DE19630954A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Überzügen auf biologischen und/oder chemischen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, Tiernahrung, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf biologischen und/oder chemischen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, Tiernahrungen, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen, wobei die Produkte in einen Behandlungsraum eingebracht und dort mit einem Überzugsmaterial in Kontakt gebracht werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Oberflächen von Lebensmitteln, Tiernahrungen, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen werden zur Erzielung bestimmter Eigenschaften mit Materialien behandelt. Diese Materialien bewirken technologische oder sensorische Eigenschaften. Typische Materialien sind kakaohaltige Überzüge, Zucker (auch gefärbt), Konservierungsstoffe (auch bei Rohwaren), Flüssigkeiten, farbgebende Materialien etc. Diese Überzugsmaterialien können auf verschiedene Weise auf die Produkte aufgetragen werden. So können die Produkte z. B. mit dem Überzugsmaterial bestäubt, übergossen oder getränkt werden. Es ist auch möglich, die Produkte mit dem Überzugsmaterial zu pudern oder in ein Bad des Überzugsmaterials einzutauchen. Insbesondere bei der Lebensmittelherstellung sind derartige Verfahren üblich. Bei diesen konventionellen Verfahren kommt es zu ungleichmäßigem Auftrag oder unerwünschter Tropfenbildung, so daß die beabsichtigte Wirkung nicht oder nicht in vollem Umfang erreicht wird. Häufig ist es nicht möglich, mehrere Schichten gleichmäßig kurz nacheinander aufzutragen. Manche Stoffe können auch nicht fein genug verteilt werden, da explosive Stäube entstehen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die die Herstellung von Produkten mit einem homogenen, gleichmäßigen Überzug erlauben.

Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Behandlungsraum ein homogener Nebel aus dem Überzugsmaterial und einem Intergas oder Inertgasgemisch eingestellt wird und das Produkt während der Überzugsbehandlung in dem Nebel gehalten wird.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur definierten Behandlung von Produkten, wie z. B. Lebensmitteln, Tiernahrungen, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen, durch Aufbringen von Überzugsmaterialien, insbesondere Pasten, Pulvern oder Flüssigkeiten, geschaffen.

Durch die Vernebelung werden die Überzüge wesentlich feiner und homogener als bei einfach im Behandlungsraum versprühtem Überzugsmaterial. Beim einfachen Versprühen von Überzugsmaterial entstehen Tropfen oder Agglomerate, die eine homogene Beschichtung der Produkte nicht zulassen. Im Gegensatz dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, im Behandlungsraum eine homogene, plasmaartige Atmosphäre, bestehend aus Überzugsmaterial und Inertgas, zu erzeugen. Auf diese Weise wird die gesamte Oberfläche der in dieser Atmosphäre gehaltenen Produkte homogen mit dem Überzugsmaterial in Kontakt gebracht. Dadurch kann die Produktqualität deutlich gesteigert werden, wobei insbesondere die sensorischen und technologischen Eigenschaften der Produkte verbessert werden. Es können Produkte mit speziellen Eigenschaften auf einfache Weise definiert hergestellt werden.

Erst durch die Aufrechterhaltung einer Inertgasatmosphäre im Behandlungsraum wird die Behandlung der Produkte mit einem feinen Nebel aus Überzugsmaterial ermöglicht, da bei Anwesenheit von Luft im Behandlungsraum häufig zündfähige oder selbstzündende Nebel entstehen würden.

Bei der Vernebelung des Überzugsmaterials muß darauf geachtet werden, daß im Behandlungsraum ein homogenes Zweiphasengemisch aus dem Überzugsmaterial und dem Inertgas entsteht. Hierfür werden zweckmäßigerweise Zweistoffdüsen eingesetzt, die mit dem Überzugsmaterial und dem Inertgas beaufschlagt werden. Auch der Einsatz eines Venturi-Injektors ist vorteilhaft. Zusätzlich können auch Prallteller verwendet werden.

Ein Beispiel für eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens könnte z. B. folgendermaßen aussehen:

• - Auftragen einer Trennschicht auf eine Backware
• - Besprühen mit unter Luft zündfähigem Alkoholnebel
• - Auftragen einer Deckschicht, z. B. Schokolade
• - Eventuell Auftragen einer Staubzuckerschicht.

Auf diese Weise können z. B. Lebkuchenüberzüge aus Schokolade mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erzeugt werden, wodurch insgesamt die Produktqualität gesteigert wird.

Zweckmäßigerweise wird das Überzugsmaterial von einer Überzugsmaterialvorratseinrichtung mindestens einer innerhalb des Behandlungsraums angeordneten Vernebelungseinrichtung zugeführt, wobei dem Überzugsmaterial vor Erreichen der Vernebelungseinrichtung Inertgas zugemischt wird. Durch Vermischen des Überzugsmaterials mit dem Inertgas kann eine besonders feine Vernebelung des Überzugsmaterials erreicht werden.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, zusätzlich zur Inertgaszufuhr zur Vernebelungseinrichtung über eine separate Einspeiseeinrichtung Inertgas in den Behandlungsraum einzuleiten.

Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff und/oder Kohlendioxid verwendet.

Überschüssiges Überzugsmaterial wird zweckmäßigerweise in einer unterhalb des Produkts angeordneten Sammeleinrichtung aufgefangen. Das in der Sammeleinrichtung aufgefangene Überzugsmaterial wird vorzugsweise zur Vernebelungseinrichtung zurückgeführt.

Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich ausgeführt werden. Bei der diskontinuierlichen Ausführungsform werden die Produkte auf einen im Behandlungsraum angeordneten Träger aufgelegt. Die Produkte werden so lange auf dem Träger gehalten, bis ein Überzug mit den gewünschten Produkteigenschaften erreicht ist. Bei der kontinuierlichen Ausführungsform werden die Produkte z. B. mittels eines Förderbandes kontinuierlich durch den Behandlungsraum hindurchgeführt, wobei die Fördergeschwindigkeit so eingestellt wird, daß die Produkte sich so lange im Nebel aus Überzugsmaterial aufhalten, daß ein Überzug mit den gewünschten Produkteigenschaften erreicht wird.

Der Träger kann auch wendbar ausgebildet sein, so daß er von beiden Seiten mit den zu behandelnden Produkten belegt werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Produkte selbst auf dem Träger zu wenden.

Das Verfahren läßt eine gezielte, weitgehend voneinander unabhängige Erzeugung folgender Produkteigenschaften zu: Optik (unter anderem Farbe), Oberflächenbeschaffenheit (z. B. Resche), Geruch, Biß, Angriff und Geschmack. Mit dem Verfahren werden sehr homogene Schichten von Überzugsmaterial auf dem Produkt erreicht. Durch die Zumischung von Inertgas zum Überzugsmaterial auf dem Weg zur Vernebelungseinrichtung wird eine bessere Förderbarkeit und Verteilung des Überzugsmaterials aufgrund der gegebenen Mehrphasenströmung erzielt. Das Überzugsmaterial kann vor dem Vernebeln auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden. Dadurch ist ein breites Temperaturspektrum zur Behandlung der eingesetzten Materialien möglich. Aufgrund des Einsatzes des Überzugsmaterials als Nebel ist eine gleichmäßige Benetzung der Produkte gegeben. Auch die Schichtdicke des Überzugsmaterials auf den Produkten kann durch die Aufenthaltszeit der Produkte im Behandlungsraum und durch die Konzentration des Überzugsmaterials im Nebel gut eingestellt werden. Mit dem Verfahren lassen sich mehrere Schichten auch aus verschiedenen Materialien, rasch hintereinander auftragen. Schließlich ermöglicht das Verfahren auch die Aufbringung von leicht entzündlichen Materialien.

Bei vielen Produkten sind funktionelle Hilfsschichten notwendig. Diese können durch das Verfahren sehr dünn, aber trotzdem voll funktionsfähig gestaltet werden.

Viele pastöse Materialien müssen vor dem Auftrag erst erwärmt werden. Damit laufen Oxidationsreaktionen wesentlich schneller ab. Durch den erfindungsgemäßen Inertgaseinsatz können diese Oxidationsreaktionen reduziert werden.

Völlig neue Produkte können mit dem Verfahren definiert hergestellt werden.

Durch Zusatzmodule ist die Ausführung von zusätzlichen gezielten Reaktionen, z. B. zur Geschmacks- und Farbbildung, möglich. Beispielsweise können sich an den Behandlungsraum Oxidationsstufen anschließen, in denen die im Behandlungsraum behandelten Produkte weiterverarbeitet werden.

In verschiedenen Anwendungsfällen ist auch eine Erwärmung oder Kühlung des Überzugsmaterials vor dem Vernebeln wünschenswert. Hierzu kann z. B. das Überzugsmaterial in der Überzugsvorratseinrichtung erwärmt oder abgekühlt werden. Vorzugsweise wird das Überzugsmaterial aber in der Zuleitung erwärmt oder abgekühlt, wobei jeweils nur die benötigte Menge erwärmt oder abgekühlt werden muß. Eine Temperaturregelung kann auf diese Weise schneller und genauer erfolgen. Mit Vorteil kann das Überzugsmaterial auch in der Vernebelungseinrichtung selbst erwärmt oder abgekühlt werden.

Es können auch mehrere Auftragungsvorgänge mit unterschiedlichen Materialien in einer Anlage durchgeführt werden. Hierzu sind vorzugsweise mehrere Vernebelungseinrichtungen vorgesehen, die nacheinander oder auch miteinander betrieben werden. Es kann auch zweckmäßig sein, die Materialien an verschiedenen Orten der Anlage auf die Produkte aufzubringen. Dazu ist ein beweglicher Produktträger oder eine Ausführung mit einem Transportband erforderlich.

Vorzugsweise wird zur ständigen Prozeßkontrolle der Sauerstoffgehalt im Behandlungsraum gemessen und als Regelgröße für die Inertgaszufuhr eingesetzt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf verschiedene Weise auch eine Kühlung der Produkte erreicht werden. Vorzugsweise wird bei Verwendung eines kryogenen Inertgases die im Inertgas enthaltene Kälte zum Abkühlen des Überzugsmaterials und/oder der Produkte eingesetzt. Hierzu kann das Überzugsmaterial z. B. durch gemeinsame Förderung mit dem kalten Inertgas zur Vernebelungseinrichtung abgekühlt werden. Eine andere Ausführungsform besteht darin, zusätzlich zur Inertgaszufuhr zur Vernebelungseinrichtung ein kaltes Inertgas, z. B. verdampften flüssigen Stickstoff, über eine separate Einspeiseeinrichtung in den Behandlungsraum einzuleiten. Diese Variante wird insbesondere dann bevorzugt, wenn das Überzugsmaterial vor der Vernebelung nicht zu stark abgekühlt werden soll. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise Inertgas, z. B. Stickstoffgas, dessen Gastemperatur dem jeweiligen Überzugsmaterial angepaßt ist gemeinsam mit dem Überzugsmaterial der Vernebelungseinrichtung zugeführt, während kaltes Inertgas, z. B. kryogenes Stickstoffgas, über eine separate Einspeiseeinrichtung in den Behandlungsraum eingeleitet wird. So kann die im Inertgas enthaltene Kälte zum schnellen Aushärten von Schichten genutzt werden. Auf diese Weise können z. B. Schokoladenüberzüge oder Fettauflagen in kurzer Zeit auf die Produkte aufgebracht werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Produkte und/oder das Überzugsmaterial durch Steuerung der Zufuhr von warmem und kaltem Inertgas wechselweise aufzuwärmen oder abzukühlen.

Außerdem können mit dem praktisch wasserfreien Inertgas Produkte und aufgetragene Materialien schnell getrocknet werden.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird das Verfahren mit einer thermischen Behandlung kombiniert, wobei heiße, gekühlte oder gefrorene Materialien auf das Produkt aufgetragen werden. Beispielsweise kann heiße Schokoladenmasse auf Lebensmittel aufgebracht werden. Auch gefrorene Partikel aus Flüssigkeiten oder gekühlte Stäube können zum Überziehen von Produkten eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Überzügen auf biologische und/oder chemische Produkte, insbesondere Lebensmitteln Tiernahrungen, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen, mit einem Behandlungsraum, in den die Produkte einbringbar sind.

Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Überzugsmaterialvorratseinrichtung vorgesehen ist, von der eine Überzugsmaterialleitung zu mindestens einer im Behandlungsraum angeordneten Vernebelungseinrichtung führt, und eine Inertgasversorgungseinrichtung mit dem Inneren des Behandlungsraums in Verbindung steht.

Bevorzugt ist der Vernebelungseinrichtung eine Inertgaszumischeinrichtung vorgeschaltet, über die Inertgas dem Überzugsmaterial vor dem Vernebeln beigemischt wird.

Zweckmäßigerweise ist die Vernebelungseinrichtung im oberen Teil des Behandlungsraums angeordnet, während im unteren Teil des Behandlungsraums eine Überzugsmaterialauffangeinrichtung vorgesehen ist, wobei oberhalb der Überzugsmaterialauffangeinrichtung ein Träger für die Produkte angeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Überzugsmaterialauffangeinrichtung über eine Rückleitung mit der Vernebelungseinrichtung verbunden.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine diskontinuierliche Anlage zur Herstellung von Überzügen auf Produkten.

Fig. 2 eine kontinuierliche Anlage zur Herstellung von Überzügen auf Produkten.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Behandlungsraum zur Aufnahme der zu behandelnden Produkte bezeichnet. Im Behandlungsraum 1 ist ein Träger 6 angeordnet, auf den die zu behandelnden Produkte 0 aufgelegt werden. Von einem Überzugsmaterialvorratsbehälter 2 wird Überzugsmaterial mittels Leitung 3 den im Behandlungsraum 1 angeordneten Vernebelungseinrichtungen 5 zugeführt. Inertgas wird von einem Inertgasvorratsbehälter 7 über eine Gasregeleinrichtung 8 einer Inertgaseinspeisevorrichtung 9 zugeführt, die das Inertgas in den Behandlungsraum 1 einführt. Eine Zweigleitung führt zu einer Mischeinrichtung 4, in der Inertgas dem Überzugsmaterial zugemischt wird. Auf diese Weise wird in der Leitung 3 eine Mehrphasenströmung erreicht, die eine bessere Förderbarkeit und Verteilung des Überzugsmaterials ermöglicht. So wird eine besonders feine Vernebelung des Überzugsmaterials mittels der Vernebelungseinrichtungen 5 erreicht. Über eine Abgasabzugseinrichtung 11 mit einer integrierten Abscheidevorrichtung 10 für Partikel oder Flüssigkeiten wird Abgas aus dem Behandlungsraum 1 abgeführt. Die Produkte 0 werden so lange auf dem Träger 6 dem im Behandlungsraum 1 mittels der Vernebelungseinrichtungen 5 erzeugten Nebel aus Überzugsmaterial ausgesetzt, bis die gewünschten Produkteigenschaften erreicht sind. Überschüssiges Überzugsmaterial wird in dem als Auffangwanne geformten Bodenteil 1a des Behandlungsraums gesammelt.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Anlage im wesentlichen dadurch, daß ein Förderband 6 zur kontinuierlichen Behandlung der Produkte vorgesehen ist. Dieselben Anlagenteile sind mit denselben Bezugsziffern wie im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 bezeichnet.

Das Förderband 6 transportiert die Produkte 0 von der Produktaufgabe 12 zur Produktausgabe 13. Dabei wird die Fördergeschwindigkeit des Förderbandes 6 so eingestellt, daß sich die Produkte 0 solange im Nebel im Behandlungsraum 1 aufhalten, bis die gewünschten Produkteigenschaften erreicht sind. Die Abgasabzugseinrichtung 11 mit der Abscheidevorrichtung 10 ist in der Nähe der Produktausgabe 13 angeordnet. Die übrigen Anlageteile entsprechen den in Fig. 1 gezeigten.

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann durch Einstellung der Aufenthaltszeit der Produkte im Behandlungsraum 1, durch Regelung der Temperatur des Überzugsmaterials in der Überzugsvorratseinrichtung 2 oder in der Leitung 3 oder auch in den Vernebelungseinrichtungen 5, durch die Einstellung der Konzentration des Überzugsmaterials im Nebel mittels Dosierung der zerstäubten Menge an Überzugsmaterial sowie durch Einstellung des Inertgasgehalts im Behandlungsraum 1 sowie der Zumischmenge des Inertgases in der Leitung 3 mittels der Zumischeinrichtung 4 eine definierte Behandlung der Produkte erreicht werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf biologischen und/oder chemischen Produkten (0), insbesondere Lebensmitteln, Tiernahrungen, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen, wobei die Produkte (0) in einen Behandlungsraum (1) eingebracht und dort mit einem Überzugsmaterial in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Behandlungsraum (1) ein homogener Nebel aus dem Überzugsmaterial und einem Intergas oder Inertgasgemisch eingestellt wird und das Produkt (0) während der Überzugsbehandlung in dem Nebel gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial von einer Überzugsmaterialvorratseinrichtung (2) mindestens einer innerhalb des Behandlungsraums (1) angeordneten Vernebelungseinrichtung (5) zugeführt wird, wobei dem Überzugsmaterial vor Erreichen der Vernebelungseinrichtung (5) Inertgas zugemischt (4) wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff und/oder Kohlendioxid verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiges Überzugsmaterial in einer unterhalb des Produkts (0) angeordneten Sammeleinrichtung (1a) aufgefangen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Sammeleinrichtung (1a) aufgefangene Überzugsmaterial wieder zur Vernebelungseinrichtung (5) zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkte (0) kontinuierlich durch den Behandlungsraum (1) hindurchgeführt werden.

7. Vorrichtung zur Herstellung von Überzügen auf biologischen und/oder chemischen Produkten (0), insbesondere Lebensmitteln, Tiernahrungen, Pharmazeutika oder biotechnologischen Erzeugnissen, mit einem Behandlungsraum (1), in den das Produkt (0) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überzugsmaterialvorratseinrichtung (2) vorgesehen ist, von der eine Überzugsmaterialförderleitung (3) zu mindestens einer im Behandlungsraum (1) angeordneten Vernebelungseinrichtung (5) führt und eine Inertgasversorgungseinrichtung (7) mit dem Inneren des Behandlungsraums (1) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vernebelungseinrichtung (5) eine Inertgas-Zumischeinrichtung (4) vorgeschaltet ist, die mit der Inertgasversorgungseinrichtung (7) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernebelungseinrichtung (5) im oberen Teil des Behandlungsraums (1) angeordnet ist und im unteren Teil des Behandlungsraums (1) eine Überzugsmaterialauffangeinrichtung (1a) vorgesehen ist, wobei oberhalb der Überzugsmaterialauffangeinrichtung (1a) ein Träger (6) für die Produkte (0) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsmaterialauffangeinrichtung (1a) über eine Rückleitung mit der Vernebelungseinrichtung (5) in Verbindung steht.