DD241988A3 - Vefahren zur herstellung von lebensmittelschaum - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschaeumen aus fliess- und pumpfaehigen Medien, wie Eiweissloesungen, Vollei-Zucker-Gemischen oder Sahneerzeugnissen. Sie ist anwendbar in der Back- und Suesswarenindustrie zur Herstellung von physikalisch gelockerten Backwaren, Konditoreierzeugnissen und Schaumzuckerwaren. Das Ziel der Erfindung besteht darin, Schaeume guter Lockerung und hoher Volumenausbeute mit geringem apparativem und energetischem Aufwand herzustellen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, bei denen das Gas in einem solchen Volumenverhaeltnis in das zu verschaeumende Medium eingebracht wird, dass Volumenausbeuten von mindestens 900% erreicht werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das zu verschaeumende Medium und Gas in einem Volumenverhaeltnis von mindestens 1:8 einer Pumpe ueber getrennte Rohrleitungen zugefuehrt werden, wobei die Zufuehrung des zu verschaeumenden Mediums unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt, und Medium und Gas im Bereich der Arbeitselemente der Pumpe zusammengefuehrt und gemischt werden. Der Foerderdruck wird zur Realisierung der Verschaeumarbeit in einer der Pumpe nachgeschalteten Dispergiervorrichtung genutzt.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen aus fließ- und pumpfähigen Medien, wie Zucker-Vollei-Gemischen, Eiweißlösungen oder Sahneerzeugnissen, die in der Backwaren-, Dauerbackwaren- und Süßwarenindustrie eingesetzt werden können.

Das Verfahren ist anwendbar in diskontinuierlich arbeitenden Anlagen, es ist aber besonders geeignet für den Einsatz in kontinuierlichen Liniensystemen der Back- und Süßwarenindustrie, beispielsweise in Linien zur Herstellung von physikalisch gelockerten Backwaren, Konditoreierzeugnissen und Schaumzuckerwaren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen lassen sich wie folgt unterteilen:

— diskontinuierliche Verfahren

— kontinuierliche Verfahren, bei denen das Gas unter Druck eingeblasen wird

— kontinuierliche Verfahren, bei denen das Gas nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip durch Geschwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums angesaugt wird.

Bei den diskontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen werden die bekannten^technisch unterschiedlich gestalteten Anschlag- und Rührmaschinen verwendet. Nach diesen Verfahren und mit diesen Anlagen werden Volumenzunahmen, beispielsweise bei Vollei-Zucker-Gemischen, von bis zu 500% erzielt. Die Schäume weisen eine gute Stabilität auf. Die Diskontinuität dieses Verschäumungsvorganges erschwert die Anwendbarkeit bei modernen Liniensystemen.

Um dieses Herstellungsprinzip kontinuierlich zu gestalten, ist es erforderlich, der Anschlagmaschine ständig Medium zuzuführen, um drucklos und nach dem „Überlaufprinzip" arbeiten zu können (Zehle, G. u.a. Möglichkeiten zur betrieblichen Rationalisierung — Ergebnisse aus der Entwicklung der automatischen Tortenlinie, Bäcker und Konditor 34 [1980] S. 201). Durch die kontinuierliche Zuführung des Mediums in den Kessel und das horizontale und vertikale Verwirbeln beim Schlagen tritt eini teilweise Vermischung von Schaum und Medium ein, bevorder Aufschlagprozeß abgeschlossen ist. Dadurch entstehen Schäume mit geringer Ausbeute und Stabilität. Der Einsatz von chemischen Aufschlagmitteln ist unumgänglich. Weitere kontinuierlich arbeitende Verschäumungsaggregate sind Druckschlagmaschinen (Herstellungsmethoden von Schaummassen, Zucker- und Süßwarenwirtschaft 30 [1977] 12, S.448). Die Verschäumung erfolgt hierbei durch Einbringen voi Druckgas, zum Beispiel Luft, mittels geeigneter Kompressoren in das ebenfalls durch Pumpen unter Druck gesetzte zu verschäumende Medium. Durch Anwendung gesondert angetriebener spezieller Misch-und Dispergierwerkewird die Luftfeir verteilt. Zur Herstellung von Leberismittelschäumen nach dem Druckschlagverfahren ist demzufolge neben der mechanischen Arbeit, die zur Dispergierunng des Gases im Medium erforderlich ist, eine weitere Arbeit zur Erzeugung des Gasdruckes notwendig. Der dafür benötigte zusätzliche Energieaufwand ist beträchtlich, da zur Herstellung von Lebensmittelschäumen Gasdrücke von 0,19 bis 0,98N/mm² notwendig sind. Bei Anwendung dieses Prinzips erhöht sich aber auch der apparative Aufwand für das Verfahren, da zur Verschäumung das Druckgas in hygienisch einwandfreiem Zustand eingesetzt werden muß Dies bedeutet, daß die durch Kompressoren erzeugte Druckluft frei von artfremden, zum Beispiel öligen Beimischungen, sein muß. Es ist deshalb erforderlich, die zu verwendende Luft durch dem Kompressor nachgeschaltete Filter zu entölen und zu reinigen.

Weiterhin sind kontinuierliche Anlagen bekannt, bei denen das Lockerungsgas nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip, also durch Geschwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums, angesaugt wird. Dazu sind besonders konstruierte strömungstechnische Anlagen notwendig.

Dieses physikalische Prinzip der Gaseinbringung hat den wesentlichen Nachteil, daß das Verhältnis von Verschäumungsmediur zu Gas nur maximal 60:40 beträgt. Außerdem werden bei Lebensmittelschäumen vorwiegend dickflüssige Verschäumungsmedien eingesetzt, die die Ansaugbedingungen weiter verschlechtern, das heißt, es wird noch weniger Luft angesaugt. Das bedeutet also, daß bei diesen kontinuierlichen Verfahren die angesaugte Gas- bzw. Luftmenge sehr begrenzt ist, was sich nachteilig auf die Schaumausbeute auswirkt (Clauß, J. u. a. Herstellung von Quarkkremzubereitung mit kontinuierlichei Sahneaufschäumung, Lebensmittelindustrie 27 [1980] S.69; DE-OS 2312573).

Das beschriebene Prinzip findet beispielsweise zur Herstellung von Schlagsahne Anwendung, bei dem durch Einbau eines geeigneten Luftventils an der durch eine spezielle Düse verengten Ansaugleitung einer Kreiskolben-oder Zahnradpumpe Luft in den angesaugten Strom des zu verschäumenden Mediums eingesaugt wird und anschließend das Gemisch Medium — Luft in einem Engspalthomogenisator verschäumt wird (DD-WP 64879; DE-OS 2202324). Die Volumenzunahme nach diesem Verfahre beträgt 150%. Ausrüstungsseitig ist dieses kontinuierliche Verfahren zwar relativ günstig, bezüglich der Schaumausbeute und -Stabilität jedoch nur begrenzt einsetzbar, da die strömungstechnisch erzielbaren Unterdrücke auch bei Einsatz von speziellen Blenden und Düsen zur Erhöhung des Geschwindigkeitsunterschiedes des Mediums auch bei dünnflüssigen Medien nur Volumenzunahmen von max. 300% zulassen.

In der DE-OS 1965852 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von schaumigen Lebensmitteln beschrieben, die ebenfalls nach dem Injektorprinzip arbeitet. Die Vorrichtung besitzt eine Pumpe, die flüssiges Erzeugnis und Luft gleichzeitig ansaugt. Der Auslaß der Pumpe ist mit einer Homogenisiervorrichtung verbunden, in die das Flüssigkeit-Luft-Gemisch mit einem Druck von wenigstens 5,25 kp/cm² gefördert wird.

Für die Einbringung von Luft und Flüssigkeit nach dem Injektorprinzip hat die Vorrichtung einen auf dem Pumpeneinlaß sitzenden Ventilblock, der eine Ventilkammer mit einem an die Saugleitung angeschlossenen Flüssigkeitseinlaß, einen zum Pumpeneinlaß führenden Auslaß und einen Stopfen, der in die Kammer eingeschraubt ist und eine Innenbohrung hat, die von außen zu einem Sitz am inneren Ende führt, der mit einer unter Federdruck stehenden Nadel in der Kammer zusammenwirkt. Die Anordnung ist so getroffen, daß wenn die Pumpe arbeitet und Flüssigkeit durch die Kammer ansaugt, die Nadel vom Strömungsdruck der Flüssigkeit gegen die Federbelastung vom Sitz entfernt wird, um den Zustrom der eingeführten Luft zu vergrößern. Der Stopfen hat einen Einstellbereich, indem er in die Kammer ein- oder aus ihr herausgeschraubt wird, um die Stellung des Sitzes einzustellen und damit eine Feineinteilung der zugeführten Luft zu bewirken. Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Luftmenge, die zugeführt wird, abhängig vom Flüssigkeitsstrom ist und damit begrenzt ist. Es wird nur ein Volumenverhältnis von zu verschäumendem Medium und Luft von 1:0,6...4 erreicht. Außerdem werden häufig Verstopfungen der Luftansaugöffnung durch das zu verschäumende Medium auftreten, und für die Lufteinspeisungsregelung und Schaumaustrittsventile an der Pumpe ist ein hoher technischer Aufwand erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein effektives Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen zu entwickeln, das es ermöglicht, mit geringem technischem und energetischem Aufwand Gas, zum Beispiel für die Lebensmittelindustrie hygienisch einwandfreie Luft, in ein Medium einzubringen und in Kombination mit geeigneten Dispergiervorrichtungen hohe Volumenausbeuten und Schäumqualitäten zu erzielen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die den bekannten Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen anhaftenden Mangel haben ihre Ursachen einerseits in den mangelhaften Unterdruckbedingungen bei Verfahren, die na ch dem Injektorprinzip arbeiten, so daß nur eine begrenzte Luftmenge angesaugt werden kann, zum anderen muß bei Druckschlagmaschinen das Lockerungsgas in gesonderten Einrichtungen unter Druck gesetzt und dann dem zu verschäumenden Medium in speziellen strömungstechnischen Vorrichtungen zugesetzt werden. Damit ist ein hoher apparativer und energetischer Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, bei denen das Gas in einem solchen Volumenverhältnis in das zu verschäumende Medium eingebracht wird, daß Volumenausbeuten von mindestens 900% erreicht werden, bei denen aber auch die Zusammenführung von Gas und zu verschäumendem Medium in solcherweise erfolgt, daß die kontinuierliche Herstellung von Lebensmittelschäumen aus fließ- und pumpfähigen Medien mit geringem technischen Aufwand und geringer Antriebsleistung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu verschäumende Medium und Gas in einem Volumenverhältnis von mindestens 1:8 einer Pumpe über getrennte Rohrleitungen zugeführt werden, wobei die Zuführung des zu verschäumenden Mediums unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt, und Medium und Gas im Bereich der Arbeitselemente der Pumpe zusammengeführt und gemischt werden.

Es hat sich überraschender Weise gezeigt, daß es möglich ist, daß die Pumpe, zum Beispiel eine Spindel- oder Drehkolbenpumpe, ohne den zusätzlichen Einbau von Klappen, Ventilen, Stellorganen usw., vorrangig Gas in hoher Volumenkonzentration ansaugt und das unter Ausnutzung der Schwerkraft parallel dazu zugeführte fließ- und pumpfähige zu verschäumende Medium praktisch nur als Schmier-und Dichtmittel dient. Der Förderdruck wird zur Realisierung der Verschäumarbeit in einer der Pumpe nachgeschalteten geeigneten Dispergiervorrichtung genutzt.

Diese Verfahrensweise läßt sich einfach dadurch realisieren, daß der Vorratsbehälter mit zu verschäumendem Medium über der Pumpe angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß sowohl dünnflüssige als auch dickflüssige Medien bei geringen Unterdrücken auch in kleiner Menge zugeführt werden können.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß das Gas über eine getrennte Leitung von der Pumpe angesaugt wird und die Zusammenführung von Gas und zu verschäumendem Medium erst in unmittelbarer Nähe des Arbeitselementes der Pumpe erfolgt.

Es ist auf diese Weise möglich, Lockerungsgas und Medium im Volumenverhältnis von mehr als 10:1 der Pumpe zuzuführen. Der an der Austrittsseite der Pumpe entstehende Druck preßt das Luft-Medium-Gemisch zur Feinverteilung des Gases im Medium und damit zur Erzeugung eines stabilen Schaumes durch eine Dispergiervorrichtung. Mit diesem Prinzip entfällt der bei Druckanschlagmaschinen beschriebene zusätzliche Energieaufwand zur Erzeugung des separaten Gasdruckes von 0,10...0,98N/mm². Die Regulierung des Durchsatzes erfolgt durch Änderung der Drehzahl der Pumpe und durch die manuell oder automatisch geregelte Ventileinstellung in den Zuführleitungen von Gas und Medium.

Die so entstehenden Schäume sind von guter Stabilität und Qualität und können mit hoher Volumenausbeute hergestellt werden.

Die Erfindung soll an folgendem Beispiel näher erläutert werden:

Ausführungsbeispiel

Im Behälter (1) der Abb. 1 befindet sich ein Vollei-Zucker-Gemisch (2). In der Zuführleitung (3) zur Pumpe (4) ist ein Ventil (5) angeordnet, mit dem manuell oder über einen geeigneten Regelkreis die Fördermenge eingestellt werden kann. Der Behälter (1) befindet sich unmittelbar über der Pumpe (4). Durch einen Filter (6) wird Raumluft von Schmutz- und Staubteilchen gereinigt und über eine Leitung (7) direkt der Pumpe zugeführt. Zur Regulierung der Luftmenge ist in dieser Förderleitung ebenfalls ein Ventil (8) entsprechend Ventil (5) angeordnet. Das Verhältnis des Querschnitts der Luftleitung zu dem der Volleizuleitung beträgt 3 zu 1. Durch Motor (9) und Regelgetriebe (10) wird die Pumpe (4) angetrieben. Eine Überdimensionierung der Pumpe hat zur Folge, daß die Nenndrehzahl erheblich unterschritten werden kann, wodurch die Lebensdauer erhöht wird. Unmittelbar der Pumpe (4) nachgeordnet ist ein Dispergierrohr (11), das gleichzeitig als Zuführorgan zu einer Verarbeitungsmaschine (12) ausgeführt sein kann.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschaum aus fließ- und pumpfähigen Medien, wie Vollei-Zucker-Gemischen, Eiweißlösungen oder Sahneerzeugnissen, und einem Gas, wie Luft oder Stickstoff, bei dem das zu verschäumende Medium und Gas einer Pumpe zugeführt werden und das Medium-Gas-Gemisch mit einem Druck von 0,19...0,98 N/mm² von der Pumpe in eine Dispergiervorrichtung gefördert und dort verschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verschäumende Medium und Gas in einem Volumenverhältnis von mindestens 1:8 der Pumpe über getrennte Rohrleitungen zugeführt werden, wobei die Zuführung des zu verschäumenden Mediums unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt, und Medium und Gas im Bereich der Arbeitselemente der Pumpe zusammengeführt und gemischt werden.