befindet. Das Mischen wird vorzugsweise in der Weise vorgenommen, indem das Wasser aus dem Kessel über eine Pumpe, und zurück in den Kessel in einer solchen Weise in Umlauf gebracht wird, um ein

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kräftiges Durchwirbeln des Wassers in dem Kessel zu erreichen. Lezithin, welches in den'Wirbel des durchwirbelten Wassers eingegeben wird, wird-rasch in dem Wasser aufgelöst.

Falls es gewünscht wird, kann das vorliegende Verfahren in der Weise ausgeführt werden, um zu einer Agglomeration der Pulverkörnchen zu gelängen, nachdem sich das Pulver und das Lezithin vermischt haben. Wenn die Temperatur und das Volumen des Gases beim Durchtritt durch den Zerstäubungstrockner in der Weise variiert werden, daß das Pulver einen Feuchti-g-. keitsgehalt von nicht weniger als 5 Gew.-% aufweist, dann wird das Erzeugnis, welches aus dem Zerstäubungstrockner ausgetragen wird, eine wesentliche Agglomeration aufweisen. Die Agglomerate w.erden eine weitere Trocknung in einer geeigneten Trockenkammer auf den gewünschten Endfeucbtigkeitsgehalt von 3 % oder weniger erforderlich machen.

Es wird die Meinung vertreten, obwohl die Erfinder nicht auf diese Theorie einschränkend festgelegt sein möchten, daß die Lezithinlösung, die in die Zerstaubungstrockenkammer eingespritzt wird, rasch verdampft und die Lezitbinteilchen die wenigstens an der Oberfläche getrockneten Pulverkörnchen in der Zerstaubungstrockenkammer berühren und an diesen.haften bleiben. Das Lezithin kann sich dann in dem freien Oberfläcbenfett, welches sich auf der Oberfläche des halbgetrockneten Körnchens befindet, auflösen, und zwar infolge der Temperatur in der Zerstäubungstrockenkammer. Das Lezithin verändert im wesentlichen die Benetzbarkeit des freien Oberflächenfettes und verbessert dadurch die Dispergierbarkeit der Pulverteilchen in Wasser.

Es ist einzusehen, daß das Einspritzen der Lezithinlösung in den Zerstäubungstrockner nicht durch Ansaugen erfolgen muß, sondern-durch Anbringen einer zweiten Zerstäubungsscheibe in der Trockenkammer oder durch ein Druckzerstäubungssystem erreicht werden könnte. Vorzugsweise entspricht die durchschnitt-

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liebe Größe der Lezithintröpfchen der Größenordnung von 1-20 Mikron, vorzugsweise 10 pm₉ verglichen.mit einer bevorzugten durchschnittlichen Größe der Flüssigkeitströpfchen zur Bildung des Pulvers von 5-180 ^m, vorzugsweise 80 um.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel erläutert, das eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine schematische Schnittdarstellung einer Anlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt.

Frische, standardisierte, flüssige Vollmilch mit einem Fettgehalt von 3,2 Gew.-fi und einem Gesamtfeststoffgehalt von 11,9 Gew.-% wurde 30 Sekunden lang auf 110⁰C vorgewärmt und dann bei 72⁰C in einem Ausgleichsbehälter aufbewahrt. Die Milch wurde sodann unter Vakuumbedingungen in einer zweistufigen Verarbeitungsanlage auf 45 Gew.-% Gesamtfeststoffe verdampft und in den Vorratsbehälter 10 gebracht.

Das Milchkonzentrat wurde anschließend in dem Vorwärmer auf 72°C 20 Sekunden lang vorgewärmt, und zwar unmittelbar vor der Zerstäubung des Konzentrates. Die Zerstäubung wurde durch Verteilung von einer Scheibe 12 mit einem Durchmesser von ca. 30 cm (13 Zoll) veranlaßt, die bei 55OO U/min umläuft. Dabei erfolgt die Zerstäubung in Heißluft in einer senkrechten kegelförmigen Trockenkammer I3. Die Luft wird in einem Lufterhitzer 14- auf 150⁰C erwärmt und mit Hilfe eines Gebläses 15 in die Kammer 13 in einer zentrifugalen

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Bewegung zentral über der Zerstäubungsscheibe- 12 eingeblasen,

Der Trockner wurde bei einer Kapazität von 1,227 m^/h (270 Gallonen pro Stunde) des Milchkonzentrates mit den 45 Gew.-^ Feststoffen betrieben, wobei ungefähr 620 kg pro Stunde Vollmilchpulver mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 0,3 % ausgetragen wurden. Gleichzeitig mit dem Zerstäuben des Milchkonzentrates wurde eine 6 %ige Lezitbin-Wasser-Lösung in die Trockenkammer von der Peripherie der Kammer I3 aus durch die Ansaugdüse 16 mit einer Geschwindigkeit eingespritzt, wobei 1,75 kg Lezithin pro Stunde in dem getrockneten Erzeugnis erhalten wurden. Die Lezithinlösung wurde in die Kammer durch Ansaugen mit Druckluft bei

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4-,6'- 5i3 kp/cm (80 - 90 psig) eingespritzt. Die Lezithinlösung wurde in einem Bäckereirübrkessel 17 hergestellt, der mit einer Umlaufpumpe ausgerüstet war.

Die frisch getrockneten Milchkörnchen und die frisch getrockneten Lezithinteilchen nahmen denselben Luftraum ein und befanden sich in einer konstanten Bewegung in den ca. 85 nr* (3OOO ft^) Luft, die durch den Trockner jede Minute hindurcbströmten. Die Gelegenheit zu einem Zusammenstoßen und einem Aneinanderhaften zwischen den beiden Pulverarten wurde dadurch maximiert und unter den warmen" Bedingungen der Trockenkammer das Lezithin bereits in der Schicht der natürlich vorkommenden Oberflächenkonzentrationen des geschmolzenen "freien" Butterfettes auf den Milchpulverkörnchenoberflächen löslich gemacht.

Das getrocknete Erzeugnis wurde aus der Trockenkammer durch ein Austragsrohr I9 zu einem Zyklonabscheiaer. 20 ausgetragen und anschließend in Säcke oder Fässer durch das Austrags-

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ventil 21 abgefüllt. Die verbrauchte Luft wies eine Temperatur von 10O⁰C auf, während das Pulver eine Äustragsteinperatur von 45 C hatte.

Es wurde festgestellt, daß das so gewonnene" Vollmilch-Trockenpulver in Wasser unter minimalem Umrühren in weniger als 15 Sekunden ohne Bildung von Klumpen zur Auflösung gebracht werden konnte und somit als ein "Instanf-Erzeugnis angesehen werden kann. .

Claims (8)

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Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von Instantpulvern aus Flüssigkeiten, die beim Trocknen hydrophobe Pulver bilden,

gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeit in eine Zerstäubungstrockenkammer eingespritzt wird, durch die "ein erwärmtes Gas hindurchtritt, und gleichzeitig eine wäßrige Lezithinlösung derart in die Zerstäubungstrockenkammer eingespritzt wird, daß sich die beiden Zerstäubungsströme untereinander vermischen.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die wäßrige Lezithinlösung 5 "bis 18 Masseteile V/asser auf 1 Masseteil Lezithin enthält.

3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die wäßrige Lezithinlösung 15 Masseteile Wasser auf ein Masseteil Lezithin enthält.

4-. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3) gekennzeichnet dadurch, daß die Lezithinlösung in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß das Instantpulver 0,1 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Lezithin enthält.

5. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Lezithinlösung in einer solchen Menge zugesetzt wird,'

·. . daß das Instantpulver 0,2 Gew.-% bis 0,5 Gew_c-% Lezithin • enthält. . . . ·

6. Verfahren nsch einem der Punkte' 1 bis 5» gekennzeichnet· dadurch, daß die wäßrigen. Lezithinlösungen in die Zerstäubungstrockenkammer durch eine zylindrische Seitenwand der Kammer eingespritzt werden.

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7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Pulver vor seinem Austrag aus der
Zerstäubungstrockenkammer zur Agglomeration gebracht
wird.

8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß es'sich bei den Flüssigkeiten um Vollmilch handelt. '

Hierzu /I Seite Zeichnung ._