DE2623608C2 - Verfahren zur Herstellung von Butterkorn aus Rahm mit vorgegebenem konstantem Wassergehalt - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Butterkorn aus Rahm mit vorgegebenem konstantem WassergehaltInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Butterkorn aus Rahm mit vorgegebenem konstantem
Wassergehalt durch Beobachtung des Umwandlungsprozesses einer Fett-in-Wasser-Emulsion in eine in
wäßriger Phase körnig verteilte Wasser-in-Fett-Emulsion,
vorzugsweise von Rahm in ein Butterkorn-Buttermilch-Gemisch, vorwiegend durch Messung der elektrischen
Leitfähigkeit.
Durch die mechanische Bearbeitung von Rahm in einem kontinuierlichen Butterfertiger wird ein Butterkorn-Buttermilch-Gemisch
hergestellt. Von diesem Gemisch wird durch gesonderte Behandlung, beispielsweise
durch Kneten oder Abpressen, vorzugsweise im Kneter eines Butterfertigers nach »Fritz«, die Buttermilch
abgetrennt Es wird angenommen, daß der Wassergehalt des Endproduktes abhängig ist von der Trennwirkung
dieser gesonderten Behandlung. Deshalb wird bei den bekannten Einrichtungen der Wassergehalt des fertigen
Produktes beim Austritt aus der Maschine bestimmt und beim Abweichen des festgestellten Wertes
von einem Sollwert mit der Handregelung der Betriebszustand der Maschine geändert, um dadurch wieder eine
Annäherung an den Sollwert zu erreichen. Während der Zeit, die für die Registrierung des Meßwertes sowie
für die Nachregulierung und notwendige Kontrolle erforderlich ist, wird das Endprodukt mit einem abweichenden
Wassergehalt hergestellt. Durch das Nachregeln kann nur annähernd oder zufällig der Sollwert erreicht
werden, was zur Qualitätsminderung des Endproduktes führt. Es wurde außerdem angenommen, daß
kontinuierlich über die gesamte Bearbeitungsphase des Rahms, beim Beispiel des Butterfertigers nach »Fritz«,
im gesamten Bereich des Schlägerzylinders Butterkorn gebildet wird. Tatsächlich erfährt der Rahm in einem
großen Teil der Bearbeitungsphase keine grundsätzliche Strukturveränderung. Nach Zuführung einer bestimmten
Energiemenge pro Volumeneinheit geht er sprunghaft in eine besondere Zwischenstruktur über,
welche beim weiteren Bearbeiten ebenfalls sprunghaft in das in der Buttermilch verteilte Butterkorn übergeht.
Der Wassergehalt wird damit bereits im wesentlichen vor dem Kneten oder Abpressen, also bei Verwendung
vorzugsweise eines Butterfertigers nach »Fritz«, bereits im Schlägerzylinder programmiert.
Die Untersuchung des Umwandlungsprozesses einer Fett-in-Wasser-Emulsion in eine in wäßriger Phase körnig
verteilte Wasse-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise von
Rahm in ein Butterkorn-Buttermilch-Gemisch mit Hilfe einer Messing der elektrischen Leitfähigkeit, erfolgte
bisher nicht in exakter Weise. Es wurde lediglich eine kontinuierliche Änderung der Leitfähigkeit über die gesamte
Bearbeitungsphase angegeben. Tatsächlich nimmt die elektrische Leitfähigkeit des Bearbeitungsgutes
sprunghaft ab, wenn dieses in die besondere Zwi-
schenstruktur übergeht Mit dem Obergang zu einer in wäßriger Phase körnig verteilten Wasser-in-Fett-Emul·
sion, vorzugsweise dem Butterkorn-Buttermilch-Gemisch,
wird die spezifische Leitfähigkeit vorwiegend durch die relativ gut leitende wäßrige Phase, vorzugsweise
die Buttermilch, bestimmt, ist also größer als die des Bearbeitungsgutes im Ausgangszustand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine ständige Überwachung des Umwandlungsprozesses einer
Fett-in-Wasser-Emulsion, vorzugsweise von Rahm in Butterkorn-Buttermilch-Gemisch, im Bearbeitungsraum und durch Ausnutzung der Leitfähigkeit des Bearbeitungsgutes
in Abhängigkeit von dessen Struktur mittels an sich bekannter Meßmethoden und dazugehöriger
Regeleinrichtungen den Wassergehalt in der Wasser-in-Fett-Emulsion
konstant zu halten.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der sprunghafte Anstieg des elektrischen Widerstandes im
Bearbeitungsgut erfaßt wird, und daß ausgehend vom Moment der sprunghaften Abnahme der elektrischen
Leitfähigkeit dem Bearbeitungsgut eine vorbestimmte Energiemenge pro Voiumeneinheit mechanisch zugeführt
wird. Der sprunghafte Anstieg des elektrischen Widerstandes ist ein Merkmal dafür, daß der Übergang
von der Fett-in-Wasser-Emulsion, vorzugsweise bei Rahm, in eine besondere Zwischenstruktur gerade vollzogen
wurde.
Der Zeitpunkt des kurzzeitigen Eintritts der Zwischenstruktur vor dem Übergang in die Wasser-in-Fett-Emulsion
ist der Moment, in dem die noch zu durchlaufende Bearbeitungsstrecke des Bearbeitungsgutes, vorzugsweise
in einem Schlägerzylinder, für den beabsichtigten Grundwassergehalt des Endproduktes festgelegt
wird, da zum Zeitpunkt des Eintritts der Wasser-in-Fett-Emulsion das Butterkorn den geringsten Grundwassergehalt
aufweist, und in der anschließenden festzulegenden Länge der Bearbeitungsstrecke der gewünschte
Wassergehalt in das bereits gebildete Butterkorn eingearbeitet werden kann.
Die nach dem Erreichen der Zwischenstruktur zurückzulegende festgelegte Strecke, beispielsweise in einem Schlägerzylinder, ist gleichbedeutend mit der Zuführung einer festgelegten Energiemenge pro Volumeneinheit des Bearbeitungsgutes und somit dem Einarbeiten einer bestimmten Wassermenge in die Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise in das Butterkorn. Der minimale Wassergehalt ist relativ konstant, wodurch der Endwassergehalt der Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise des Butterkorns, durch das Festhalten der Übergänge von Rahm zu der besonderen Zwischenstruktur bzw. von dieser zu einer in wäßriger Phase körnig verteilten Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise zum Butterkorn-Buttermilch-Gemisch, nahezu konstant ist.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,
Die nach dem Erreichen der Zwischenstruktur zurückzulegende festgelegte Strecke, beispielsweise in einem Schlägerzylinder, ist gleichbedeutend mit der Zuführung einer festgelegten Energiemenge pro Volumeneinheit des Bearbeitungsgutes und somit dem Einarbeiten einer bestimmten Wassermenge in die Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise in das Butterkorn. Der minimale Wassergehalt ist relativ konstant, wodurch der Endwassergehalt der Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise des Butterkorns, durch das Festhalten der Übergänge von Rahm zu der besonderen Zwischenstruktur bzw. von dieser zu einer in wäßriger Phase körnig verteilten Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise zum Butterkorn-Buttermilch-Gemisch, nahezu konstant ist.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,
daß eine meßtechnische Überwachung des Umwandlungsprozesses einer Fett-in-Wasser-Emulsion in eine in
wäßriger Phase körnig verteilte Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise von Rahm in ein Butterkorn-Buttermilch-Gemisch,
erfolgte, die Automatisierung des Um-Wandlungsprozesses einer Fett-in-Wasser-Emulsion in
eine in wäßriger Phase körnig verteilte Wasser-in-Fett-Emulsion, vorzugsweise von Rahm in ein Butterkorn-Buttermilch-Gemisch
gewährleistet, wobei der vorbe-
stimmte Wassergehalt im Butterkorn konstant gehalten wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels für die Verbutterung von Rahm erläutert
werden. Die Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Schlägerzylinder mit Schläger eines Butterfertigers
nach »Fritz«,
F i g. 2 eine Schnittdarstellung der Zylinderwandung mit ausgedehnter Meßelektrode und zugehörigem Verlauf
des elektrischen Widerstandes,
F i g. 3 einen Gesamtwiderstand der Meßelektrode in Abhängigkeit von der Lage der Grenze 6 und der Elektrodenfläche.
Die in den Zeichnungen dargestellten F i g. 1 bis 3 beziehen sich auf eine der möglichen Vorrichtungen zur
Realisierung des Verfahrens.
In F i g. 1 wird ein Schlägerzylinder 1 einer kontinuierlichen Butterungsmaschine mit dem dazugehörigen
Schläger 2 dargestellt
In der Nähe der Rahmzuführung befindrt sich eine Vergleichselektrode 3, während sich die Meßelektrode 4
an einer vorbestimmten Stelle im Schläger 2 befindet, die die erforderliche Bearbeitungsstrecke des zu bearbeitenden
Gutes nach dem Einstellen der Zwischenstruktur für den gewünschten Wassergehalt des End-Produktes
gewährleistet. Beide Elektroden 3,4 sind mit einer an sich bekannten Meß- und Steuereinrichtung 11
verbunden, die die Betriebsparameter der Maschine in der Art regelt, daß beispielsweise die Grenze 6 zwischen
dem Rahm und dem Punkt zum Erreichen der Zwischenstruktur am Ort der Meßelektrode 4 liegt. Damit
wird erreicht, daß das Bearbeitungsgut die erforderliche Bearbeitungsstrecke nach dem Eintreten der Strukturänderung,
d. h. beim Anstieg des elektrischen Widerstandes des Bearbeitungsgutes, zum Erreichen des gewünschten
Wassergehaltes des Endproduktes zurücklegen kann. Diese Bearbeitungsstrecke ist gleichbedeutend
mit der Zuführung einer bestimmten Energiemenge pro Volumeneinheit und somit dem Einarbeiten von
Wasser in das bereits gebildete Butterkorn.
F i g. 2 zeigt vergrößert den Ausschnitt der Zylinderwandung des Schlägerzylinders 1, der die Meßelektrode
4 trägt. Die Elektroden 3, 4 sind durch Isolierkörper 5 vom Schlägerzylinder 1 getrennt.
Im unteren Teil der F i g. 2 ist schematisch der Verlauf des spezifischen Widerstandes des Bearbeitungsgutes
aufgezeigt. Dabei wird durch den Bereich 8 das Gebiet der besonderen Zwischenstruktur zwischen den beiden
verschiedenen Emulsionsarten charakterisiert.
Die Grenze 6 zwischen dem Rahm 9 und der Zwischenstruktur im Bereich 8 liegt auf der Meßelektrode 4,
die Grenze 7, die den Übergang zum Butterkorn angibt, liegt außerhalb der Meßelektrode 4. Die Ausdehnung
der Meßelektrode 4 in Achsrichtung ist größer als die der Grenze 6, aber kleiner als die Ausdehnung des Bereiches
8 der Zwischenstruktur.
Der elektrische Gesamtwiderstand der Meßelektrode 4 setzt sich zusammen aus dem elektrischen Widerstand
des Elektrodenanteils, der vom Rahm 9 umspült wird und dem Widerstand des Flächenanteils, auf dem die
Zwischenstruktur liegt. Es ergibt sich daher der in F i g. 3 dargestellte Verlauf des elektrischen Widerstandes
der Meßelektrode 4 in Abhängigkeit der Lage X der Grenze 6 zwischen dem Rahm 9 und der Zwischenstruktur.
Im Fall veränderter Bedingungen des Einsatzproduktes, d. h. des Rahms oder irgend anderer mechanischer
oder auch immer welcher Einflüsse, die den Punkt, in dem sich die Zwischenstruktur einstellt, von der Meßeleklrode
4 verschieben, haben zur Folge, daß über die an sich bekannte Regel- und Steuereinrichtung 11 die
Betriebsparameter selbständig so verändert werden, bis der Punkt zum Einstellen der Zwischenstrukrur wieder
auf die Stelle zurückgeführt ist, in der sich die Meßelektrode 4 befindet, so daß unabhängig von den veränderten
Bedingungen oder Einflüssen die vorbestimmte Bearbeitungsstrecke nach der Meßelektrod·=: 4 und damit
die Zuführung der erforderlichen Energiemenge pro Volumeneinheit zum Erreichen des gewählten Wassergehaltes
des Endproduktes gewährleistet ist
Durch die Anordnung mehrerer Meßelektroden 4 oder eines Meßelektrodenbandes können im Schlägerzylinder
1 mehrere Meßpunkte vorgesehen werden, um die nach der Meßelektrode 4 folgende Bearbeitungsstrecke
und damit den Endwassergehalt des Endproduktes der kontinuierlichen Butterungsmaschine zu variieren.
In diesem Fall ist es nur notwendig, daß der Rahmdurchsatz und die Schlägerdrehzahl entsprechend den
Bedingungen des Einsatzproduktes Rahm so zueinander eingestellt werden, daß der sprunghafte Anstieg des
elektrischen Widerstandes und damit die Zwischenstruktur an der Meßelektrode 4 eintritt, die für den gewählten
Wassergehalt des Endproduktes die nachfolgende Bearbeitungsstrecke im Schlägerzylinder 1 garantiert.
Nachfolgend wird anhand eines speziellen Zahlenbeispiels das Verfahren weiter erläutert.
Es wurde ermittelt, daß der spezifische Widerstand bei Bildung der Zwischenstruktur abhängig vom Bearbeitungsgut
Rahm im Bereich von 300 bis 400 Ohm/ mm2 liegt. Davon ausgehend kann bei einem spezifischen
Widerstand des Rahms von 20 Ohm/mm2 und einer Elektrodenabmessung von 5 mm Durchmesser, die
einer Fläche von 20 mm2 entspricht, sowie einem gewählten Widerstandsbereich für die Meßelektrode zum
Ansprechen der Meßorgane von 1000 bis 2000 Ohm bei einer nachfolgenden mechanischen Bearbeitungsstrekke
nach der Meßelektrode 4 von 50 mm, ein Grundwassergehalt von 15% erreicht werden. Wird beabsichtigt,
ein Endprodukt mit einem Wassergehalt von 16% herzustellen, ist unter Berücksichtigung der oben genannten
Bedingungen die Bearbeitungsstrecke des Bearbeitungsgutes nach der Meßelektrode 4 von 100 mm zu
gewährleisten. Um diese Bearbeitungslänge nach der Meßelektrode 4 für den gewünschten Wassergehalt des
Endproduktes von 16% zu erhalten, ist es notwendig, daß das Verhältnis von Schlägerdrehzahl und Durchsatz
unter Berücksichtigung der Bedingungen des Einsatzproduktes so eingestellt wird, daß der Anstieg des elektrischen
Widerstandes, d. h., das Eintreten der Zwischenstruktur, an der Elektrode erfolgt, die die Bearbeitungsstrecke
im Schlägerzylinder 1 von 100 mm gewährleistet.
Diese zwei dargelegten Beispiele wurden lediglich zur Verdeutlichung des Verfahrensablaufes beschrieben,
d. h., daß sie nicht das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich dieser ausgewählten Beispiele begrenzen.
Auch die dargelegte Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens ist nur eine der Möglichkeiten aus der Vielzahl
der möglichen Vorrichtungsarten, die zur Bestimmung des Widerstandes und damit zur Beobachtung
und zur Beeinflussung des Bearbeitungsprozesses von einer Fett-in-Wasser-EmuIsion Anwendung finden können.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Butterkorn mit vorgegebenem konstantem Wassergehalt durch Beobachtung des Umwandlungsprozesses von Rahm in ein Butterkorn-Buttermilch-Gemisch durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der sprunghafte Anstieg des elektrischen Widerstandes erfaßt wird, und daß ausgehend vom Moment der sprunghaften Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit dem Bearbeitungsgut eine vorbestimmte Energiemenge pro Volumeneinheit mechanisch zugeführt wird.
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