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"Verfahren zum Erhitzen und Koagulieren von Lebensmittel-
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emulsionen unter Verwendung von Elektrizitätsleitungserhitzung und
Oberflächenerhitzung" Die vorliegende Erfindung bezweckt das Herstellen von festen,
ihre Form wahrenden Lebensmitteln aus halbfesten oder flüssigen Emulsionen.
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Bei der herkömmlichen Technik erfolgt die Herstellung vorgenannter
Lebensmittel durch Einschließen der halbfesten oder flüssigen Masse in ein eine
Haut bildendes Material, wie ' bei der Wurstherstellung, oder in eine Form, wie
bei der Herstellung von Fleisch- und Fischfarcen und Pasteten und durch Erhitzen
derselben, bis die Masse durch Einfluß der Wärmekoagulation fest wird. Bei im rohen
Zustand festeren Massen, wie Fleischklößchen und Fleischfarcenlkann man diese Erhitzungsphase
auch
ohne Form durch Oberflächenerhitzung auf verschiedene Weisen
durchführen. Diese Verfahren erfordern viel Handarbeit und zahlreiche Arbeitsgänge,
da der Prozeß sich nur teilweise mechanisieren läßt. Außerdem benötigt er reichlich
Fertigungsraum und Wärmeenergie. Oft ergeben sich im Verlauf des Prozesses auch
Arbeitsphasen, in denen Nähr-, Geschmacks. und Aromastoffe in das Erhitzungs- oder
Kühlwasser übertreten. Das Produzieren von hautlosen Erzeugnissen vom Wursttyp geschieht
nach dieser Technik gewöhnlicherweise durch Einschließen der Masse für die Dauer
der Erhitzungs- und Abkühlungsphasen in eine Haut und durch anschließendes Entfernen
der Haut. Dieses Vorgehen verursacht nicht nur zusätzliche Arbeitsphasen, sondern
auch die Kosten für das Hautmaterial.
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Zum Herstellen von Erzeugnissen mit kleinem Durchmesser, wie von Knackwürsten
und Frankfurter-Würsten, sind halbkontinuierliche Verfahren ausgearbeitet worden
(z. B. US-PS 3 163 542), in denen die Masse in Erhitzungsformen eingespritzt wird.
Das Erhitzen in den Formen kann entweder durch Oberflächenerhitzung oder, wenn man
eine schnellverlaufende Fertigung anstrebt, durch direkte elektrische Leitungserhitzung
erfolgen, wobei ein elektrischer Strom durch die zu erhitzende Masse hindurchgeleitet
wird, oder auchdurch die Kombination der Oberflächen- und Leitungserhitzung. Beim
Anwenden von Leitungserhitzung ergeben sich leicht Funken zwischen der Elektrode
und der Masse, die
zu örtlicher Überhitzung mit daraus folgenden
Geschmacks- und Farbfehlern führen. Es tritt auch leicht eine Elektrodenkorrosion
und dementsprechend ein übergang von Elektrodenmaterial als Kontaminant in die Oberfläche
des Produkts auf. Schließlich tritt leicht auch ein Ansetzen der Masse an den Elektroden
ein.
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Beim kontinuierlichen Erhitzen, welches in erster Linie zur Wurstherstellung
angewendet wird, ist ein auf der Verwendung von Ringelelektroden und elektrischer
Leitungserhitzung basierendes Verfahren bekanntgeworden (US-PS 3 235 388). Das Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Erhitzungszonen zwischen aus leitendem Metall
hergestellten Elektroden vorgesehen sind, zwischen denen Temperaturausgleichzonen
liegen, in denen keine Erhitzung stattfindet. Da für dieses Verfahren die Verwendung
von Hochfrequenzstrom (10.ooo Hz) vorgesehen ist, erhitzt sich der Oberflächenbereich
des Gutes schneller als der Zentralbereic.
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Demzufolge bleiben Erzeugnisse mit größerem Durchmesser in der Mitte
roh, wenn nicht eine zusätzliche Erhitzung mittels anderer Verfahren erfolgt.
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Das hier anzugebende Verfahren baut auf kontinuierlich arbeitender
Erhitzung in einem Durchflußrohr mit abwechselnder oder gleichzeitiger Verwendung
von elektrischer Leitungserhitzung und Oberflächenerhitzung auf. Zur Leitungserhitzung
wird niederfrequenter Wechselstrom (z. B.50 Hz) benutzt, der der zu erhitzendeM
Masse
mit Hilfe von Zylinderelektroden zugeführt wird. Hierbei verteilt sich die Stromdichte
gleichmäßiger über die Querschnittsfläche als im vorerwähnten Beispiel. Durch diesen
Einfluß und infolge der Oberflächenabkühlung beginnt die Masse sich zuerst in der
Mitte zu erwärmen, wobei die elektrische Leitfähigkeit in der Mitte anwächst, und
die Erhitzung geht mit größerer Intensität im Zentralbereich weiter. Gleichzeitig
bewirkt die Wärmeausdehnung der Masse einen Druckanstieg im Rohr, und als Folge
hiervon drückt sich die Masse statt an die Rohrwandungen an, so daß man auch einen
guten Kontakt mit der Elektrodenoberfläche erzielt und die Funkenbildung sowie die
Elektrodenkorrosion vermeidet. Als Elektroden verwendet man ein mäßig gut elektrisch
leitendes Material, wie z. B. Graphit, das die lokale Überhitzung an der Elektrodenoberfläche
und das daraus folgende Anbrennen der Masse an der Elektrode verhindert.
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Das Ausreifen der Oberflächenschicht wird mit Hilfe einer Erhitzung
der Oberfläche des Rohres bewerkstelligt. Es ist vorteilhaft, dies in mindestens
zwei Phasen vorzunehmen: einmal in dem Bereich, in dem die Temperatur im Mittelteil
der Masse etwa 40 bis 5COC beträgt, sowie zum anderen am Auslaufende der Apparatur.
Wenn man die Oberflächenschicht dann erhitzt, wenn sie zur Verfestigung neigt, erzielt
man ihre Vereinigung mit der übrigen Masse, und zugleich gewinnt man eine glatte
Oberfläche des Erzeugnisses. Mittels der Erhitzung am Schlußende der Apparatur erzielt
man ein endgültiges Ausreifen der Oberfläche
des Produkts und so
wird demselben eine Oberflächenschicht von gewünschter Stärke, aber mit größerer
Härte als im übrigen Teil der Masse verliehen.
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Beim Anwenden des Verfahrens ergeben sich in der Masse nicht in merklichem
Maß andere Temperaturdifferenzen, weshalb keine besonderen Wärmeausgleichsphasen
benötigt werden.
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Als Rohrmaterial in der Apparatur ge«täß dem Verfahren kann man irgendein
elektrisch nicht leitendes Material verwenden, das zu der durch das Rohr hindurchgeleiteten
Masse eine geringe Reibung aufweist, wie z. B. Polytetrafluoräthylen.
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Zur elektrischen Leitungserhitzung kann man z. B. Wechselstrom von
50 oder 60 Hz verwenden, dessen Spannung mittels Wandlern oder Thyristoren für die
Erhitzungsvorrichtung passend transformiert worden ist.
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Der Abstand zwischen den Elektroden in der Apparatur und die zur Anwendung
kommende Spannung sind abhängig von den elektrischen Eigenschaften der zu erhitzenden
Masse, die ihrerseits auch von der Temperatur der Masse abhängen. Die Menge der
in der Apparatur entwickelten Wärme ist somit in verschiedenen Teilen der Apparatur
verschieden. Genaue Regelung der Erhitzungsleistung ist besonders in der Koagulationsphase
notwendig. Allzu starkes Erhitzen bewirkt hier Zersetzung der Masse, wobei sich
in
der abgeschiedenen Salzlakenphase Durchschläge ergeben. Entsprechendermaßen kann
man die bereits gefestigte Masse effektiver erhitzen.
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Zum Erhitzen der Oberfläche kann man zuvor bekannte Einrichtungen
einsetzen, wie z. B. Wärmetauscher oder einen Heizwiderstand. Am Austrittsende der
Apparatur kann die Erhitzung auch mittels Infrarotstrahlung geschehen oder indem
man gegen die Oberfläche des Produkts heiße Luft oder Rauch bläst, wobei man dann
auch eine Trocknung erzielt. Am Austrittsende der Apparatur kann das Erzeugnis zerstückelt
und unter Benutzung bekannter Verfahren ggfs. aseptisch verpackt werden.
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Eine zum Anwenden des Verfahrens geeignete Apparatur ist in Fig. 1
dargestellt.
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Die zu erhitzende Emulsion wird der Apparatur mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
unter Verwendung der Vorrichtung 1 zugeführt, die z. B. eine Wurstspritze sein kann.
Die Apparatur hat eine oder mehrere Erhitzungsabteilungen, in der Figur sind deren
drei gezeigt: A, B und C. In den Abteilungen sind Elektroden 2 und Rohrabschnitte
3 vorgesehen. Die Apparatur kann auch Oberflächenerhitzer 4 umfassen. Den elektrischen
Erhitzungsabschnittep kann Strom mit verschiedenen Spannungen je nach den Forderungen
zugeleitet werden, welche die Elektrodenabstände und die dort benötigte Energie
bestimmen. In Fig. 1 tragen die spannungsfUhrenden
Leiter die Bezeichnung
5 und diejenigen auf Nullpotential die Nummer 6.
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Die Anwendung des Verfahrens ist im folgenden Beispiel beschrieben.
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Beispiel Apparatur: Die Apparatur gemäß Fig. 1 enthielt - 10 Elektroden
- 2 Wärmetauscher - 3 Erhitzungsabteilungen Der Rohrinnendurchmesser war 21 mm.
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Die Elektrodenlänge betrug 50 mm, Durchmesser 48 mm.
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Der gegenseitige Abstand der Elektroden war 150 mm im Abschnitt A
150 und 200 mm im Abschnitt B sowie 200 und 250 mm im Abschnitt c Als Rohrmaterial
diente Polytetrafluoräthylen, die Elektroden bestanden aus Graphit.
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Ausführung des Versuches: Es wurde Wurst aus einem Wurstbrei mit folgendem
Inhalt bereitet:
- 30 % Rindfleischsortiment - 20 % Schwenefleischsortimen
- 28 % Wasser - 9,5 % Lederemulsion - 6 % Kartoffelmmehl - 2 % Salz - 0,5% Gewürze
und Zusatzstoffe Zusatzstoffe: - 0,1 % Ascorbinsäure - 0,015 % NaNO2 - 0,2 % (als
P2O5 berechnet) Polyphosphat - 0,05 % NaNO3 Die Masse enthielt laut Analysewerten:
- 66 % Wasser - 14 % Fett - 9 % Protein - 2% Salz Die Masse wurde mit einer Geschwindigkeit
von 15 kg/st in die Apparatur eingegeben, wobei ihre Lineargeschwindigkeit im Rohr
1,2 m/s betrug. Tn den Wärmetauschern wurde zum Erhitzen Wasser verwendet, die Temperatur
auf der Heizseite im ersten Wärmetauscher betrug 620 C und im zweiten 72° C.
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Die Spanungen und Stromstärken in den elektrischen Erhietzungsteilen
der Apparatur waren: Abschnitt Spannung (V) Strom (A) A 130 2,2 B 160 1,7 c 180
1,6 Der verwelldete Wechselstrom hatte die Frequenz 50 13z.
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Die Anfangstemperatur des Wurstbreies belief sich auf 220 C, und die
Endtemperatur war 710 C. Die fertige Wurst hatte gleichmäßige, für Drühwurst typische
Farbe und Konsistenz. Der Geschmack des Erzeugnisses war normal, der Geschmack der
Gewürze stärker als normal. Keine Abscheidung von Fett oder Flüssigkeit wurde festgestellt.
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Neben der herstellung von Würsten können das erfindungsgemäße Verfahren
und die Vorrichtung auch in anderen Prozessen der Lebensmittelindustrie Verwendung
finden, in denen das Erhitzen einer in einem Rohr in Bewegung setzbaren Substanz
in Frage kommt.