DE10055317A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anreichern von Pulver mit Fettkomponenten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anreichern von Pulvern mit Fettkomponenten oder Substanzen mit fettähnlichen Eigenschaften. Erfindungsgemäß werden die pulverförmigen Feststoffe mittels einer mechanischen Mischvorrichtung fluidisiert, wobei in einen Mischbehälter 1 eingebrachte Feststoffpartikel 2 durch ein Mischwerkzeug 3 derart vereinzelt werden, daß in einem vorbestimmten Fluidbereich des Mischbehälters 1 eine geringere Berührungswahrscheinlichkeit zwischen den Feststoffpartikeln 2 vorliegt als in dem verbleibenden Bereich des Mischbehälters 1. Aus einer Düsenanordnung 4 wird Heißfett als erhitzte Fetttröpfchen 8 auf die Feststoffpartikel 2 des vorbestimmten Fluidbereichs aufgesprüht, bis ein vorbestimmter Beladungszustand mit Fett erreicht ist, wobei das erzeugte Fettaerosol auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die auf die Feststoffpartikel 2 auftreffenden Fetttröpfchen 8 beim Eindringen des Fetts in die Feststoffpartikel oder beim Anlagern des Fetts an der Partikeloberfläche noch ausreichend flüssig sind und das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen 8 mindestens 3 mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Partikel ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anreichern von Pulvern mit Fettkomponenten oder Substanzen mit fettähnlichen Eigenschaften, wobei nachfolgend unter Anreichern sowohl das Einbringen der Fettkomponen­ ten in die Pulverpartikel als auch das Umhüllen der Pulverpartikel mit Fettkom­ ponenten verstanden wird.

Das Anreichern von Pulverpartikeln mit Fett ist insbesondere aus der Lebens­ mitteltechnologie bekannt. So werden z. B. Trockensuppen oder Trockensoßen mit Fettkomponenten angereichert. Dazu wird in einem Feststoffmischer das Fett mittels einer Dosiervorrichtung zugegeben. Im Mischer, in dem die Benetzung der Pulverpartikel mit dem Fett erfolgt, ist häufig ein schnell rotierender Messer­ kopf angeordnet, der die bei der Benetzung auftretenden Klumpen zerteilt. Bei diesem Verfahren entstehen Produkte mit technologisch ungünstigen Rieselei­ genschaften. Weiterhin weisen die Produkte auch eine verminderte Wasserlös­ lichkeit auf, was insbesondere bei den bereits erwähnten Trockensuppen und - soßen von Nachteil ist. Durch die mechanische Zerteilung der Klumpen entstehen Partikel unterschiedlicher Größe, was ebenfalls zu unterschiedlichem und daher nicht erwünschtem Auflösungsverhalten führt. Wenn die Messer des rotiecenden Messerkopfs die Klumpen zerteilen, erfolgt auch eine Verdichtung der Substanz, die gleichfalls einen negativen Einfluß auf die Löslichkeit haben kann.

In dem Dokument DE 31 35 867 wird ein Verfahren zum Umhüllen von Lebens­ mittelsubstanzen beschrieben. Dazu wird Fett in einem Lösungsmittel gelöst, die zu umhüllende Substanz, wie z. B. Salze, Gewürze, Genußsäuren, Backzusätze, Zusätze für Fleischerzeugnisse, zugemischt und anschließend das Lösungsmit­ tel durch Anlegen von Vakuum abgezogen.

Dem Fachmann ist klar, daß durch den Zusatz von Lösungsmitteln die mit Fett anzureichernden Substanzen Veränderungen unterliegen, d. h., daß sich die lebensmitteltechnischen Eigenschaften der Substanzen verschlechtern können. Es gibt auch lebensmitteltechnische Prozesse, bei denen der Einsatz von Lö­ sungsmitteln generell unerwünscht ist.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, das Anreichern von pulverförmigen Sub­ stanzen mit Fettkomponenten zumindest hinsichtlich Löslichkeit und Rieselfähig­ keit zu verbessern. Insbesondere sollen beim Anreichern keine Lösungsmittel verwendet werden.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und mit einer Vorrich­ tung nach Anspruch 8 gelöst.

Erfindungsgemäß werden pulverförmige Feststoffe mittels einer mechanischen Mischvorrichtung fluidisiert, wobei die Feststoffpartikel derart vereinzelt werden, daß zumindest in einem vorbestimmten Fluidbereich des Mischbehälters eine geringere Berührungswahrscheinlichkeit zwischen den Feststoffpartikeln vorliegt. In diesen Fluidbereich wird erhitztes Fett gesprüht, bis ein vorbestimmter Bela­ dungszustand der Feststoffpartikel mit Fett erreicht ist. Es ist für den Fachmann klar, daß die Größe und die Lage des vorbestimmten Fluidbereichs, in dem die Feststoffpartikel hinreichend vereinzelt vorliegen, von unterschiedlichen Be­ triebsparametern beeinflußt werden, wie z. B. von den Mischeigenschaften der Mischvorrichtung, deren Füllungsgrad oder den Feststoffeigenschaften. Zur Er­ läuterung sei noch erwähnt, daß durch den Mischvorgang ständig Partikel in den vorbestimmten Fluidbereich eingetragen und ausgetragen werden. Es gehört zur technischen Lehre der Erfindung, daß ein Aerosol aus Luft oder einem anderen Gas oder Gasgemisch und fein verteilter Fettkomponente erzeugt wird, wobei das erhitzte Fettaerosol eine Temperatur aufweist, bei der die auf die Feststoff­ partikel auftreffenden Fetttröpfchen beim Eindringen des Fetts in das Partikel oder beim Anlagern des Fetts an der Partikeloberfläche noch ausreichend flüssig sind. Auch hier ist für den Fachmann klar, daß die Höhe der Temperatur nicht konkret angegeben werden kann, da die optimale Temperatur von verschiede­ nen Prozeßparametern abhängt, wie z. B. von der Viskosität und dem Schmelz­ punkt des Fetts und von den Wärmeübergängen zwischen dem flüssigen Fett, der pulverförmigen Substanz und der umgebenden Atmosphäre. Einem Fach­ mann für Lebensmitteltechnologie ist es jedoch durch wenige Versuche möglich, bei Kenntnis der erfindungsgemäßen technischen Lehre, für ein vorbestimmtes Pulver und ein vorbestimmtes Fett die optimale Verarbeitungstemperatur zu er­ mitteln. Zur erfindungsgemäßen technischen Lehre gehört ebenfalls, daß das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen mindestens 3mal kleiner als das Durch­ schnittsvolumen der anzureichernden Partikel ist. Durch diese Maßnahme wird eine Überladung des Partikels mit Fett vermieden und somit auch eine wesentli­ che Ursache für die Klumpenbildung ausgeschlossen.

Pulverförmige Feststoffe, die nach der erfindungsgemäßen Lehre mit Fett bela­ den worden sind, weisen eine sehr gute Löslichkeit auf, was für Trockensuppen und -soßen von besonderem Vorteil ist. Weiterhin wird auch die Rieselfähigkeit verbessert, so daß die Anreicherungsprodukte besser dosierbar sind. Zusätzlich wurde festgestellt, daß insbesondere die Substanzen für Trockensuppen und - soßen eine gleichmäßigere Färbung aufweisen. Solche optischen Eigenschaften werden in der Lebensmitteltechnologie als verbesserte Produkteigenschaften . bewertet und daher angestrebt.

Abschließend ist anzumerken, daß die beanspruchte technische Lehre keines­ falls auf die Lebensmitteltechnologie beschränkt ist. Mit diesem Verfahren können z. B. auch medizinische Wirkstoffe mit Fettsubstanzen oder mit fettähnlichen Substanzen beladen werden.

Nach Anspruch 2 ist das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen mindestens 10mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Partikel. Damit werden die vor­ stehend erwähnten positiven Produkteigenschaften noch erheblich verbessert.

Nach Anspruch 3 werden die Fetttröpfchen während des Sprühvorganges mit einem erhitzten Gas oder Gasgemisch vermischt. Dadurch wird eine intensive Verwirbelung der Fetttröpfchen mit den Partikeln und durch die Wärmewirkung im Sprühbereich eine geringere Viskosität des Fetts erzielt, wobei ein bessere Benetzung und Durchdringung der Oberfläche der Partikel bewirkt wird.

Nach Anspruch 4 werden die Fetttröpfchen mit erhitzter Luft vermischt. Luft wird vorzugsweise dann verwendet, wenn z. B. keine Oxidationsgefahr besteht, da Luft das kostengünstigste Gasgemisch ist, das zudem nicht zusätzlich aus dem Mischer entsorgt werden muß.

Nach Anspruch 5 erfolgt die Vermischung eines Gasgemisches und Luft oder eines speziellen Gases mit Fetttröpfchen mittels einer Zweistoff-Düse. Die Zwei­ stoff-Düse ist für diesen Verfahrensschritt besonders geeignet, da mit diesem Düsensystem verschiedene Parameter, wie z. B. Durchsatz, Tröpfchengröße und Sprühgeometrie, sehr genau eingestellt werden können. Für den Fachmann ist klar, daß auch mehrere Zweistoff-Düsen einsetzbar sind, wenn die geometri­ schen Abmessungen der Mischvorrichtung daran angepaßt sind.

Nach Anspruch 6 sind die Zuleitungen der Zweistoff-Düse geregelt beheizbar, wodurch die Tröpfchengröße sehr genau einstellbar ist.

Nach Anspruch 7 werden die Feststoffpartikel erwärmt. Diese Maßnahme wird dann angewendet, wenn z. B. der pulverförmige Feststoff in einer Mischphase, die der Phase der Fettbeladung zeitlich vorgelagert ist, auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden soll, um die Fettbeladungsfähigkeit der Partikel zu verbessern. Die Erwärmung der Partikel kann z. B. durch Wärmekontakt erfol­ gen, wenn die Partikel mit der erhitzten Behälterwand der Mischvorrichtung in Berührung gelangen.

Nach Anspruch 8 wird eine Vorrichtung zum Anreichern von pulverförmigen Feststoffen mit Fett- oder fettähnlichen Komponenten mit nachfolgenden Merk­ malen bereitgestellt: Eine Mischvorrichtung, die geeignet ist, die pulverförmigen Feststoffe auf eine Weise zu fluidisieren, daß zumindest in einem vorbestimmten Fluidbereich des Mischraums die Feststoffpartikel derart vereinzelt werden, daß die Feststoffpartikel eine geringere Berührungswahrscheinlichkeit zueinander aufweisen als in dem verbleibenden Mischraum. Es ist für den Fachmann klar, daß in einem Mischraum immer Bereiche vorliegen, in denen die Durchschnitts­ werte der Partikelabstände unterschiedlich sind. Im vorliegenden Fall ist daher die Mischvorrichtung so auszuführen und zu betreiben, daß sich beim Mischen ein vorbestimmter Fluidbereich ausbildet, in dem die Teilchen ausreichend ver­ einzelt sind. Die räumliche Lage dieses Bereichs in der Mischvorrichtung muß technologisch definiert sein, damit das mittels einer Sprühvorrichtung versprühte Heißfett im wesentlichen nur auf die fluidisierten Feststoffpartikel des vorbe­ stimmten Fluidbereichs auftrifft. Es ist weiterhin erforderlich, daß die Sprühvor­ richtung so eingestellt wird, daß das erzeugte Fettaerosol eine Temperatur auf­ weist, bei der die auf die Feststoffpartikel auftreffenden Fetttröpfchen beim Ein­ dringen in das Partikel oder beim Anlagern an die Partikeloberfläche noch aus­ reichend niedrigviskos sind und somit vollständig in die Partikel eindringen oder sich gleichmäßig anlagern können. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen mindestens 3mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Partikel ist.

Nach Anspruch 9 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung insofern weitergebil­ det, daß die Fetttröpfchengröße so eingestellt ist, das ihr Durchschnittsvolumen mindestens 10mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Feststoffpartikel ist.

Nach Anspruch 10 ist eine Gasaustragvorrichtung vorgesehen, die ein erhitztes Gas oder Gasgemisch so austrägt, daß die Fetttröpfchen mit dem erhitzten Gas oder Gasgemisch intensiv vermischt werden.

Nach Anspruch 11 bilden die Sprühvorrichtung für das Fett und die Gasaustrag­ vorrichtung für das Gas oder Gasgemisch eine Zweistoff-Düse.

Nach Anspruch 12 sind die Zuleitungen für die Zweistoffdüse beheizbar.

Nach Anspruch 13 ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, um die Feststoffpartikel im Mischbehälter durch Wärmekontakt zu erhitzen, wobei nach Anspruch 14 die Heizvorrichtung innerhalb der Mischvorrichtung angeordnet ist und nach An­ spruch 15 die Heizvorrichtung die Mischbehälterwand der Mischvorrichtung er­ hitzt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbin­ dung mit einer schematischen Zeichnung näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung im Querschnitt.

Nachfolgend werden gleichzeitig das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vor­ richtung nach Anspruch 8 beschrieben.

In einem zylinderförmigen Mischbehälter 1 befinden sich eingebrachte Feststoff­ partikel 2, die mittels eines sich in Pfeilrichtung A drehenden Mischwerkzeugs 3 fluidisiert werden. Mit Bezugszeichen 4 ist eine beheizte Zweistoffdüse mit Kegelstrahl-Charakteristik bezeichnet, aus der auf eine Temperatur von 100 bis 160°C erhitzte Fetttröpfchen 8 und auf 160°C erhitzte Luft austreten. Eine zur Drehachse des Mischwerkzeugs 3 gerichtete Hauptachse eines ausgebildeten Sprühkegels 5 ist mit Bezugszeichen 6 bezeichnet. Die Mischvorrichtung ist ausgelegt und wird so betrieben, daß innerhalb eines vorbestimmten Raumbe­ reichs des Mischbehälters, der im vorliegenden Beispiel mit dem Volumen des Sprühkegels 5 technologisch weitgehend in Übereinstimmung gebracht ist, die Feststoffpartikel 2 derart fluidisiert sind und einen Fluidbereich ausbilden, daß die Wahrscheinlichkeit einer gegenseitigen Berührung der Feststoffpartikel we­ sentlich geringer ist als in dem verbleibenden Raumbereich des Mischbehälters. Die Feststoffpartikel 2 werden durch das Mischwerkzeug 3 in eine Flugbahn 7 gedrängt, die senkrecht zur Hauptachse 6 des Sprühkegels 5 verläuft. Wenn die Feststoffpartikel 2 in den Sprühkegel 5 eintreten, treffen die Fetttröpfchen 8 mit einer hohen Ausströmgeschwindigkeit auf die Feststoffpartikel 2 auf. Je nach Beschaffenheit des Fetts und der Feststoffpartikel dringt das Fett vorwiegend in die Partikel ein oder lagert sich an der Oberfläche der Feststoffpartikel an. Im vorliegenden Beispiel ist das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen minde­ stens 10mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Partikel. Die Fettbeladung wird zweckentsprechend über die Sprühdauer gesteuert.

Claims (15)

1. Verfahren zum Anreichern von pulverförmigen Feststoffen mit Fett- oder fett­ ähnlichen Komponenten, wobei nachfolgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:

• - mechanisches Fluidisieren der pulverförmigen Feststoffe mittels einer mecha­ nischen Mischvorrichtung, wobei in einen Mischbehälter (1) eingebrachte Fest­ stoffpartikel (2) durch ein Mischwerkzeug (3) derart vereinzelt werden, daß in einem vorbestimmten Fluidbereich des Mischbehälters (1) eine geringere Berüh­ rungswahrscheinlichkeit zwischen den Feststoffpartikeln (2) vorliegt als in dem verbleibenden Bereich des Mischbehälters (1),
• - Aufsprühen von Heißfett aus einer Düse (4) als erhitzte Fetttröpfchen (8) auf die fluidisierten Feststoffpartikel (2) des vorbestimmten Fluidbereichs, bis ein vorbestimmter Beladungszustand mit Fett erreicht ist, wobei
• - das erzeugte Fettaerosol auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die auf die Feststoffpartikel (2) auftreffenden Fetttröpfchen (8) beim Eindringen des Fetts in die Feststoffpartikel oder beim Anlagern der Fetts an der Partikeloberfläche noch ausreichend flüssig sind und.
• - das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen (8) mindestens 3mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Partikel ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durch­ schnittsvolumen der Fetttröpfchen (8) mindestens 10mal kleiner als das Durch­ schnittsvolumen der Partikel ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fetttröpfchen während des Sprühvorganges mit einem erhitzten Gas oder Gas­ gemisch vermischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fetttröpfchen (8) während des Sprühvorganges mit erhitzter Luft vermischt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermi­ schung der Fetttröpfchen (8) mit einem erhitzten Gas oder Gasgemisch mittels einer Zweistoff-Düse (4) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen der Zweistoff-Düse geregelt beheizbar sind.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffpartikel (8) in der Mischvorrichtung erhitzt werden.

8. Vorrichtung zum Anreichern von pulverförmigen Feststoffen mit Fett- oder fettähnlichen Komponenten mit nachfolgenden Merkmalen:

• - eine Mischvorrichtung, die geeignet ist, die pulverförmigen Feststoffe derart zu fluidisieren, daß zumindest in einem vorbestimmten Fluidbereich des Mischbe­ hälters (1) eine geringere Berührungswahrscheinlichkeit zwischen den Feststoff­ partikeln (2) vorliegt als in dem verbleibenden Bereich des Mischbehälters (1)
• - eine Sprühvorrichtung (4) zum Aufsprühen von erhitztem Fett auf die fluidisier­ ten Feststoffpartikel (2) des vorbestimmten Fluidbereichs, wobei
• - das eingesprühte Fettaerosol eine Temperatur aufweist, bei der die auf die Feststoffpartikel (2) auftreffenden Fetttröpfchen (8) beim Eindringen des Fetts in die Partikel oder beim Anlagern der Fetts an die Partikeloberfläche noch ausrei­ chend niedrigviskos sind und
• - das Durchschnittsvolumen der Fetttröpfchen (8) mindestens 3mal kleiner als das Durchschnittsvolumen der Partikel (2) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Durch­ schnittsvolumen der Fetttröpfchen (8) mindestens 10mal kleiner als das Durch­ schnittsvolumen der Partikel (2) ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasaustragvorrichtung vorgesehen ist, die ein erhitztes Gas oder Gasge­ misch so austrägt, daß die Fetttröpfchen (8) mit dem erhitzten Gas oder Gasge­ misch intensiv vermischt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüh­ vorrichtung für das Fett und die Gasaustragvorrichtung für das Gas oder Gas­ gemisch eine Zweistoff-Düse (4) bilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitun­ gen für die Zweistoff-Düse (4) beheizbar sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, um die Feststoffpartikel (2) durch Kontak­ terwärmung zu erhitzen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvor­ richtung innerhalb der Mischvorrichtung angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvor­ richtung den Mischbehälter (1) der Mischvorrichtung erhitzt.