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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von
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Frucht zubereitungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Herstellen von Fruchtzubereitungen, bei dem ganze oder
zerteilte Früchte, Zuckerlösung und ggf.
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weitere Komponenten in jeweils dosierter Menge zusammengeführt und
innig miteinander vermischt werden, worauf die
so gewonnene Frucht
zubereitung durch Erhitzen auf eine vorbestimmte Temperatur sterilisiert und der
Weiterverarbeitung zugeführt bzw. in Transportbehälter abgefüllt wird.
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Als "Fruchtzubereitungen"bezeichnet man aus Früchten oder Stücken
von Früchten, Zucker und Wassertzw. Zuckerlösungen und ggf. weiteren Komponenten
gewonnene Gemische, die beispielsweise zum Herstellen von Fruchtjughurt, aber auch
als Ausgangsprodukte für Nektare verwendet werden.
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Sofern solche Fruchtzubereitungen etwa zum Herstellen von Fruchtjoghurt
oder ähnlichen Nahrungsmitteln verwendet werden sollen, ist es erwUnscht, daß die
Konsistenz der eingesetzten Früchte, etwa entsteinte Kirschen oder Aprikose stücke,
während des Herstellungsprozesses weitestgehend unverändert bleiben und somit im
fertigen Nahtungsmittel tunlichst in ihrer ursprünglichen Beschaffenheit vorliegen.
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Das Herstellen von Fruchtzubereitungen ist allgemein bekannter Stand
der Technik. Dabei werden in dosierter Menge Früchte bzw. Fruchtstücke und Zuckerlösung
sowie ggf. erforderliche weitere Zusätze in einem Misch- und Kochbehälter angesetzt,
dort gemischt und auf die erforderliche Sterilisationstemperatur erhitzt, um dann
nach
dem Abkühlen auf eine vorbestimmte Temperatur in Container oder sonstige Behältnisse
abgefüllt zu werden. Dabei ist auch die Verwendung tiefgefrorener Früchte üblich,
die dann durch übergießen mit heißer Zuckerlösung angetaut und nach dem Zusetzen
ggf. weiterer Komponenten unter ständigem Umrühren infolge laufender Wärme zufuhr
im isch- und Kochbehälter vollständig aufgetaut und bis auf die Sterilisationstemperatur
erhitzt werden. Das Abkühlen vor dem Abfüllen in Lager- und Transportbehälter bzw.
vor der Weiterverarbeitung findet dabei ebenfalls in Misch-und Kochbehälter statt,
so daß die chargenweise Zubereitung sich als außerordentlich zeitaufwendig erweist
und mithin erhebliche investive Aufwendungen erforderlich sind, wenn größere Durchsatzmengen
erzielt werden sollen. Desweiteren erweist sich dieses vorbekannte Verfahren insofern
als unzulänglich, als die jeweilige Ansatzmenge auch im Hinblick auf die erforderlichen
Abfüllzeiten bemessen werden muß und im Falle des Auftretens von Störungen die vollständige
Verarbeitung einer Charge, einschließlich des Abfüllens in Lager- und Transportbehälter
oder aber der Weiter -verarbeitung, notfalls auch Uber die üblichen Schichtzeiten
hinaus fortgesetzt werden muß, wenn das Verderbnisrisiko einer angesetzten, aber
nicht vollständig verarbeitete Charge ausgeschaltet werden soll.
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Insoweit erweist sich das vorbekannte Verfahren zum Herstellen von
Fruchtzubereitungen als aufwendig und wenig praktikabel. Darüber hinaus hat sich
gezeigt, daß die Früchte der in Misch- und Kochbehältern der vorstehend beschriebenen
Art hergestellter Fruchtzubereitungen ihre ursprüngliche Konsistenz weitgehend eingebüßt
haben, so daß sich das vorbekannte Verfahren auch hinsichtlich der an die Qualität
von Fruchtzubereitungen zu stellenden Forderungen als höchst unzulänglich erwiesen
hat.
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Demgegenüber sollen durch die Erfindung ein Verfahren und eine der
Verwirklichung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung geschaffen werden, mit denen
eine einfache und kostengünstige Herstellung von Fruchtzubereitungen, vor allem
aber auch eine den Qualitätserfordernissen genügende Herstellung gelingt. Ausgehend
von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art ist diese Aufgabenstellung in verfahrenstechnischer
Hinsicht dadurch gelöst, daß die Fruchtzubereitung im kontinuierlichen Durchlauf
durch einen Durchlauferhitzer auf die für das Sterilisieren erforderliche Temperatur
erhitzt und dabei unmittelbar vor dem Ab füllen in Transport- und Lagerbehälter
bzw. vor dem Weiterverarbeiten sterilisiert wird.
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Während für den Stand der Technik eine diskontinuierlicio Betriebsweise
kennzeichnend war, ist für das erfindungsgemäße Verfahren charakteristisch, daB
uurch Ansetzen und Vermischen der Komponenten gewonnene Fruchzubereitungen kontinuierlich
sterilisiert und abgefüllt bzw. einer hier nicht interessierenden Weiterverarbeitung
zugeführt werden.
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Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
nachgeordneten Verfahrensansprüchen angegeben.
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So ist es nach Patentanspruch 2 vorteilhaft, wenn der Ansatz der Frucht
zubereitung durch Zusammenführen und Inniges Vermischen der Komponenten diskontinuierlich
in wenigstens zwei voneinander getrennten Chargen in der Weise alternierend erfolgt,
daß jeweils während des Anetzens einer Charge eine zuvor angesetzte Charge kontinuie
lich sterilIsiert und abgefüllt bzw. der Weiterverarbeitung zugeführt wird, so daß
angesichts des kontinuierlichen Sterilisierens eine kontinuierliche Weiterverarbeitung
oder ein kontinuierlich ablaufender AbSüllvorgang durchführbar sind.
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Die grundsätzlIch gleichen Verfahrensmerkmale kommen auch bei Verwendung
tiefgefrorener Früchte zur Anwendung, wobei
jedoch in an sich bekannter
Weise diese tiefgefrorenen Früchte mit einer auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzten,
flüssigen Komponente, etlila Zuckerlösung, versetzt und vermischt werden und die
Frucht zubereitung bis zum Abführen zum Sterilisieren laufend durchmischt bzw. einem
Rührprozeß unterworfen wird, so daß angesichts der in der Anfangsphase des Ansetzens
noch teilgefrorenen Früchte ansonsten mögliche Klumpenbildungen durch erneutes Zusammenfrieren
teilgefrorener Früchte mit einem den Maß an Sicherheit vermieden werden. Der Prozeß
des An- und Auftauens kann dabei noch beschleunigt und die Gefahr erneuter Klumpenbildungen
durch das Zusammenfrieren teilgefrorener Früchte weitestgehend vermieden, wenn während
des Ansetzens und Durchmischens der Komponenten einer jeden Charge laufend Wärme
zugeführt wird. Wenn diese Wärmezufuhr bis zum Abführen der Fruchtzubereitung zum
Sterilisieren fortgesetzt wird, führt dies zu einer wünschenswert hohen Vorlauftemperatur
am Sterilisator, so daß die Durchlaufzeit durch einen Sterilisator angesichts der
nur noch vergleichsweise geringen Temperaturdifferenz bis zu einer erforderlichen
Sterilisati temperatur entspechend reduziert wird.
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In vorrichtungstechnischer Hinsicht ist die Erfindungsaufgabe dadurch
gelöst, daß der Sterilisator als Durchlaufrhitzer für der kontinuierlichen Durchsatz
des zu sterilisierenden Gutes ausgebildet ist und daß diesem Durchlauferhitzer wenigstens
ein Ansatzbehälter zum Ansetzen einer Charge aus den in jeweils vorbestimmten, dosierten
Mengen zusammengeführten Komponenten vorgeschaltet ist, der über eine Abzugsleitung
mit einer Förderpumpe im Förderweg mit dem Durchlauferhitzer verbunden ist.
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Im Gegensatz zum Stande der Technik, bei dem das Ansetzen, Miscnen,
Erhitzen und Abkühlen im selben Misch- und Kocnbehälter stattfindet, was die oben
erläuterten Nachteile mit sich bringt, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das Ansetzen und Mischen der Komponenten , einschließlich eines etwaig erforderlichen
Antauens und begrenzten Aufwärmens der Mischung, vom Sterilisator getrennt, der
im Verfahrenswege dem Ansatzbehälter nachgeschaltet und als Durchlauferhitzer ausgebildet
ist. Im Interesse einer kontinuierlichen Arbeitsweise des Durchlauferhitzers ist
es von Vorteil, wenn im Verfahrenswege vor dem Durchlauferhitzer zwei wahlweise
auf diesen schaltbare Ansatzbehälter vorgesehen sind, so daß
während
des Ansetzens und Zubereitens einer Charge in dem einen Behälter eine zuvor im anderen
Behälter angesetzte und zubereitete Charge kontinuierlich durch den Sterilisator
hindurchgeführt, dabei sterilisiert und anschließend in Transport- und Lagerbehälter
abgefüllt oder einer anderweitigen kontinuierlichen Verarbeitung zugeführt werden
kann.
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Dabei ist es zweckmäßig, jeden der Ansatzbehälter mit einem ein inniges
Durchmischen der zusammengeführten Komponenten vermittelnden Rührwerk und mit einer
Heizeinrichtung auszurüsten, die zweckmäßigerweise als ein den Ansatzbehälter zumindest
im unteren Bereich umschließender Heizmantel ausgebildet sein kann.
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Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist der als
Durchlauferhitzer ausgebildete Sterilisator ein Röhrenerhitzer mit einer beheizten
Rohrschlange für die im kontinuierlichen Durchlauf zu sterilisierende Fruchtzubereitung
und mit Vorteil kann die Rohrschlange innerhalb einer Heizeinrichtung aufgenommen
sein. Eine besonders zweckmäßige Ausbildung des Sterilisators ergibt sich, wenn
die Rohrschlange sich als spiralförmige Wendel in der Heizeinrichtung erstreckt.
Dabei kann die
spiralförmig verlaufende Rohrschlange in einem Ringspalt
zwischen zwei einander im Abstand umschließenden Schalen der Heizeinrichtung aufgenommen
sein und der Ringspalt als von einem flüssigen Wärmeträgermedium, etwa Warmwasser,
durchströmte Heizeinrichtung ausgebildet sein.
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Der Einsatz von Warmwasser als Wärmeträgermedium hat sich dabei insofern
als besonders vorteilhaft erwiesen, als es dann in einfacher Weise gelingt, die
i-m Sterilisator auftretenden Temperaturen so zu begrenzen, daß Überhitzungen des
zu sterilisierenden Gutes mit Sicherheit vermieden werden. Auch ist bei einer derartigen
Ausbildung der Heizeinrichtung eine einfache Regelung in der Weise möglich, daß
immer nur beim Absinken der Temperatur des in der von dem Ringspalt gebildeten Kammer
befindlichen llärmetrager.mediums solches mit höherem Temperaturniveau nachgeldhrt
wird.
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Ein weiteres wichtiges Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung besteht
darin, daß die von der Rohrschlange gebildete Förderstrecke im Röhrenerhitzer in
wenigstens zwei Teilstrecken mit je einer am Anfang der jeweiligen Teilstrecke angeordneten
Verdrängepumpe zum schonenden Fördern des zu sterilisierenden Gutes unterteilt ist.
Dieser Maßnahme kommt insbesondere dann wesentliche Bedeutung zu,wenn
eine
aus empfindlichen FrUchten, etwa entsteinten Kirschen, hergestellte Fruchtzubereitung
verarbeitet werden soll, weil diese Früchte leicht beschädigt werden könnten, wenn
die zum Überwinden der im Durchlauferhitzer auftretenden Widerstände erforderliche
Förderhöhe mittels einer Pumpe am Anfang der Förderstrecke aufgebracht würde.
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Es ist ersichtlich, daß bei entsprechender Aufteilung der Gesamtförderstrecke
in Teilstrecken eine äußerst schonende Behandlung des zu fördernden Gutes gelingt.
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Als besonders zweckmäßig für diesen Zweck hat sich die Verwendung
an sich bekannter Exzenterschneckenpumpen erwiesen.
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Nach einem anderen wichtigen Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen,
daß sich zwischen der vom Sterilisator wegführenden Abzugsleitung und den Ansatzbehältern
eine wahlweise über Ventile auf jeweils einen der Ansatzbehälter schaltbare Rückführleitung
erstreckt, so daß es bei etwaigen Unterbrechungen des Abfüllbetriebes oder der We-iterverarbeitung
des über die genannte Abzugsleitung vom Sterilisator abgeführten Gutes möglich ist,
diese-s Gut erneut in einen der Ansatzbehälter zurückzuleiten.
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Dadurch ist eine wünschenwerte kontinuierliche Betriebsweise des Sterilisators
auch bei Störungen der kontinuierlichen Gutabführung möglich.
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Eine Ausführurigsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie das
damit verwirklichbare Verfahren sollen nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
erläutert werden . In schematischen Ansichten zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild
der Vorrichtung mit einem warmwasserbeheizten Sterilisator und zwei wahlweise auf
diesen schaltbaren Ansatzbehältern, Fig. 2 einen der Ansatzbehälter für sich allein
in einer seitlichen Ansicht, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Ansatzbehälter gemäß
der Schnittlinie III-III in Fig. 2, Fig. 4 den Sterilisator für sich allein in einer
Ansicht von oben, Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den Sterilisator gemäß der
Schnittlinie V-V in Fig. 4, Fig. 6 eine Detailansicht des Sterilisators gemäß Ausschnitt
VI in Fig. 5 und Fig. 7 eine weitere Detailansicht des Sterilisators gemäß Ausschnitt
VII in Fig. 5.
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Bei der in Fig. 1 im Blockschaltbild veranschaulichten Vorrichtung
sind zwei parallel geschaltete Ansatzbehälter 10,10' vorgesehen, die über je ein
Ventil 11,11' in der zuge
ordneten Abzugsleitung 12,12' wahlweise
auf eine Förderleitung 13 schaltbar sind, die'sich zu dem Sterilisator 14 hin erstreckt.
Der Sterilisator, der hinsichtlich seiner baulichen Einzelheiten unten noch näher
beschrieben werden soll, ist als Röhrenerhitzer ausgebildet und besitzt übereinanderliegend
zwei aus jeweils spiralförmig verlaufenden Rohrschlangen 15,15' bestehende Förderstrecken
mit je einer Verdrängepumpe 16,16' jeweils am Anfang einer jeden Förderstrecke,
die zum schonenden Fördern des zu sterilisierenden Gutes durch die von den spiralförmig
verlaufenden Rohrschlangen 15,15' gebildeten Förderstrecken dienen. Eine sich vom
Röhrenerhitzer 14 forterstreckende Abzugsleitung 17 führt zu einem hier nicht interessierenden
Abfüller und ist mit einem Absperrventil 18 versehen. Vor diesem Ventil erstreckt
sich von der genannten Abzugsleitung 17 eine Rückführleitung 19 fort, die über je
ein Vetnil 20,20' wahlweise mit jedem der Ansatzbehälter 10,10' verbindbar ist.
Bei der Heizeinrichtung 22 des Sterilisators handelt es sich um eine Warmwasserheizung,
bei der das Wärmeträgermedium in an sich bekannter Weise mittels einer nicht gezeigten
Umwälzpumpe gefördert wird und in einem uamPf-beheizten Wärmetauscher 23 auf die
erforderliche Temperatur gebracht wrd, der nach
dem u'ugnstromprinzip
arbeitet und über eine Vorlaufleitung 24 und eine Rücklaufleitung 25 mit der Heizeinrichtung
verbunden ist.
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Die beiden Ansatzbehälter 10,10' nach Fig. 1 sind untereinander gleich
und in der aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Weise als im wesentlichen zylindrische
Behältnisse ausgefindet, die von im Bereich der beiden Enden des Zylinders angeoraneten
Standbeinen 30,31 unterschiedlicher Länge aufgenommen und daher mit unter einem
flachen Winkel gegenüber der Aufstellfläche verlaufender Zylinderachse 32 angeordnet
sind. Die beiden Stirnseiten des zylindrischen Behältermittelteils 33 sind durch
kegelstumpfartige Böden 34,35 abgeschlossen. Längs durch den Behälter erstreckt
sich eine Mischerwelle 36 mit nur angedeuteten Mischwerkzeugen 37 hindurch, die
im Bereich der Zentren der kegelstumpfartigen Böden drehbar gelagert ist. Ein sich
durch den oberseitigen Behälterboden 35 hindurcherstreckender Wellenstumpf steht
mit einem an diesem Behälterboden angeflanschten Getriebemotor 38 in Antriebsverbindung.
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Etwa in der Mitte der Längenerstreckung des Behälters befindet sich
eine Beschickungsöffnung 40, durch die aus einem nicht weiter interessierenden Vormischbehälter
die in
diesen in dosierten Mengen zusammengeführten und vorgemischten
Komponenten zur Bildung der herzustellenden Fruchtzubereitung eingegeben werden.
Das nur angedeutete Rührwerk 36,37 dient der innigen Durchmischung der in der oben
erläuterten Weise eingebrachten Komponenten und im unteren Bereich des unterseitigen
Behälterbodens 34 befindet sich ein Abzugsstutzen 41 für den Anschluß der zum Sterilisator
14 hin führenden Abzugsleitung 12,12!. Im übrigen ist in der Nähe des tieferliegenden
Behälterbodens oberseitig am Behältermantel ein Anschlußstutzen 42 für den Anschluß
der Rückführleitung 19 vorgesehen, mittels der die vom Sterilisator zu einem nicht
weiter dargestellten Abfüller führende Abzugsleitung mit dem Ansatz-,ehälter £,
10' verbindbar ist, um bei einer Unt.orbrecnung des im übrigen kontinuierlichen
Abfüllbetriebes cas im kontinuierlichen Durchlauf durch den Röhrenerhitzer sterilisierte
Gut dann in den nsatzbehälter zurückführen zu können. Fener ist der Ansatzbehälter
mit einer Heizeinrichtung 44 versehen, die sich als Heizmantel 45 unterseitig über
insgesamt etwa 3000 um den im wesentlichen zylindrischen Behältermantel herumerstreckt
und in an sich bekannter Weise als Warmwasserheizung ausgebildet ist.
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Bei dem als Röhrenerhitzer ausgebildeten Sterilisator 14 handelt es
sich um ein auf Standfüßen 48 aufgenommenes zylindrisches Gebilde, dessen Zylindermantel
49 aus zwei
einander konzentrisch unter Ausbildung eines Ringspaltes
50 umschließenden Schalen 51,52 besteht. Im Ringspalt50 zwischen diesen beiden Schalen
verlaufen die als spiralförmige Wendel verlegten Rohrschlangen 15,15' zum Führen
des zu sterilisierenden Gutes. Wie insbesondere Fig. 6 zeigt, erstreckt sich vom
untersten Rohr der unteren Rohrschlange 15 ein Rohrstutzen 53 radial nach innen,
der dem Anschluß der von den Ansatzbehältern kommenden Förderleitung 13 dient. Vor
diesem Anschlußstutzen ist in der Zuführleitung eine Verdrängerpumpe 16 zum Fördern
des zu sterilisierenden Gutes angeordnet, bei der es sich insbesondere um eine Exzenterschnenkfflpumpe
handeln kann.
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Wie schon Fig. 1 zeigt, ist die das zu sterilisierende Gut Im Sterilisator
14 führenae, in dem Ringspalt 50 spiralförmig verlaufende Rohrschlange in zwei Teilrohrschiangen
45,15' jeweils etwa gleicher Längenerstreckung unterteilt, wodurch die Förderstrecke
im Sterilisator in zwei gleiche Teilförderstrecken unterteilt ist. Diese Unterteilung
ist dadurch verwirklicht, daß etwa auf halber Vertikalerstreckung des Sterilisators
die untere und die obere Rohrschlange 15,15' je einen radial nach innen gerichteten
Rohrstutzen 54,55 aufweisen, zwischen denen eine
in den Fig. 4
und 5 nicht gezeigte Verdrängerpumpe 16' angeordnet ist. Die sich in der oberen
Hälfte des Ringspaltes 50 spiralförmig erstreckende Rohrschlange 15' tritt dann
am oberen Ende des Sterilisators über einen ebenfalls radial nach innen gerichteten
Rohrstutzen 56 aus dem Ringspalt 50 aus und an diesen Rohrstutzen 56 ist die zu
einem nicht weiter interessierenden Abfüller oder zu einer ebenfalls nicht interessierenden
Weiterverarbeitung hinführende Abzugsleitung 17 angeschlossen.
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Bei der in Fig. 1 in ihrer Gesamtheit mit 22 bezeichneten Heizung
handelt es sich um eine Warmwasserheizung, die dadurch verwirklicht ist, daß der
die spiralförmig verlegten Rohrschlangen 15,15' aufnehmende Ringspalt zwischen den
beiden zylindrischen Schalen 51,52 des Zylindermantels 49 des Sterilisators von
Warmwasser durchströmt wird, wobei die in dem Ringspalt verlaufenden Rohrschlangen
eine intensive Umspülung durch das Wärmeträgermedium erfahren.
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Ebenso wie die sich im Sterilisator erstreckende Rohrschlange 15,15'
in zwei Teilförderstrecken unterteilt ist, ist der die Rohrschlangen aufnehmende
Ringspalt 50 in der Mitte der Verikalerstreckung des Zylindermantels unterteilt.
Für den oberen Teil wird Uber einen Rohrstutzen
das vorlaufseitige
Warmwasser zugeführt und tritt über eine, auf halber Höhe des Zylindermantels sich
radial nach. außen erstreckenden Rohrstutzen 59 aus. Ein etwa auf gleicher Höhenlage
mit den Rohrstutzen 59 angeordneter Rohrstutzen 60 bildet den vorlaufseitigen Warmwasseranschluß
für den unteren Teil der Heizeinrichtung und übtr einen am unteren Ende des Zylinder
-manteis angeordneten Rohrstutzen 61 wird das Wärmeträgermedium zum Beheizen der
unteren Rohrschlange 15 abgeführt.
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Es ist ersichtlich, daß angesichts der vorstehend erläuterten Führung
des Wärmeträgermedius der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgermedium und dem
in den Rohrschlanger 15,15' geführten Gut im Gegenstrom erfolgt. Der Aufheizung
den in hier nicht weiter interessierender Weise im Kreislauf geführten Wärmeträgermediums
dient ein dampfseheizter Gegenstrom-Wärmetauscher 23. Der Einsatz von Warmwasser
als Wärmeträgermedium gewährleistet, daß Überhitzungen des zu sterilisierenden Gutes
mit einem hohen Maß an Sicherheit ausgeschaltet sind.
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