DE3417196A1

DE3417196A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung extrudierter lebensmittelprodukte besonderer gestalt

Info

Publication number: DE3417196A1
Application number: DE19843417196
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl.-Ing. Lissabon/Lisboa Ell
Original assignee: MEDUNA FINANC ETS
Current assignee: MEDUNA FINANC ETS
Priority date: 1984-05-09
Filing date: 1984-05-09
Publication date: 1985-11-14

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
extrudierter Lebensmittelprodukte besonderer Gestalt Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren und zum anderen eine Vorrichtung jeweils zur Herstellung eines extrudierten Lebensmittelproduktes bestimmter, jedoch nicht im Wege der freien Extrusion erreichbarer Gestalt,-und zwar in verfahrenstechnischer Hinsicht gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und in vorrichtungstechnischer Hinsicht gemäß Oberbegriff des Anspruchs 18.
Lebensmittel werden heute in mannigfaltiger Art extrudiert.
So gibt es sogannante expandierte Artikel wie Maissnacks, Erdnußflocken, Flachbrot usw. Andere Artikel, hauptsächlich in der Süßwarenindustrie, werden oft nur geschmolzen, homogenisiert, durch beigegebene Stärke verkleistert usw., jedoch nicht expandiert, sondern nur extrudiert.
Unabhängig davon, ob nun der aus der Extruderdüse austretende Rohstoff expandiert oder nicht expandiert, tritt immer ein Strang aus, dessen Formgebung durch die Extruderdüse und das dieser rotierende Abschlagmesser bzw. durch dessen Umlaufgeschwindigkeit bestimmt wird.
Zwar kann der Strang später in Stücke geschnitten werden und beispielsweise zwischen Walzen hindurchgezogen und so etwas bearbeitet werden.
Es fehlt jedoch eine Maschine, die es möglich macht, die in jedem Fall heiße und plastische Masse vor dem Erstarren exakt formgebend zu beeinflussen.
Es ist zwar bereits daran gedacht worden, eine Spritzgußmaschine wie in der Kunststoffindustrie üblich zu benutzen, um die plastische Masse in eine stationäre Form zu spritzen. Die langen Kühlzeiten lassen jedoch auch einen Rundläufer, d. h. eine Spritzgußmaschine mit taktmäßig rotierenden Formen, als Möglichkeit für eine weitere Reduzierung der Zykluszeit in Erwägung ziehen. Die heute in der Lebensmittelindustrie auftretenden hohen Durchsätze von meist weit über 100 kg/h lassen aber auch für diese Alternative keinen wirtschaftlich vertretbaren Spielraum.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der jeweils eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß eine Möglichkeit geschaffen ist, in kontinuierlicher Arbeitsweise bei hohen Durchsätzen extrudierte Lebensmittelprodukte herstellen zu können, und zwar solcher Gestalt, wie diese bei freier Extrusion nicht erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 18 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in verfahrenstechnischer Hinsicht aus den Unteransprüchen 2 bis 17 und in vorrichtungstechnischer Hinsicht aus den Unteransprüchen 19 bis 41 zu ersehen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung sowohl in verfahrenstechnischer als auch in vorrichtungstechnischer Hinsicht ermöglich erstmalig die Herstellung extrudierter Lebensmittelprodukte besonderer Gestalt, wie sie im Wege der freien Extrusion, d. h. ohne Verwendung irgendwelcher der Extruderdüse nachgeschalteter Formen, nicht erreichbar ist. Dabei ist insbesondere zu beachten, daß es bisher überhaupt nicht bekannt war einer Extruderdüse irgendeine Form, in die hinein extrudiert wird, nach zuschalten, sei es daß' es sich um eine ortsfeste oder eine sich konstant bewegende Form handelt. Die erfindungsgemäße Ausbildung, bei der von einer Reihe umlauf ender Formen Gebrauch gemacht wird, die in im wesentlichen beliebiger Weise geteilt sind, wobei die Teilung lediglich dazu dient, die Form öffnen zu können, um sie im geöffneten Zustand der Extruderdüse zuzuführen, und schließen zu können, um schließlich den fertig hergestellt.en Gegenstand entnehmen zu können, ist sowohl für die Herstellung expandierter wie auch nicht expandierter Lebensmittelprodukte geeignet. So ist es insbesondere möglichE das Extrudat bereits unmittelbar hinter der Extruderdüse durch Vorsehung eines Abstands der Formträger- und -transporteinheit von der Extruderdüse etwas expandieren zu lassen, bevor das Extrudat in die Formen eintritt. Andererseits ist es aber auch durchaus möglich, das praktisch fertig hergestellte Produkt so frühzeitig aus den Formen zu entfernen, daß nach den Entfernen eine gewisse Expansion möglich ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung in ihrem Grundkonzept eignet sich für eine kontinuierliche Herstellung mit sogar höchsten Durchsätzen. Im übrigen ist durch besondere Abstimmung der Vorschubgeschwindigkeit der einzelnen Formen gegenüber der Extrusionsgeschwindigkeit die Möglichkeit zur Regelung des Füllungsgrads und des Füllungsdrucks innerhalb der Formen gegeben. Mit einer entsprechendeniRegelung bei gleichzeitiger guter Zusammenhaltung der mehrteiligen Formen im geschlossenen Zustand sind die Voraussetzungen für eine Expansion des fertigen Produktes nach der Entformung einstellbar. Im übrigen eignet sich die erfindungsgemäße Ausbildung nicht nur etwa zur Herstellung in sich homogener Lebensmittelprodukte, sondern auch zur Herstellung von mehrschichtigen Produkten, wobei sogar zwischen den Schichten Füllmassen eingeführt werden können, und zwar unmittelbar während der Herstellung des Lebensmittelprodukts. Die Schichten müssen keinesfalls im Querschnitt ringförmig gestaltet sein, wie sich dies beispielsweise bei der ausschließlichen Verwendung einer Ringschlitzdüse ergeben würde. Der Gestaltung des Formgebungshohlraums sind nämlich praktisch überhaupt keine Grenzen gesetzt, so daß jede beliebige Gestalt des fertigen Lebensmittelprodukts auch tatsächlich erreichbar ist.
Diese und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung und die dieser zugrundeliegenden Gedanken ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, in der auf die Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen im einzelnen: Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer einer Extruderdüse nachgeschalteten Formträger-und -transporteinheit, Figur 2 zwei Querschnitte durch mögliche Formen, Figur 3 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Formträger- und -transporteinheit, Figur 4 wiederum einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Reihe von Formen, Figur 5 ebenfalls einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Reihe von Formen im Augenblick des Öffnens und in Zuordnung zu zwei Umlaufförderern, Figur 6 einen Querschnitt durch eine einzelne Form einmal in geschlossenem und einmal in geöffnetem Zustand, Figur 7 einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Reihe von Formen für den Fall einer Koextrusion, Figur 8 wiederum einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Formträger- und -transporteinheit in sehr dichter Anordnung an der Extruderdüse.
Aus der Extruderduese 1 tritt ein expandierter oder nicht expandierter Strang aus. Die Umlaufenden Formhaelften 2a und 2b laufen mit der gleichen oder einer jedenfalls anpassbaren Umlaufgeschwindigkeit, schliessen hermetisch in der Trennebene A-B und greifen den aus der Duese austretenden Strang. In Fig. 2 wird ein Querschnitt durch ein solches Formenpaar dargestellt mit einem rechteckigen Querschnitt, wie er z.Bsp. fuer die Biskuit verarbeitung infrage kommt.
Die einzelnen Formpaare, also jeweils 2 Formenhaelften, schliessen nach Einlauf in die Extrusionsebene selbststaendig ab, und zwar unter sich wie auch gegenueber dem jeweils vorliegendem Paar, wie in Fig: 1 angedeutet.
Die Formen koennen sogenannte Schneidkanten haben, wie z.Bsp. bei Blasformen im Kunststoffbetrieb, so dass innerhalb einer jeden Form beim Schliessen derselben, die Schneidkanten das plastische Material ganz oder teilweise durchtrennen, so dass exakte Konturen erreicht werden. Z.Bsp. kann aus einem flachen Strang somit kontinuierlich ein sternfoermiges Gebilde kontinuierlich ausgestanzt und gepraegt bzw. geformt werden.
Die geschlossehen Formen durchlaufen in dieser Ebene eine von der An zahl der Formen abhaengige Kuehistrecke. Die Formen weisen durch aeussere Rippen eine fuer Luftkuehlung vorgesehene Oberflaeche auf, koennen jedoch auch mittels Wasser oder Oel gekuehlt werden, wobei die Zufuehrung des Kuehlmediums in die rotierenden Formen kein Problem darstellt, da die Verbindungsschlaeuche mit umlaufen koennen.
Jedoch ist eine Luftkuehlung betriebssicherer und falls moeglich vorzuziehen.
Beim Auslauf der Formenpaare aus der Press- oder Zuhaltezone koennen sog. Auswerferstifte durch Federn oder mechanisch betaetigt die geformten Teile aus der Form loesen, wobei dafuer auch Luftduesen je nach Produkt eingesetzt werden koennen.
Die fuehrung der Formenpaare selbst kann auf verschiedene Art erfolgen: So koennen die Formenpaare auf einer oder mehreren umlaufenden Ketten fest montiert sein oder auf umlaufenden Baendern z.Bsp. aus Textilfaser mit Gummibelag befestigt sein,wobei die Baender unter Vorspannung stehen koennen und somit die Abdichtung der Formenpaare untereinander gewaehrleistet ist, oder sie koennen in Fuehrungen, d.h.
auf Gleitschienen laufen und ueber Zahnraeder,die an einzelnen Stellen in die Formen eingreifen, einfach kontinuierlich vorgeschoben werden.
Zu beachten ist, dass die Formen mit einer vom auszuspritzenden Querschnitt und der Extruderleistung abhaengigen Geschwindigkeit umlaufen, die unter Umstaenden sehr hoch sein kann. 50-100 m/Min. duerften jedoch das Aeusserste sein, was aus mechanischen Gruenden vertretbar ist.
Das Oeffnen der Formen am Austritt aus der Schliessebene erfolgt wie in Fig. 5 dargestellt. Nur der Vollstaendigkeit halber sei erwaehnt, dass man sich auch eine fortlaufende Kette von Formen vorstellen koennte, die auf umlaufenden Ketten oder Baendern montiert sich ueber ein Scharnier durch Leitschienen oeffnen oder schliessen lassen, wie in Fig. 6.) angedeutet. Diese Konstruktion ist jedoch weniger vorteilhaft, weil die Formhaelften sich nicht vollstaendig trennen.
Waehrend die mechanische Grundkonzeption beschrieben wurde,mussten jedoch fuer verfahrenstechn. bedingte Einzelheiten besondere Loesungen gefunden werden.
Die Herstellung bzw. Formgebung von nicht expandlerenden Rohstoffmischungen, wie z.Bsp. von gummiartigen Bonbons, Karamell und sogenannten Granola-BarsJdie aus z.Teil ganzen Weizenkoernern bestehen, mit Zuckermassen als Bindemittel koennen nicht einfach als Strang abgezogen und geformt werden. Hier muss ein Sprltzvorgang wie von der Kunststoffindustrie bekannt auf die kontinuierlich laufende Formenkette uebertragen werden. Dies wurde dadurch geloest, dass die Duese als rohraehnliches Gebilde verlaengert-und in die dafuer noetige Oeffnung der ersten geschlossenen Form hineinverlegt wurde wie in Fig. 3 gezeigt.
Die aus der Duese spritzende Masse kann so in die einzelnen Formen gelangen. Je nach Abzugsgeschwindigkeit wird die Form mehr oder weniger stark gefuellt. Anzustreben ist eine vollstaendige Fuellung durch richtige Anpassung der Formenvorschubgeschwlndigkeit an die Menge der extrudierten Masse. Wenn mehr extrudierte Masse in die umlaufenden Formenkavitaeten eingespeist wird, als dem voreilenden Formenvolumen entspricht, werden die Formen ueberspritzt. Die Formzuhaltekraefte muessen also hoch genug sein, um auf Wunsch eine genuegend hohe Verdichtung der eingespritzten Masse zu gewaehrleisten.
Erreicht werden koennen hoehere Formkraefte dadurch, dass z.Bsp. die geschlossenen Formen durch parallel zu den Formen laufende Gleitschienen zusaetzlich zugehalten werden. Als wichtiger Punkt ist also herauszustellen, dass der Spritzdruck innerhalb der Form durch die Abzugsgeschwindigkeit der Formen genau gesteuert werden kann.
Dadurch, dass notwendigerweise die verlaengerte Duese, z.Bsp. als duennes Rohrs in die erste geschlossene Form hineinragen kann, sind die Formen gegeneinander nicht dicht abgeschlossen, sondern stehen ueber die durchgehende Oeffnung mit gleichem Querschnitt wie das verlaengerte Duesenrohr miteinander in Verbindung - Fig. 4. Dadurch erhaelt man eine Kette.
von geformten Teilen die nach Kuehlung, Erstarrungaus der Form fallen und nur noch getrennt werden muessen (Fig. 3).
Der Vorteil dieser Applikation ist, dass man so z.Bsp. Bonbons direkt aus Zuckerglukose mit oder ohne Staerke und anderen Zutaten aufschmelzen - kochen und einspritzend exakt formgestalten kann. Dieses Verfahren loest also das umstaendllche Kochverfahren z.Teil unter Vakuum mit noch komplizierterem Giessverfahren wie z.Bsp. fuer Gummibaerchen ab. Bei vergleichbaren Leistungen stehen wirtschaftliche Vorteile, geringere Investitionskosten, kleinerer Energieverbrauch und Platzersparnisse im Vordergrund.
Eine voellig andere Anwendung des Formautomaten liegt in der Formgestaltung von expandierten Produkten. Hier wird der aus der Duese expandierende Strang nach der Expansion aber noch im plastischen Bereich von den fortlaufenden Formhaelften aufgenommen und zu einem der Form entsprechenden Format gepresst.
Es ist bekannt dass bisher der hauptsaechlich aus Getreidemehlen bestehendeStrang nach der Expansion - im plastischen Bereich, d.h. innerhalb von wenigen Sekunden - zwar geformt, jedoch nicht verklebt oder zusammengeschmolzen werden konnte. So konnte ein Flachbrot zwar zu einem Schlauch oder Rohr verformt werdenrohne dass jedoch die beiden bereits abgekuehlten Enden sich innig verbinden liessen. Mit dem neuen Formautomat erhaelt man erweiterte Moeglichkeiten. Der expandierte Strang wird, sofort, also ganz kurz hinter der Duese, d.h. bevor er ernsthaft durch die adiabatische Expansion erkaltet, abgezogen und kann mittels der sich schliessenden Formhaelften kontinuierlich bearbeitet werden. Dadurch, dass nach dem Schliessen der Formhaelften die plastische Masse waehrend einer laengeren Zeit zusammengepresst werden kann, erfolgt auch eine Verklebung oder Verbindung von sich ueberlappenden Teilen des Massestrangs. Man kann auch ein expandierendes Rohr oder anderes Hohl profil in die fortlaufenden Formhaelften einspritzen und dabei mit besonders guenstigem Effekt eine bisher nur schwierig vorzunehmende Ko-extrusion vornehmen, indem zentrisch aus der Duese und innerhalb des Rohrprofils eine Zufuehrung von Koextrudat, z.Bsp. einer Schokoladencreme oder Marmelade in die geschlossene Form eingespritzt wird. Wie in Fig. Z skizziert.
Wenn die Moeglichkeiten fuer die Formgestaltung eines bereits expandierten Stranges auch geringer sind als wie beim direkten Einspritzen von Masse in die geschlossene Form, so ist der Formautomat wie beschrieben doch von grosser Hilfe und Wichtigkeit fuer die erwaehnte Koextrusion, da die von innen unter regelbarem Druck in ein Hohl profil eingespritzte Masse die Wand des Profils, meist eine Keks- oder Brotaehnliche Substanz an die Formawaende presst und somit eine formenmaessig, konturengerechte praezise Aussenhaut ergibt, was ohne diese kontinuierliche Abzugs- und Formgebungsvorrithtung ueberhaupt nicht moeglich waere.
Als dritte Moe.glichkeit ist zu erwaehnen, dass man auch in die bereits geschlossene Form direkt hineinexpandieren kann wie in Fig. 7 angedeutet. Allerdings ist das bei der Expansion schlagartig verdampfende Wasser nicht absaugbar bzw. nur bedingt ueber Vakuum. Trotzdem expandiert die Masse und fuellt den Hohlraum der Form voellig aus. Verfahrenstechnische Feinheiten so z.Bsp. ueberbeheizte Formen, die ein Roesten der aeusseren Produktwand bewirken unter gleichzeitiger Verdampfung des sich bildenden Kondensates,ermoeglichen einen Austritt des so gebildeten Dampfeswenn die Formschliessflaechen dafuer geeignete Rillen aufweisen, wie auch beim Flaschenblasen von Kunststoffen,die in der Form befindliche Luft entweichen kann, wenn dafuer Entlueftungsrillen ange- Eine weitere aeusserst wichtige Moeglichkeit besteht darin, an der Duese ein Rohr anzubringen, derart, dass das Rohr durch einen Teil oder die gesamte geschlossene Form gefuehrt wird. Das aus der Duese expandierende oder auch nicht expandierende Produkt, z.Bsp. eine Keksmischung,wird entlang und ueber dem Rohr mittels der mitlaufenden Formen problemlos abgezogen. Dieses Rohr kann einen Doppelmantel aufweisen, der eine Kuehlung und/oder Beheizung durch umlaufendes Medium (Oel, Wasser oder Widerstandsheizung) enthaelt, wobei das Umlaufmedium ueber den Duesenkopf zugefuehrt werden kann. Ausserdem kann das Rohr einen Entlueftungskanal mit Entlueftungsbohrungen besitzen, um ueber das Innere des Rohres das sich eventuell bildende Kondenswasser abzuziehen. In der Tat besteht bei der Ko-extrusion von expandierbaren Lebensmitteln in Form von geschlossenen Profilen einer gewissen Laenge das Problem, dass der bei der Expansion abgehende Dampf nach aussen keine Probleme aufwirft,jedoch auch in das Innere des Profils Dampf ausgetrieben wird. Dieser Dampf schlaegt sich im Innern des extrudierten Profils nieder und bildet Kondensflecken. Dadurch, dass das Rohr auch ueber 100o beheizt werden und Entlueftungsloecher aufweisen kann, ist es moeglich,die Kondensatbildung voellig zu unterbinden, den Dampf ueber die Loecher und das Innere des Rohres abzusaugen. Sehr wichtig ist, dass bei diesem Vorgang auch gleichzeitig eine intensive Trocknung des Inneren und je nach Wandstaerke des extrusierten Profils auch des ganzen Profils eintritt.
Dies aus folgendem Grund: Eine expandierbare Mischung verliert bei der Expansion ueblicherweise zwischen 6-9% Wasser. Wenn die Anfangsfeuchte der Mischung jedoch zwischen 10-20- liegt, so wuerde im Durchschnitt und haeufigsten Fall nach der Expansion ein Produkt entstehen mit einer Restfeuchte hoeher als 5%. Diese Restfeuchte bedingt bei Extruderprodukten die meist noetige zusaetzliche Nachtrocknung. Wenn also wie bisher die Ko-extrusion an der Duese erfolgt, erhaelt man ein Produkt mit zu hoher Restfeuchte wobei eine Nachtrocknung nicht mehr moeglich, da die meist cremeartige Fuellmasse beim Nachtrocknen zerlaufen wuerde. Wenn jedoch, wie geschil dert, die Nachtrocknung vor der Fuellung mittels der Kontaktwaerme des beheizten Rohres erfolgt,ist obiges Problem geloest, insbesondere da durch die evtl. gekuehlten Formen oder ein noch weiter verlaengertes Rohr das Produkt gekuehlt werden kann. Das Einspritzen der cremeartigen Masse erfolgt im uebrigen wie bereits vorher geschildert durch ein separates Duesenrohr, welches im Innern des Fuehrungs-und Trocknungsrohres angebracht ist.und ueber die Duese nach aussen mit einer Dosierpumpe verbunden werden kann. Mechanische Probleme mit der Fuehrung und Halterung des aeusseren Rohres bestehen nicht, da die Formmasse des Rohrs automatisch innerhalb der Formen zentriert. Falls das Produkt zum Kleben neigt, kann das Rohr auch teflonisiert werden.
Schliesslich kann auch das Ko-extrudat einspritzende Fuellrohr selbst beheizt oder vorzugsweise gekuehlt werden, damit die meist heisse Fuellmasse noch gleichmaessiger und bei niedriger Temperatur in das geschaeumte Profil uebertritt. Die Verbindung des Kuehl-oder Heizmediums nach aussen geschiet wie beim Fuehrungsrohr angedeutet. Die Temperierung selbst erfolgt z.Bsp. ueber Doppelmantel oder auch elektrisch ueber eine Widerstandsheizung. Zu erwaehnen ist auch, dass die beschriebene Vorrichtung auch dafuer eingesetzt werden kann, um mehr als einen Strang gleichzeitig aufzunehmen, zu verformen und abzuziehen, wenn die Duesenausgaenge und Formen entsprechend mehrfach ausgebildet sind.
Beispiel 1 Ein Textruder 1180 mit Scherkopf SK 72 wurde auf ca. 1600C vorgeheizt und in den Trichter eine Mischung aus 20% Maisstaerke 40% Saccharose 40% Traubenzucker plus Aroma und Farbstoff alles pulverfoermig und trocken eingespeist. Die Duese erhielt ein Verlaengerungsrohr von 5 mm Aussendurchmesser und 2 mm Innendurchmesser. Der Scherkopf wurde sehr hochtourig gefahren, sodass nach wenigen Minuten die aeusserst heisse und sehr fluessige Masse aus der duennen Duese heraussprtzte. Die Farbe war durch die hohen Temperaturen bereits braun. Die Antriebsmotoren der Maschine wurden kurz abgestellt und der Formautomat vor die Duese gestellt derart, dass das verlaengerte Duesenrohr in die erste der ablaufenden Formen hineinragte. Dann wurde der Textruder wieder eingeschaltet und der Formautomat auf eine Geschwindigkeit eingestellt, die volumenmaessigrwas den Formeninhalt betrifft, dem Ausstoss des Textruders entsprach. Nach wenigen Augenblicken konnte am Auslaufende der Form ein bereits stark erkalteter und fester, elastischer, unregelmaessiger geformter Strang entnommen werden. Die Geschwindigkeit des Formautomaten wurde dann langsam reduziert. Die einzelnen Formhaelften begannen sich zu fuellen, so dass eine Kette von Kugeln mit ca. 15 mm die genau den Formenkonturen entsprachen, aus der Maschine von Hand abgezogen werden konnte. Die Kugeln waren miteinander durch einen Strang aus dem gleichen Material verbunden mit einem Durchmesser von 5 mm. Die Kugeln wiesen eine bereits glatte und feste Oberflaeche auf, wobei die Konsistenz jedoch etwas elastisch wie Kaugummi war. Die Transparenz war gut und zeigte, dass die Staerke vollkommen verkleistert und im Scherkopf homogenisiert worden war. Die urspruenglich braune Farbe der Karamellesierung verschwand nach Einsatz der regelbaren Kuehlung im Scherkopf.
Beispiel 2 Es wurden in eine Textruder-Scherkopfkombination nach einem besonderen Verfahren ganze Getreidekoerner und ein Zucker/ Glucosegemisch in Pulverform hineingegeben. A.us der rechteckigen verlaengerten Duese trat ein kontinuierlicher Strang von leicht aufgequollenen Getreidekoernern heraus,-die miteinander ueber die geschmolzene Zuckermasse verbunden waren.
Nachdem die richtigen Betriebsparameter - insbesondere die geeigneten Schneckendrehzahlen und Temperaturen herausgefunden waren, der heraustretende Strang keine Karamellisierung aufwies, wurde die Maschine kurzfristig abgestellt und der Formautomat an die Duese her,anlgeschoben, derart, dass bei laufenden Formen diese gerade ueber das verlaengerte Duesenrohr strichen.
Mit anderen Worten das Duesenrohr ragte einige mm in die geschlossene Form hinein. Nach Anschluss des Textruders konnte aus den teflonisierten und durch Blasluft intensiv gekuehlten Formen ein kontinuierlicher "GranolFbar"-Strang entnommen werden, dessen Oberflaeche bereits so abgekuehlt und glatt war, dass er einer nachgeschalteten Guerschneidemaschine zugefuehrt werden konnte.
Beispiel 3 Aus einer Textruderduese wurde ein Rohr extrudiert bestehend aus ca. 75 % Weizenmehl, 25 % Zucker, etwas Minzaroma und Salz. Das Rohr hatte nach der Expansion einen Aussendurchmesser von 14 mm bei einer Wandstaerke von 9 mm. Das Duesenrohr ragte einige mm in die erste geschlossene Form hinein..
Waehrend die Textur und der Geschmack dieses expandierten Produktes sofort kurz nach Austritt aus der Duese und Erstarren sehr gut war, war es dennoch schwierig,dieses mit hoher Geschwindigkeit austretende Rohr mit einer schoenem glatten Oberflaeche zu versehen. Ausserdem war es unmoeglich,dieses weiche Rohr durch Koextrusion zu fuellen, da die Dosierung der zugefuehrten Masse schwierig zu steuern war. Entweder wurde das heisse austretende Rohr nicht gefuellt, d.h. die heisse Fettmasse zerlief im Innern des heissen extrudierten Rohres, oder der Druck wurde zu hoch und das noch plastische Rohr dehnte sich .und platzte.
Mit einem Formautomaten gelang es, das Rohr glatt und kontinuierlich abzuziehen und dann mittels leichtem Ueberdruck die heisse Fuellmasse innerhalb des Rohres, aber bereits im Bereich der geschlossenen Formen einzuspritzen.
Bie Fettmasse drueckte das noch plastische Rohr an die Formwaende und fuellte den vollen Querschnitt des Rohres problemlos aus. Das mit der Crememasse voll gefuellte Rohr trat bereits teilgekuehlt und erstarrt aus der Formmaschine heraus und konnte nachtraeglich quergeschnitten und mit Schokolade ueberzogen werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Lebensmittelproduktes bestimmter, jedoch nicht im Wege der freien Extrusion erreichbarer Gestalt, wobei das Ausgangssubstrat zunächst einem Extruder gegebenenfalls mit nachgeschaltetem Scherkopf aufgegeben, anschließend einer Extruderdüse zugeführt und danach durch diese hindurch extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Extruderdüse fortlaufend eine Reihe von Formen vorbeigeführt wird, deren Formgebungshohlraum der jeweils gewünschten Gestalt des herzustellenden Lebensmittelprodukts entsprechend gestaltet ist und die mindestens zweiteilig ausgebildet sind, daß die einzelnen Formen in geöffnetem Zustand ihrer Teile der Extrusionsdüse zugeführt und während des Vorbeilaufens an der Extrusionsdüse fortschreitend geschlossen werden, daß frühestens während des Schließens der einzelnen Formen das aus der Extrusionsdüse austretende Extrudat in den Formgebungshohlraum der jeweils dort befindlichen Form hinein extrudiert wird, daß die Formen in geschlossenem Zustand unter Umschließung des in ihren Formgebungshohlraum extrudierten Extrudats in Extrusionsrichtung von der Extrusionsdüse weg weiterbewegt werden und daß die Formen nach ausreichender Aushärtung des in ihren Hohlraum extrudierten Extrudats zur Freilegung und Entfernung des fertig geformten Lebensmittelprodukts wieder geöffnet und anschließend erneut der Außenseite der Extruderdüse zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen während ihrer Weiterbewegung in Extrusionsrichtung von der Extruderdüse weg eine Temperierzone zur thermischen Konditionierung des in ihrem Hohlraum umschlossenen Extrudats durchlaufen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen einen von ihrem eigentlichen Formgebungshohlraum ausgehenden und zum in :Extrusionsrichtung vorderen und hinteren Ende der Form führenden Kanal aufweisen, dessen lichter Querschnitt mindestens dem Querschnitt des aus der Extruderdüse austretenden Extrudats entspricht und der ebenfalls mit Extrudat gefüllt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des von dem eigentlichen Formgebungshohlraum zu dem vorderen und dem hinteren Ende der Form ausgehenden Kanals dem Außenquerschnitt eines Verlängerungsrohrs der Extruderdüse entspricht und daß die einzelnen Formen in bereits geschlossenem Zustand an dem Austrittsende dieses Verlängerungsrohrs vorbeigeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Extruderdüse oder deren Verlängerungsrohr austretende Extrudat erst nach Durchlauf einer freien Wegstrecke in den Formgebungshohlraum der jeweiligen Form eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Extruderdüse eine Ringschlitzdüse zur Extrusion des Extrudats in die Formen in der Gestalt eines Zylinders bestimmter Wandstärke verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen von dem Ringschlitz der ringschlitzförmigen Extruderdüse umgebenen Austrittskanal der Extruderdüse gleichzeitig eine Füllmasse in das Innere der Formen eingeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Extruderdüse eine solche mit einer Verlängerung insbesondere kreisförmigen und weiter insbesondere ringförmigen Querschnitts verwendet wird und diese Verlängerung mittels eines Temperiermittels durchspült wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Extruderdüse mit einem zusätzlichen Ringschlitz verwendet wird, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Düsenverlängerung entspricht und über den mittels einer Vakuumpumpe der Formgebungshohlraum der Formen evakuiert wird.
10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Extruderdüse mit mehreren Austrittsöffnungen zur Hindurchführung des Extrudats verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat über alle Austrittsöffnungen der Extruderdüse in denselben Formgebungshohlraum der Formen hinein extrudiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Extruderdüse verwendet wird, bei der in den Zwischenräumen zwischen jeweils zwei benachbarten Austrittsöffnungen für das Extrudat eine weitere Austrittsöffnung für die Hindurchführung einer Füllmasse angeordnet ist.
13. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Öffnens der Formen Entformungsmittel auf das fertig hergestellte Lebensmittelprodukt zur Einwirkung gebracht werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Entformungsmittel Luft durch die Formen hindurch auf die Außenseite des fertig hergestellten Lebensmittelprodukts geblasen wird.
15. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Formen entfernte Lebensmittelprodukt anschließend in gleich lange Produkt stücke zerteilt wird.
16. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllungsgrad des Formgebungshohlraums und damit der sich in dem Formgebungshohlraum aufbauende Fülldruck den jeweils gewünschten Verhältnissen entsprechend durch Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Formen eingestellt werden.
17. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Formgebungshohlraum der Formen hinein extrudierte Extrudat solange von den Formen und unter solchen Bedingungen umschlossen gehalten wird, daß während und nach dem öffnen der Formen zur Entfernung des Lebensmittelprodukts aus den Formen dieses zunächst noch adiabat expandierbar ist.
18. Vorrichtung zur Herstellung eines extrudierten Lebensmittelproduktes bestimmter, jedoch nicht im Wege der freien Extrusion erreichbarer Gestalt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Extruder mit Aufgabeeinrichtung für das Ausgangssubstrat, gegebenenfalls mit nachgeschaltetem Scherkopf und mit einer Extruderdüse, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruderdüse eine Formenträgerund-transporteinheit nachgeschaltet ist, die eine Vielzahl von mindestens zweiteiligen Formen aufweist, deren Formgebungshohlraum der jeweils gewünschten Gestalt des herzustellenden Lebensmittelprodukts entsprechend gestaltet ist, daß die Vielzahl der Formen kontinuierlich im Umlauf stehend an der Extruderdüse vorbeiführbar ist, wobei die Formen in offenem Zustand der Extruderdüse zuführbar und während des Vorbeiführens an der Extruderdüse schließbar sind, daß die Vielzahl der Formen nach dem Vorbeiführen an der Extruderdüse in weiterhin geschlossenem Zustand von der Extruderdüse weg weiterbewegbar sind und schließlich zur Freilegung und Entfernung des fertig geformten Lebensmittelprodukts wieder geöffnet werden können, wonach sie erneut der Extruderdüse zuführbar sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Weiterbewegungsstrecke der Formen eine von diesen zu durchlaufende Temperierstation zur thermischen Konditionierung der Formen und damit des in ihrem Formgebungshohlraum umschlossenen Extrudats vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Form einen von ihrem eigentlichen Formgebungshohlraum ausgehenden und zum in Extrusionsrichtung vorderen und hinteren Ende der Form führenden Kanal aufweist,dessen lichter Querschnitt mindestens dem Querschnitt des aus der Extruderdüse austretenden Extrudats entspricht und der ebenso wie der eigentliche Formgebungshohlraum mit Extrudat füllbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des von dem eigentlichen Formgebungshohlraum zu dem vorderen und dem hinteren Ende der Form ausgehenden Kanals dem Außenquerschnitt eines Verlängerungsrohrs der Extruderdüse entspricht.
22. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen während des Schließens und Vorbeiführens an der Extruderdüse bzw. deren Verlängerungsrohr in einem Abstand von dort angeordnet sind, daß das austretende Extrudat vor Erreichung der jeweiligen Form eine freie Wegstrecke durchlaufen muß.
23. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderdüse eine Ringschlitzdüse ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die ringschlitzförmige Extruderdüse einen von dem Ringschlitz umgebenen Austrittskanal aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderdüse eine Verlängerung insbesondere kreisförmigen oder weiter insbesondere ringförmigen Querschnitts aufweist und daß in dieser Verlängerung Durchspülungskanäle angeordnet sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderdüse einen zusätzlichen Ringschlitz aufweist, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Düsenverlängerung entspricht und der an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist.
27. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 26, gekennzeichnet durch mehrere Austrittsöffnungen zur Extrusion des Extrudats.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß alle Austrittsöffnungen der Extruderdüse so angeordnet sind, daß über sie in denselben Formgebungshohlraum der Formen hinein extrudierbar ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenräumen zwischen jeweils zwei benachbarten Austrittsöffnungen für das Extrudat eine weitere Austrittsöffnung in der Extruderdüse für eine Füllmasse angeordnet ist.
30. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen Entformungsmittel aufweisen.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen Kanäle zur Zuführung von Luft auf die Außenseite des fertig hergestellten Lebensmittelprodukts zu dessen Entformung aus den Formen aufweisen.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformungsmittel in Auswerfern bestehen.
33. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Formenträger- und -transporteinheit eine Schneideinheit nachgeschaltet ist, die auf das aus den Formen entfernte Lebensmittelprodukt zu dessen Zerteilung zur Einwirkung bringbar ist.
34. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Formen als eine in sich geschlossene Formenreihe in Umlauf versetzbar ist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umlauf versetzbare Formenreihe auf einem Umlauf förderer angeordnet ist.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Teile jeder Form schwenkbeweglich gegeneinander zwecks Öffnens und Schließens der Formen auf einem Umlauffordeer angeordnet sind.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile aller Formen an demselben Umlauf förderer angeordnet sind.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Offnungs- und Schließbewegung aller Teile aller Formen über auf die einzelnen Formenteile zur Einwirkung bringbare Schienen bewirkbar ist, die mindestens entlang der entsprechenden Bereiche der Bewegungsstrecke des Umlauf förderers vorgesehen sind.
39. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umlauf förderer vorgesehen sind, denen jeweils ein Teil jeder Form zugeordnet ist und die so gegenseitig angeordnet sind, daß entlang eines Teils ihrer Bewegungsstrecke jeweils zwei zueinander komplementäre Formenteile zur Schließung einer Form aufeinanderzu bewegbar und zur Öffnung einer Form voneinanderweg bewegbar sind.
40. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen in geschlossenem Zustand unter der Einwirkung äußerer Sperrmittel stehen, die die Formen gegen die Einwirkung des im Formgebungshohlraum aufgebauten Drucks geschlossen halten.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Sperrmittel in Zwangsführungsschienen bestehen.