DE2903984A1 - Verfahren und einrichtung zum zubereiten von nahrungsmitteln mit gehalt an proteinen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zum zubereiten von nahrungsmitteln mit gehalt an proteinenInfo
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Description
3 29Ö3984
Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem
Frankfurt/Main Staufenstraße 36
In Sachen:
HUSQVARNA AKTIEBOLAG
S-561 o1 Huskvarna/Schweden
Verfahren und Einrichtung zum Zubereiten von Nahrungsmitteln
mit Gehalt an Proteinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zubereiten von Nahrungsmitteln mit Gehalt an Proteinen in wesentlicher
Menge sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .
Es ist bekannt, daß solche Erzeugnisse in ihrer Konsistenz durch Kochen oder Gefrieren hart werden, und die Ursache
für diesen Wechsel von weicher in harte Konsistenz besteht darin, daß die Proteine "beim Erwärmen koagulieren und die
Komponenten des Erzeugnisses abbinden. Natürlich wird eine solche Koagulation auch durch andere Arten von Erwärmung,
beispielsweise durch Mikrowellenbehandlung erreicht.
Auf diesem Behandlungsgebiet sind Erwärmungseinrichtungen bekannt, bei denen das Material durch eine Erwärmungszone
geführt und auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. Falls das Material eine Flüssigkeit ist, wird sie durch die
Erwärmungszone in einem für Mikrowellen durchlässigen Rohr
geführt. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus dem schwedischen Patent Nr. 363 462 bekannt. Bei dieser Einrichtung
kommt ein TM- ,i ""Bender von zylindrischer
Gestalt zur Anwendung, um die Heizzone in einer stangen-
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förmigen Last zu bilden, die sich in Längsrichtung des
Senders erstreckt. Da aufgrund der Reibung die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr im ümfangsbereich nicht die gleiche
wie im QuerschnittsZentrum der Strömung ist, muß die
Erwärmung im Zentrum stärker als an der Peripherie sein. Um eine solche Querschnittsverteilung zu erhalten, verwendet
der bekannte Sender ein Feld vom TM - „.-Modus, das
seine maximale Leistungsdichte im Zentrum und seine minimale Leistungsdichte an der Peripherie besitzt. Bei dieser Verteilung
der Energiedichte über die Querschnittsfläche der Last wird sowohl eine stärkere Erwärmung an einigen Teilen
der Querschnittsfläche gegenüber anderen Teilen als auch
eine überhitzung der ümfangsbereiche verhindert.
Die Berechnung der Feldverteilung innerhalb einer zylindrischen Last mit beträchtlichen dielektrischen Verlusten
ist kompliziert/ da sie komplexe Bessel-Funktionen enthält. Die Analyse von verschiedenen Senderarten zur Erwärmung
einer stangenförmigen Last zeigt, daß der einfachste und gewöhnlichste Sender eine dem TM-;, -Wellentyp entsprechende
Schwingungscharakteristik aufweist, welche nicht die erwünschte gleichförmige Erwärmung liefert und auch
keinen genügend groJBen Lastdurchmesser erlaubt, daß jedoch
ein TM- 91-Resonator Eigenschaften besitzt, die das
Problem der Übererwärmung in einigen Abschnitten des Lastquerschnittes lösen und größere Lastdurchmesser erlauben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei welchem das Ausgangsmaterial eine zubereitete Masse aus Fleisch, Fisch, Eiern oder dergleichen ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmäßig durch folgende Verfahrensschritte:
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Förderung und Formung einer Paste des Erzeugnisses zu einer Strangpreßmasse, die vorwärts bewegt und
in einem für Mikrowellen durchlässigen Rohr eingeschlossen ist;
Mikrowellenbehandlung der StrangpreBmasse in wenigstens
einem TM- -Sender und
Ausgabe der Strangpreßmasse in festem Zustand aus dem Rohr und Weitertransport.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat die wesentliche Eigenschaft,
daß die Masse gepumpt und dadurch innerhalb eines Rohres fortlaufend nach vorn bewegt werden kann. Das fertige
Erzeugnis hat beim Verlassen des Rohres nach der Behandlung im Sender die Gestalt einer Strangpreßmasse von harter
Konsistenz, die wie eine Wurst weiterbehandelt werden kann.
Bei der Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit mindestens einer Apparatur, bestehend aus einem Mikrowellengenerator,
einem Leiter zur übertragung der Mikrowellen energie und einem TM- -Sender in Gestalt eines hauptsächlich
zylindrischen Hohlleiters, der von einem Ende zum anderen von einer stangenförmigen Last durchsetzt ist, welche
aus mindestens einem für Mikrowellen durchlässigen Rohr mit einem Innenquerschnittsradius von solcher Größe besteht,
daß bei einer gegebenen Frequenz des Mikrowellengenerators die Versorgung zur Erzeugung von TM- -Resonanz in
dem Hohlleiter sichergestellt ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das Rohr an eine Pumpe angeschlossen
und durch Verbindungsglieder an jedem Ende entfernbar angeordnet sowie an jedem Ende radial in die gewünschten Stellungen
einstellbar ausgebildet ist.
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Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der dazu verwendeten Einrichtungen werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der zu einer Einrichtung zusammengefaßten Einheiten,
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht die Mikrowellenapparatur mit Anschlußmitteln für ein den
Mikrowellensender durchsetztes Rohr,
Fig. 3 die Feldverteilungskurve in einem Längsschnitt durch den Sender und die Last,
Fig. 4 die Anordnung von zwei konzentrischen Rohren für ein aus verschiedenen Massen bestehendes
Erzeugnis und
Fig. 5 eine abgeänderte Anordnung für ein aus verschiedenen Massen bestehendes Erzeugnis.
Wie oben bereits angegeben, ist das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren eine zubereitete Masse aus
Fleisch oder Fisch (oder ein sonstiger Typ einer solchen Paste). Das Verfahren umfaßt mehrere Maßnahmen zur Behandlung
dieser Masse: ein erster Verfahrensschritt ist das Pumpen der Masse, die dadurch veranlaßt wird, durch ein Rohr
zu wandern, ein zweiter Schritt ist die Erwärmung der Masse durch Mikrowellenbehandlung in dem Rohr dergestalt, daß die
darin enthaltenen Proteine koagulieren, und der dritte Schritt ist die Ausgabe und Weiterbehandlung des koagulierten
Erzeugnisses. Alle diese Schritte sind von Messungen und Einstellungen begleitet, die weitgehend von den dielektrischen
Eigenschaften der zu behandelnden Masse ab-
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hängen. Demzufolge erfordern unterschiedliche Ausgangsgangsmaterialien,
deren Gehalt an Wasser und/oder Fett beträchtlich voneinander abweichen, eine völlig verschiedene
Einstellung und Anpassung der Mikrowellenausrüstung.
Zu Beginn des Behandlungsprozesses muß das richtige Verhältnis zwischen der Fördergeschwindigkeit und dem Energieniveau
zum Ausmaß der Koagulation bestimmt werden. Dies kann beispielsweise derart geschehen, daß die Geschwindigkeit
fortgesetzt auf einen Wert eingestellt wird, der anhand von Erfahrungen brauchbar ist, wobei der Leistungspegel
fortgesetzt zur gleichen Zeit erhöht wird, während die Temperatur der Masse gemessen wird, um die Zufuhr übermäßiger
Energie zu verhindern. Wenn die Kombination aus Fördergeschwindigkeit
und Leistungspegel eingestellt ist, läuft das Verfahren fortgesetzt mit gleichförmiger Koagulation
über die gesamte Querschnittsfläche der Last und mit guter
Festigkeit an der Oberfläche. Um sicherzustellen, daß die Zubereitung der Masse im Rohr gleichförmig und ohne Schubwirkungen
vonstatten geht, ist es wichtig, daß die Koagulation zuerst im Zentrum und zuletzt an der Peripherie der
Masse erfolgt. Auf diese Weise bildet die Paste ein Schmiermittel an der Rohrinnenwandung und vermindert die Reibung
in diesem Bereich. Wenn die Erwärmung an der Peripherie zu groß ist, besteht auch die Gefahr, daß die Masse an der
Rohrinnenwandung durch Anschmoren festbäckt, was zu einem vollständigen Aufhören der Bewegung der Masse führen kann.
Um die Reibung an der Rohrinnenwand weiter zu vermindern, kann durch Kanäle in der Rohrwand ein Schmiermittel zugeführt
werden.
Ein besonderes Verfahren, das gleichfalls unter die Erfindung fällt, ist die Schaffung einer sogenannten Ei-Rolle. Diese
wird von einem Zylinder aus koaguliertem Eigelb gebildet,
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der von einem Ring aus gleichfalls koaguliertem Eiweiß (beispielsweise einem Hohlzylinder) umschlossen ist. Das
Erzeugnis ist für sich bekannt und die Herstellung beginnt mit einem besonderen Verfahrensschritt, bei welchem das
Eigelb und das Eiweiß voneinander getrennt durch verschiedene Pumpen zugeführt werden. Das besondere Verfahren besteht
darin, daß das flüssige Eigelb und Eiweiß durch zueinander konzentrische Rohre in einen Mikrowellensender
gepumpt werden, wobei die Rohrabmessungen die Mikrowellenfrequenz und die Form des offenen Endes des Innenrohrs dergestalt
bemessen sind, daß eine Strangpreßmasse aus Eigelb in dem Innenrohr vor-koaguliert wird und dann das Eiweiß
um das Eigelb herum koaguliert, nachdem die beiden Strömungsmassen das Ende des inneren Rohrs passiert haben, so daß
eine fortlaufende Masse in Gestalt einer Ei-Rolle am Ausgabeende des Senders extrudiert wird. Die Querschnittsform der
extrudierten Masse kann nach Wahl kreisförmig, rechteckig usw. sein, wobei das Eigelb im Zentrum angeordnet oder in
Querrichtung innerhalb der umgebenden Schale aus Eiweiß versetzt ist. Als eine Alternative können das Eigelb und
das Eiweiß in getrennten konzentrischen Rohren vor-koaguliert werden, wobei eine Fusion und endgültige Koagulation
nicht früher auftreten, als bis die beiden Strömungen das Ende des Innenrohrs erreicht haben, wo eine unmittelbare
Berührung zwischen Eigelb und Eiweiß stattfindet. In beiden Fällen ist es wichtig, daß die Verteilung der Energiedichte
radial gerichtet werden kann, so daß in einem Fall die Vor-Koagulation des Eigelbs in dem Innenrohr ohne Härten
des umgebenden Eiweißes vonstatten gehen kann und in beiden Fällen die endgültige Koagulation des Eiweißes an der Berührungsfläche
zwischen diesem und der Rohrwandung verzögert werden kann, um die Eignung zum Pumpen zu vergrößern.
Letzteres kann durch Einpressen eines Schmiermittels in Form eines Pflanzenöls oder dergleichen durch Kanäle in der
Rohrwandung zur Schmierung der Innenfläche der Wandung
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verbessert werden. Das vorgeschriebene Verfahren für eine fortgesetzte Extrudierung einer fortlaufenden Ei-Rolle
unter gleichzeitiger Erwärmung gestattet auch ein fortlaufendes Abpacken durch gleichzeitige Zuführung von Verpackungsmaterial
in bekannter Weise, z.B. bei der Herstellung von Wurst. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Hülle des Erzeugnisses
kann aseptisches Packungsmaterial verwendet werden. In entsprechender Weise gestattet das Verfahren die fortgesetzte
koagulierte Extrudierung von Eigelb und Eiweiß mit Umhüllung oder Einbettung in Emulsionen von beispielsweise
zerkleinertem Fisch oder Fleisch oder die Koagulation von zwei oder mehreren konzentrischen Hüllen von Materialien
wie Fleisch, Fisch, Kartoffeln oder dergleichen.
Der Grundaufbau einer Einrichtung zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens ist in Fig. 1 gezeigt, in
welcher die einzelnen Teile schematisch dargestellt sind. Ein Vorratsbehälter 1 für die zu behandelnde Paste ist über
ein Rohr 2 mit einer Pumpe 3 verbunden, welche die Paste fortlaufend und gleichförmig durch ein für Mikrowellen durchlässiges
Rohr 4 sowie einen Mikrowellensender 5 hindurchpumpt. Letzterer ist von der von einem Fluß durchsetzten
Art und beruht auf der Theorie des elektrischen Feldes, die im einzelnen im schwedischen Patent Nr. 363 462 beschrieben
ist. Die Last in Gestalt der zubereiteten Paste wird durch das Rohr 4 nahe dem axialen Zentrum des zylindrischen
Senders 5 gefördert. Der Mikrowellengenerator ist ein Magnetron 6, das an den Sender 5 über einen Wellenleiter
7 angeschlossen ist, von welchem ein Stutzen 8 und eine Koppelschleife 9 die Mikrowellenenergie zu dem Sender übertragen.
Jedes Ende des Wellenleiters ist durch eine Wand abgeschlossen.
Der grundlegende Vorteil des benutzten Senders besteht darin, daß die Energiedichte in der Last bei Kenntnis der
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Feldverteilung berechnet und gerichtet werden kann. In Fig. 3 ist das E-FeId in einer zylindrischen Last graphisch
dargestellt, die entlang dem axialen Zentrum des Senders angeordnet ist. Die Feldverteilung wird theoretisch bestimmt,
jedoch zeigen praktische Versuche, daß eine genügende Übereinstimmung zwischen der Theorie und der Praxis erhalten
werden kann. Die Energie wird dem Sender über eine induktive Schleife zugeführt. Eine solche Schleife hat zumindest zwei
Vorteile: die Feldverteilung wird unbeträchtlich durch mögliche Fehlanpassungen in dem System beeinträchtigt, und
die Feldverteilung ist durch die Lage der Schleife genau festgelegt. Es leuchtet ein, daß diese Kopplung wichtig
ist, wenn die Versorgung durch ein Magnetron erfolgt, weil die Phasenlage der Fehlanpassung des Magnetrons bei Änderungen
der Fehlanpassung in dem System aufgrund von Schwankungen der Größe, Temperatur usw. der zu erwärmenden
Last sich in sehr geringem Umfang ändert.
In praktischen Versuchen mit dem Sender ist ein zusätzlicher Vorteil festgestellt worden, der in der Möglichkeit einer
Verlagerung der stangenförmigen Last radial gegenüber dem axialen Zentrum, vorzugsweise in Richtung weg von der
Schleife besteht. Durch eine solche Verlagerung kann die Feldverteilung zu dem axialen Zentrum der Last hin zentriert
werden, und die Feldverteilung wird dadurch rotationssymmetrisch, d.h. es werden keine Winkeländerungen der Erwärmung
auftreten. Dadurch gelangt man bei der praktischen Anwendung sehr dicht an die theoretische ideale Feldverteilung,
wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform der Apparatur wird die
Möglichkeit einer Verlagerung der Last durch einen Flansch 11 geschaffen, der an jedem Ende des Rohrs 4 an einer Stelle
angebracht ist, an welcher das Rohr durch das Ende in einer verhältnismäßig großen Öffnung geführt ist. Das Rohr kann
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dann in Querrichtung durch diese öffnungen verschoben werden
und wird in der eingestellten Lage durch zwei Befestigungsglieder 12 gesichert/ die den Flansch mittels Schrauben
gegen das betroffene Ende gepreßt halten. Die Stellung des Rohrs in dem einen Ende kann unabhängig von der Stellung des
Rohrs im anderen Ende eingestellt werden.
Natürlich können zusätzliche Rohre und Sender bei der Einrichtung verwendet werden/ wie dies in den Figuren 4 und
5 dargestellt ist. Das beschriebene Verfahren zur Herstellung einer sogenannten Ei-Rolle erfordert zwei konzentrische
Rohre, eine für das Eigelb und das andere für das Eiweiß. Das Innenrohr 13 kann teleskopartig ausgezogen sein (Fig. 5)
und läuft durch einen besonderen Sender 14, der für dieses Rohr vorgesehen ist. Nach dem Extrudieren kann die Rolle
einer Nachbehandlung in einem Ofen 15 und dergleichen unterworfen werden, in welchem Fall sie auf einem Förderband
16 transportiert wird. Eine solche Nachbehandlungsvorrichtung kann natürlich Einheiten für verschiedene Behandlungsvorgänge
in Übereinstimmung mit dem zu behandelnden Erzeugnis einschließen, wobei ein Vorgang die Oberflächenbehandlung der
Rolle mit heiJSer Luft ist, was das Aussehen des Erzeugnisses verbessert.
Abänderungen dieser Nachbehandlung ebenso wie die anderen hierin erläuterten Verfahren und Einrichtungen sind innerhalb
des Rahmens der Erfindung möglich.
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Patentansprüche 909833/0644
Claims (6)
1. Verfahren zum Zubereiten von Nahrungsmitteln mit
Gehalt an Proteinen/ welche bei Erwärmung koagulieren und dem Erzeugnis harte Konsistenz verleihen,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
Förderung und Formung einer Paste des Erzeugnisses zu einer Strangpreßmasse, die vorwärts bewegt und
in einem für Mikrowellen durchlässigen Rohr eingeschlossen ist;
Mikrowellenbehandlung der Strangpreßmasse in wenigstens einem TM- 2.. - Sender und
Ausgabe der Strangpreßmasse in festem Zustand aus dem Rohr und Weitertransport.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet , daß die Mikrowellenbehandlung in dem TM-. ?1-Sender derart vorgenommen wird, daß die
Strangpreßmasse im QuerschnittsZentrum mit maximaler Wärmeintensität und im ümfangsbereich. mit minimaler
Wärmeintensität beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet , daß der Berührungsfläche zwischen der StrangpreJSmasse und der Xnnenwandung des Rohrs ein
Schmiermittel zugeführt wird.
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EL W 374 / 3o.o1.1979
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 mit mindestens einer Apparatur, bestehend aus einem Mikrowellengenerator, einem Leiter zur übertragung
der Mikrowellenenergie und einem TM- „ -
Senders in Gestalt eines hauptsächlich zylindrischen Hohlleiters, der von einem Ende zum anderen von einer
stangenförmigen Last durchsetzt ist, welche aus mindestens einem für Mikrowellen durchlässigen Rohr mit einem Innenquerschnittsradius
von solcher Größe besteht, daß bei einer gegebenen Frequenz des Mikrowellengenerators die
Versorgung zur Erzeugung von TM- -..-Resonanz in
dem Hohlleiter sichergestellt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (4) an
eine Pumpe (3) angeschlossen und durch Verbindungsglieder (11, 12) an jedem Ende entfernbar angeordnet
sowie an jedem Ende radial in die gewünschten Stellungen einstellbar ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet
, daß in dem Rohr (4) ein weiteres Rohr (13) konzentrisch angeordnet und an eine getrennte Pumpe
angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet
, daß die Rohre (4, 13) teleskopisch ausgezogen sind und daß zwei Apparaturen mit je einem
Mikrowellengenerator, einem Leiter und einem ™~O2i~
Sender (5 bzw. 14) längs der Rohre hintereinander vorgesehen sind.
909833/0644
EL W 374 / 3o„o1.1979
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| SE7801280A SE411162B (sv) | 1978-02-03 | 1978-02-03 | Forfaringssett vid framstellning av livsmedel, innehallande koagulerade eggviteemnen, och en anordning for settets utforande |
Publications (1)
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| DE2903984A1 true DE2903984A1 (de) | 1979-08-16 |
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