DE1278168B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schmelzkaese - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES #l# PATENTAMT Int. Cl.:

AUSLEGESCHRIFT

AOIj

Deutsche Kl.: 45 g-27/04

Nummer: 1278 168

Aktenzeichen: P 12 78 168.9-23 (St 23237)

Anmeldetag: 21 Januar 1965

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schmelzkäse, bei dem Rohkäse zerkleinert und der zerkleinerte Rohkäse durch Einbringen von Heizdampf in diesen erwärmt wird, und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, bestehend aus einem oben mit einem Deckel verschließbaren und mit Einlassen für Heizdampf versehenen Schmelzkessel, in dem eine rotierend angetriebene, zentral im Schmelzkessel angeordnete vertikale Welle vorgesehen ist, mit der Werkzeuge drehfest verbunden sind, die gegenüber ihrer Umlaufrichtung angestellt sind.

Alle bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen gehen von der angeblichen Notwendigkeit aus, für die Rohware einen Vorzerkleinerer vorzusehen. Die Beschaffenheit des zur Herstellung von Schmelzkäse verwendeten Naturkäses ist im Durchschnitt zähfest bis hart und an den Randzonen äußerst hart. Im günstigsten Fall hat die Rohware die Größe von kantigen oder runden Brotlaiben und ein Gewicht ao von etwa 4 kg. Darüber hinaus finden aber auch radgroße Käse von 60 bis 80 kg Gewicht und auch tonnenförmige von etwa 20 kg Gewicht Verwendung.

Bisher war es erforderlich gewesen, diese Rohware vorzubrechen, um sie überhaupt einem Vorzerkleinerer zuführen zu können. Da in der Regel die durch diesen erzielte Feinheit der Rohware für eine Schmelzung noch nicht ausreichend war, wurde das vorzerkleinerte Gut noch durch eine Feinstzerkleinerungsanlage, z. B. einen Walzenstuhl, geführt. Das damit erreichte Produkt ist fast pastös und erst jetzt schmelzbar. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß beim Schmelzen von gröberem Rohkäse die größeren Teile desselben nicht vollständig schmelzen und in dem geschmolzenen Endprodukt sogenannte Spickel bilden, deren Aussehen dunkler und glasiger ist als das der Masse jenes Schmelzkäses, der aus vollständig geschmolzenen Rohkäseteilchen besteht.

Letzteres ist somit nicht nur vom Optischen her nicht einwandfrei, sondern es erfährt zusätzlich eine bakteriologisch negative Beeinflussung, da die Spickel nicht restlos aufgeschlossen sind.

Die Schmelzzeiten können zur Auflösung dieser Teilchen nicht willkürlich verlängert werden, da dann das Eiweißgefüge des Käses negativ beeinflußt werden kann, und lange Schmelzzeiten darüber hinaus unwirtschaftlich sind.

Deshalb wurde bisher der vorherigen, getrennten Zerkleinerung und Aufbereitung des Rohkäses, bevor dieser dem eigentlichen Schmelzprozeß zugeführt wurde, besondere Aufmerksamkeit gewidmet.

Der entsprechend vorbereitete Käse gelangte dann Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schmelzkäse

Anmelder:

A. Stephan u. Söhne, 3250 Hameln

Als Erfinder benannt:

Fritz Otto,

Friedrich Wilhelm Renz, 3250 Hameln

schließlich in einen Schmelzkessel, in dem langsam umlaufende Rührwerkzeuge zur Bewegung der Schmelzmasse vorgesehen waren. Die normale Schmelzdauer mit HiKe dieser bekannten Vorrichtungen beträgt in der Regel 10 bis 20 Minuten. In der Fettstufe überdurchschnittlich eingestellte Sorten müssen die doppelte Zeit bearbeitet werden oder aber zusätzlich und separat durch einen Homogenisator laufen, um den Qualitätsanforderungen zu genügen.

Bei einer vorbekannten Ausführungsform wird der Käse zuerst einer Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt, die aus einem hydraulisch zu betätigenden Preßstempel und einer Reibscheibe besteht. Letztere soll den auf ihre Oberfläche gepreßten Käse zerreiben und durch an ihrem Umfang vorgesehene Spalte in einen Schmelzbehälter abgeben. In letzterem laufen Rührwerkzeuge um, während die Erhitzung des Käses über eine indirekte Beheizung erfolgt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Herstellen von Schmelzkäse gelangt die bereits vorzerkleinerte Rohware über einen vom Schmelzzylinder separat gehaltenen Vorzerkleinerer in den Schmelzraum. Die Zugabe der notwendigen Substanzen erfolgt über ein auf der Anlage montiertes, jedoch ebenfalls separat vom Schmelzzylinder gehaltenes Dosiergerät. Die Umwälzung und Bewegung der Masse zum Auslauf hin geschieht durch eine Förderschnecke. Während des Transportes wird Dampf eingeblasen und somit die Schmelzung eingeleitet. Die als Schnecke ausgebildeten Werkzeuge dienen lediglich zur Fortbewegung des Gutes und weisen demgemäß nur eine langsame Tourenzahl auf.

Die Nachteile einer getrennten Aufbereitung des Käses in einem Schneidwolf, einem Walzenstuhl und einem Schmelzkessel liegen auf der Hand. Diese Aggregate erfordern einen verhältnismäßig hohen konstruktiven Aufwand, einen großflächigen Raum zur Aufstellung und infolge ihrer drei gesonderten, auf-

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einander folgenden Arbeitsgänge insgesamt auch eine verhältnismäßig lange Arbeitsdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu entwickeln, mit deren Hilfe die Aufbereitungszeit und dadurch die Herstellungskosten durch Vergrößerung der Maschinenkapazität wesentlich verringert werden könnten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen von Schmelzkäse, bei dem Rohkäse zerkleinert und der zerkleinerte Rohkäse durch Einbringen von Heizdampf in diesen erwärmt wird, dadurch gelöst, daß die Erwärmung gleichzeitig mit oder kurzzeitig nach dem Zerkleinerungsbeginn erfolgt. Die Aufbereitung des Rohkäses und das Schmelzen desselben erfolgen also unter Erwärmung in einem einzigen Arbeitsgang und in einer einzigen Vorrichtung.

Eine besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem oben mit einem Deckel verschließbaren und mit Einlassen für Heizdampf versehenen Schmelzkessel, in dem eine rotierend angetriebene, zentral im Schmelzkessel angeordnete vertikale Welle vorgesehen ist, mit der Werkzeuge drehfest verbunden sind, die gegenüber ihrer Umlaufrichtung angestellt sind. Als erfinderisch wird dabei angesehen, daß die Welle mit einer Drehzahl von 500 bis 3000 U/min umläuft, die Werkzeuge sich etwa radial von der Welle erstrecken und in Umlaufrichtung derart angestellt sind, daß ihre Vorderkante oberhalb der Hinterkante liegt.

Eine besonders intensive Umwälzung des Gutes ist dann gewährleistet, wenn die Werkzeuge mit der sie tragenden Welle einen dem Boden des Schmelzkessels zugewandten Winkel von weniger als 90° bilden.

Eine weitere Förderung der Umwälzung des Behälterinhaltes läßt sich durch einen an sich bekannten, im Deckel des Schmelzkessels dreh- und feststellbar gelagerten Transportflügel erzielen, der in dichtem Abstand an der Wandung des Schmelzkessels vorbeistreicht.

Eine schnelle Erwärmung des Käses wird erreicht, wenn die Austrittskanäle für den Dampf in an sich bekannter Weise durch die Wandung des Schmelzkessels führen. Eine wesentliche Verkürzung der Aufheizzeit wird jedoch dann erreicht, wenn die Austrittskanäle für den Dampf durch den Boden des Schmelzkessels führen. Dabei sind als Austrittskanäle für den Dampf zweckmäßig radiale Nuten auf der Unterseite einer dicht auf der Innenseite des Bodens des Schmelzkessels aufgesetzten Verteilerscheibe vorgesehen, wobei die Nuten von einer gemeinsamen, an einer axialen Dampfzuführung angeschlossenen Ausnehmung in der Unterseite der Verteilerscheibe ausgehen.

In einer vorteilhaften Ausbildung trägt der Schmelzkessel einen an sich bekannten Heiz- bzw. Kühlmantel.

Das Arbeiten mit der neuen Maschine kann namentlich dann exakt und wirtschaftlich erfolgen, wenn in an sich bekannter Weise in den Schmelzkessel ein Wärmefühler ragt, der auch zur Steuerung der Maschine herangezogen werden kann.

Zusätzlich ist es empfehlenswert, in bekannter Weise für den Schmelzkessel, vorzugsweise auf seinem Deckel, eine an sich bekannte Evakuierungsvorrichtung vorzusehen.

In einer vollkommenen Ausführungsform weist in bekannter Weise der Boden des Schmelzkessels eine an sich bekannte und verschließbare Entleerungsöffnung auf, die an einer zu einer Füllmaschine fördernden Pumpe anschließbar ist.

Die Bedienung der Vorrichtung wird erleichtert, wenn der Schmelzkessel in bekannter Weise in einem ίο Rahmen kipp- und feststellbar gelagert ist.

An Hand der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung erläutert.

F i g. 1 zeigt einen durch einen Deckel 1 mit Hilfe eines Verschlußknebels 23 dicht verschließbaren aufrechtstehenden Schmelzkessel 2, der um eine Achse 4 kippbar in einem Gestell 3 gelagert ist. Der Schmelzkessel ist in seinen verschiedenen Kippstellungen durch einen Handhebel 5 stufenlos feststellbar. Auf den Boden 6 ist eine Verteilerscheibe 7 dicht aufgesetzt, die auf der Unterseite eine Ausnehmung 8 aufweist. In diese mündet eine zur Verteilerscheibe 7 axiale Dampfzuführung 9, während sie an ihrer unteren Randfläche nutenartige und radial oder etwa radial gerichtete Austrittskanäle 10 verhältnismäßig engen Querschnitts aufweist (Fig. 2).

Zentrisch im Schmelzkessel 2 ist eine schnell umlaufende vertikale Welle 11 eines Motors 25 angeordnet, die Schneid- oder Mischwerkzeuge 12 trägt. Letztere liegen verhältnismäßig dicht über dem Boden 6 und sind in Umlaufrichtung angestellt. Im Ausführungsbeispiel sind sie außerdem in Richtung zur Wandung des Schmelzkessels 2 geneigt. Gemäß Fig. 3 weisen sie Sichelform auf.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist der Deckel 1 bei 24 angelenkt und trägt an seiner Unterseite einen Transportflügel 13, der durch eine Handkurbel 14 oder auch durch einen Motor 15 in Umlauf versetzt oder auch festgestellt werden kann. Außerdem ist aus F i g. 1 zu ersehen, daß der Schmelzkessel 2 mit einem Heiz- bzw. Kühlmantel 16 versehen ist und einen Wärmefühler 17 in Form eines Thermometers und/oder eines Thermostaten trägt. Auf den Deckel 1 ist eine Evakuiervorrichtung 18 montiert. Mit ihrer Hilfe kann die in vielen kleinen Hohlräumen des Schmelzgutes eingeschlossene Luft leicht abgeführt werden. Mit 26 ist ein Schalterkasten bezeichnet.

In F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform dargestellt. Danach weist der Boden 6 eine mit einem Schnellverschluß 19 versehene Entleerungsöffnung 20 auf, die sich über eine Pumpe 21 an eine nicht dargestellte Füllmaschine anschließen läßt. Schließlich kann die Vorrichtung nach der Erfindung mit einem Wasseranschluß 22 ausgestattet sein. Der zu verarbeitende Naturkäse wird, gegebenenfalls zugleich mit den erforderlichen Zutaten, in den Schmelzkessel2 gefüllt, worauf der Deckeil dicht verschlossen wird. Versetzt man nunmehr die Welle 11 in schnelle Umdrehung, so wird das aufgegebene Gut gegen den Boden 6 des Schmelzkessels 2 gepreßt, von hier aus an der Wand hochgeführt, von wo es dann unter dem Einfluß des nachdrängenden Gutes in den Werkzeugbereich zurückfällt. Dieser Vorgang kann durch den Transportflügel 13 den jeweiligen Wünschen und Verhältnissen entsprechend gesteuert werden.

Während des Betriebes der Vorrichtung kann der Transportflügel 13 leer mit dem durch die Werkzeuge 12 in Umlauf gesetzten Gut umlaufen. Soll der

Mischeffekt jedoch verstärkt werden, so kann der Transportflügel 13 mit Hilfe der Handkurbel 14 oder aber über den Motor 15 zusätzlich in Umdrehung versetzt oder mit der Handkurbel 14 festgehalten werden. Dadurch wird die zu verarbeitende Masse von der Behälterwandung weg zur Mitte des Schmelzkessels 2 bewegt und den Werkzeugen 12 zugeführt.

Gleichzeitig mit dem Zerkleinerungsvorgang oder je nach den Verhältnissen auch etwas später kann durch die Austrittskanäle 10 Dampf in den Schmelzkessel und damit in das Gut eingeführt werden. Dadurch wird praktisch noch während des Zerkleinerns das Schmelzen des Gutes bewirkt. Dieser Vorgang läßt sich durch eine zusätzliche Wärmezufuhr aus dem Heizmantel 16 unterstützen. Der dem Schmelzkessel 2 zugeführte Dampf kann das vorhandene Vakuum aufheben oder aber, wiederum je nach den gewählten Voraussetzungen, im Schmelzkessel einen Überdruck erzeugen. Unter den letzte- ao ren Verhältnissen sind verhältnismäßig hohe Temperaturen erreichbar, wie sie zum Erreichen einer Sterilisation erwünscht bzw. sogar erforderlich sind. Um diese Temperaturen jedoch nach dem Schmelzvorgang wieder herabsetzen zu können, kann man as durch den Wasseranschluß 22 Kühlwasser zuführen und/oder den Behälterinhalt der Wirkung eines in den Mantel 16 einzuführenden Kühlmittels unterwerfen.

Das ganze Verfahren wird somit in einem einzigen Arbeitsgang in einer einzigen Maschine und in einer kurzen Zeitspanne von nur noch 3 Minuten durchgeführt. Das fertige Gut läßt sich entweder durch Kippen des Schmelzkessels 2 bei geöffnetem Deckel 1 oder aber durch die Entleerungsöffnung 20 nach Lösen des Schnellverschlusses 19 entleeren.

Neben der starken Reduzierung der Herstellungszeit wurde gleichzeitig eine große Reduzierung des Raumbedarfs erreicht, der nur noch etwa dem zwanzigsten Teil des für eine derartige Vorrichtung bisher erforderlichen Platzes entspricht.

Zu diesen Vorteilen kommt noch eine mit den bisherigen Maschinen nur schwer oder gar nicht zu erzielende Homogenität des fertig verarbeiteten Gutes, das auf Grund der extrem kurzen Aufbereitungszeit zusätzlich noch eine bakteriologisch bessere Qualität als die herkömmlichen Waren aufweist. Wesentlich für diese erzielten Vorteile sind die hohen Umdrehungszahlen der Werkzeuge, die bis zu 3000 U/min betragen können. Dabei führt der An-Stellwinkel der Werkzeuge zu einer zusätzlichen, gegen den Boden 6 des Schmelzkessels 2 gerichteten Druckwirkung, durch die das in dem Schmelzkessel zirkulierende Gut im Zentrum gegen den Boden beschleunigt wird. Diese Anordnung hat, abgesehen von der Erhöhung der Umwälzgeschwindigkeit und somit der Verbesserung des Wirkungsgrades bezüglich der Gleichmäßigkeit des Gutes, den besonderen Vorteil, daß das zu schmelzende Gut intensiver und unter höherer Geschwindigkeit an den Boden 6 des Schmelzkessels 2 angeordneten Austrittskanälen 10 für den Heizdampf vorbeigeführt wird.

Ähnlich gestaltete Werkzeuge haben sich auch bereits in Kuttern für Fleisch od. dgl. bewährt.

Die neuartige Dampfzufuhr bewirkt eine weitere Herabsetzung der Aufbereitungszeit. Bei den vorbekannten Ausführungsformen wird der Heizdampf in der Regel durch den Deckel eingeblasen, wobei er nur wenig oder gar nicht in die zu schmelzende Masse eindringt. Ein amerikanischer Lösungsvorschlag enthält die Anregung, den Heizdampf von oben über Düsen in Furchen einzublasen, die durch vertikal angeordnete, auf einer Kreisbahn umlaufende Werkzeuge in der Käsemasse gezogen werden. Zwar gelangt der Heizdampf bei dieser Lösung bereits tiefer in die Käsemasse hinein, gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch wird der Dampf zum direkten Wärmeaustausch von unten direkt in die Käsemasse eingeblasen, um auf diese schockartig zu wirken und dadurch ihre Schmelzgeschwindigkeit zusätzlich zu erhöhen. Da der Heizdampf hierbei die Käsemasse von unten nach oben durchströmt, kann er seine Wärme vollständig abgeben. Es ist auch ersichtlich, daß der Wärmeaustausch und damit die Schmelzgeschwindigkeit um so größer ist, je schneller und intensiver die zu schmelzende Masse an dem Dampfstrahl vorbeigeführt wird.

Diese letzte Erkenntnis hat auch dazu geführt, die Austrittskanäle gemäß der Erfindung durch radiale Nuten zu bilden, die vom Mittelpunkt der Verteilerscheibe? ausgehen. Hierdurch kann der austretende Dampf die sich im Umlauf befindende Masse auf Grund seiner Ausströmenergie zusätzlich beschleunigen und somit die oben geschilderten Vorteile weiterhin erhöhen.

Versuchen haben ergeben, daß die durch diese Anordnung erzielbare direkte Wärmeübertragung so groß ist, daß ihr gegenüber der Effekt der mit Hilfe eines Heizmantels erzielten indirekten Wärmeübertragung vernachlässigbar klein ist. Durch das Weglassen eines derartigen Mantels kann daher die Vorrichtung weiterhin verbilligt werden.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schmelzkäse, bei dem Rohkäse zerkleinert und der zerkleinerte Rohkäse durch Einbringen von Heizdampf in diesen erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung gleichzeitig mit oder kurzzeitig nach dem Zerkleinerungsbeginn erfolgt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem oben mit einem Deckel verschließbaren und mit Einlassen für Heizdampf versehenen Schmelzkessel, in dem eine rotierend angetriebene, zentral im Schmelzkessel angeordnete vertikale Welle vorgesehen ist, mit der Werkzeuge drehfest verbunden sind, die gegenüber ihrer Umlaufrichtung angestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) hochtourig, vorzugsweise mit einer Drehzahl von 500 bis 3000 U/min umläuft, die Werkzeuge (12) sich etwa radial von der Welle (11) erstrecken und in Umlaufrichtung derart angestellt sind, daß ihre Vorderkante oberhalb der Hinterkante liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (12) mit der sie tragenden Welle (11) einen dem Boden (6) des Schmelzkessels (2) zugewandten Winkel von etwas weniger als 90° bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, im Deckel (1) des Schmelzkessels (2) dreh- und feststellbar gelagerten Transportflügel (13), der in dichtem Abstand an der Wandung des Schmelz-

kesseis (2) vorbeistreicht und die Umwälzung des Gutes fördert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskanäle (10) für den Dampf in an sich bekannter Weise durch die Wandung des Schmelzkessels (2) führen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittskanäle (10) für den Dampf durch den Boden (6) des Schmelzkessels (2) führen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Austrittskanäle (10) für den Dampf radiale Nuten auf der Unterseite einer dicht auf der Innenseite des Bodens (6) des Schmelzkessels (2) aufgesetzten Verteilerscheibe (7) vorgesehen sind, wobei die Nuten von einer gemeinsamen, an einer axialen Dampfzuführung (9) angeschlossenen Ausnehmung (8) in der Unterseite der Verteilerscheibe ao (7) ausgehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkessel (2) einen an sich bekannten Heiz- bzw. Kühlmantel (16) trägt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in den Schmelzkessel (2) ein Wärmefühler (17) ragt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise der Schmelzkessel (2) vorzugsweise auf seinem Deckel (1) eine an sich bekannte Evakuierungsvorrichtung (18) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise der Boden (6) des Schmelzkessels (2) eine an sich bekannte und verschließbare Entleerungsöffnung (20) aufweist, die an einer zu einer Füllmaschine fördernden Pumpe (21) anschließbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkessel (2) in bekannter Weise in einem Rahmen kipp- und feststellbar gelagert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 511683, 924295;

österreichische Patentschrift Nr. 131154;

USA.-Patentschriften Nr. 1522 794, 1523 678,
1861721, 1862563, 2591601;

Krupin »Maschinen und Apparate der Molkerei- und Milchindustrie«, Verlag Technik, Berlin 1959, S. 275, 276 und 279, 280.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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