DE3418338A1 - Verfahren zur herstellung von lebensmittelschaum - Google Patents

Verfahren zur herstellung von lebensmittelschaum

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Description

-I-
Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschaum
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere Lebensmittelschäumen aus fließ- und pumpfähigen Medien, wie z.B. Zucker-Vollei-Gemischen, Eiweißlösungen oder Sahneerzeugnissen, die in der Backwaren-, Dauerbackwaren- und Süßwarenindustrie eingesetzt werden können.
Das Verfahren ist anwendbar in diskontinuierlich arbeitenden Anlagen, es ist aber besonders geeignet für den Einsatz in kontinuierlichen Liniensystemen der Back- und Süßwarenindustrie, beispielsweise in Linien zur Herstellung von physikalisch gelockerten Backwaren, Konditoreierzeugnissen und Schaumzuckerwaren.
Die Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen lassen sich wie folgt unterteilen:
- diskontinuierliche Verfahren
- kontinuierliche Verfahren, bei denen das Gas unter Druck eingeblasen wird
- kontinuierliche Verfahren, bei denen das Gas nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip durch Gesohwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums angesaugt wird.
Bei den diskontinuierlichen Verfahren zur Schaumherstellung werden die bekannten technisch unterschiedlich gestalteten Anschlag- und Rührmaschinen verwendet. Nach diesen Verfahren und mit diesen Anlagen werden Volumenzunahmen, beispielsweise bei Vollei-Zucker-Gemischen, von bis zu 500 % erzielt. Die Schäume weisen eine gute Stabilität auf.
Die Diskontinuität dieses Verschäumungsvorganges erschwert die Anwendbarkeit bei modernen Liniensystemen.
Um dieses Herstellungsprinzip kontinuierlich zu gestalten, ist es erforderlich, der Anschlagmaschine ständig Medium zuzuführen, um drucklos und nach dem "Überlaufprinzip" arbeiten zu können (Zehle, G. u.a. Möglichkeiten zur betrieblichen Rationalisierung - Ergebnisse aus der Entwicklung der automatischen Tortenlinie, Bäcker und Konditor 3± (1980) S. 201). Durch die kontinuierliche Zuführung des Mediums in den Kessel und das horizontale und vertikale Verwirbeln beim Schlagen tritt eine teilweise Vermischung von Schaum und Medium ein, bevor der Aufschlagprozeß abgeschlossen ist. Dadurch entstehen Schäume mit geringer Ausbeute und Stabilität. Der Einsatz von chemischen Aufschlagmitteln ist unumgänglich.
Weitere kontinuierlich arbeitende Verschäumungsaggregate sind Druckschlagmaschinen (Herstellungsmethoden von Schaummassen, Zucker- und Süßwarenwirtschaft J30 0977) 12, S. 448). Die Verschäumung erfolgt hierbei durch Einbringen von Druckgas, zum Beispiel Luft, mittels geeigneter Kompressoren in das ebenfalls durch Pumpen unter Druck gesetzte zu verschäumende Medium. Durch Anwendung gesondert angetriebener spezieller Misch- oder Dispergierwerke wird die Luft fein verteilt. Zur Herstellung von Schaum nach dem Druckschlagverfahren ist demzufolge neben der mechanischen Arbeit, die zur Dispergierung des Gases im Medium erforderlich ist, eine weitere Arbeit zur Erzeugung des Gasdruckes notwendig. Der dafür benötigte zusätzliche Energieaufwand ist beträchtlich, da beispielsweise zur Herstellung von Lebensmittelschäumen Gasdrücke von 0,19 bis 0,98 N/mm2 notwendig sind. Bei Realisierung dieses Prinzips in der Lebensmittelindustrie muß zur Verschäumung Druckgas, zum Beispiel Luft, in hygienisch einwandfreiem Zustand eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß die durch Kompressoren erzeugte Druckluft frei von artfremden, zum Beispiel öligen Beimischungen, sein muß. Es ist deshalb erforderlich, die zu verwendende Luft durch dem Kompressor nachgeschaltete Filter zu entölen und zu reinigen. Damit wird der apparative Aufwand dieses Verfahrens weiter erhöht.
Weiterhin sind kontinuierliche Anlagen bekannt, bei denen das Lockerungsgas nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip, also durch Geschwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums angesaugt wird. Dazu sind besonders konstruierte strömungstechnische Anlagen notwendig.
Dieses physikalische Prinzip der Gaseinbringung hat den wesentlichen Nachteil, daß das Verhältnis von Verschäumungsmedium zu Gas nur maximal 60 : 40 beträgt. Außerdem werden hei Lebensmittelschäumen vorwiegend dickflüssige Verschäumungsmedien eingesetzt, die die Ansaugbedingungen weiter verschlechtern, das heißt, es wird noch weniger Luft angesaugt. Das bedeutet also, daß bei diesen kontinuierlichen Verfahren die angesaugte Gas- bzw. Luftmenge sehr begrenzt ist, was sich nachteilig auf die Schaumausbeute auswirkt (Clauß, J. u.a. Herstellung von Quarkkremzubereitungen mit kontinuierlicher Sahneaufschäumung, Lebensmittelindustrie 22 (1980) S. 69; DE-OS 2312573).
Das beschriebene Prinzip findet beispielsweise zur Herstellung von Schlagsahne Anwendung, bei dem durch Einbau eines geeigneten Luftventils an der durch eine spezielle Düse verengten Ansaugleitung einer Kreiskolben- oder Zahnradpumpe Luft in den angesaugten Strom des zu verschäumenden Mediums eingesaugt wird und anschließend das Gemisch Medium - Luft in einem Engspalthomogenisator verschäumt wird (DD-WP 64879; DE-OS 2202324).
Die Volumenzunahrae nach diesem Verfahren beträgt 150 94. Dieses kontinuierliche Verfahren ist zwar ausrüstungsseitig günstig, bezüglich der Schaumausbeute und -Stabilität jedoch nur begrenzt einsetzbar, da die strömungstechnisch erzielbaren Unterdrücke auch bei Einsatz von speziellen Blenden und Düsen zur Erhöhung des Geschwindigkeitsunterschiedes des Mediums auch bei dünnflüssigen Medien nur Volumenzunahmen von max. 300 % zulassen.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein effektives Verfahren zu Herstellung von Lebensmittelschäumen zu entwickeln, das es ermöglicht, mit geringem technischem und energeti-
schem Aufwand Gas, zum Beispiel für die Lebensmittelindustrie hygienisch einwandfreie Luft, in ein Medium einzubringen und in Kombination mit geeigneten Dispergiervorrichtungen hohe Volumenausbeuten und Schaumqualitäten zu erzielen.
Die den bekannten Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen anhaftenden Mängel haben ihre Ursachen einerseits in den mangelhaften Unterdruckbedingungen bei Verfahren, die nach dem Injektionsprinzip arbeiten, so daß nur eine begrenzte Luftmenge angesaugt werden kann, zum anderen muß bei Druckschlagmaschinen das Lockerungsgas in gesonderten Einrichtungen unter Druck gesetzt und dann dem zu verschäumenden Medium in speziellen strömungstechnischen Vorrichtungen zugesetzt werden. Damit ist ein hoher apparativer und energetischer Aufwand verbunden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, bei denen das Gas in einem solchen Volumenverhältnis in das zu verschäumende Medium eingebracht wird, daß Volumenausbeuten von mindestens 900 % erreicht werden, bei denen aber auch die Zusammenführung von Gas und zu verschäumendem Medium in solcher Weise erfolgt, daß die kontinuierliche Herstellung von Schäumen aus fließ- und pumpfähigen Medien, insbesondere die Herstellung von Lebensmittelschäumen, mit geringem technischem Aufwand und geringer Antriebsleistung möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Lockerungsgas, zum Beispiel Luft, und zu verschäumendes Medium mittels einer Pumpe, insbesondere Spindel- oder Drehkolbenpumpe, parallel in unterschiedlichen Mengenverhältnissen angesaugt, vorgemischt und in eine nachgeschaltete geeignete Dispergiervorrichtung gefördert werden. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß die o.g. Pumpen vorrangig Gas in hoher Volumenkonzentration ansaugen und parallel dazu geringe Mengen des zu verschäumenden Mediums, das gleichzeitig als Schmier- und Dichtmittel dient, der Pumpe zugeführt wird, vorzugsweise durch Ausnutzung der Schwerkraft. Diese Verfahrensweise läßt sich einfach dadurch realisieren, daß der
Vorratsbehälter mit zu verschäumendem Medium über der Pumpe angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß sowohl dünnflüssige als auch dickflüssige Medien bei geringen Unterdrücken auch in kleiner Menge zugeführt werden können. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß das Gas über eine getrennte Leitung von der Pumpe angesaugt wird und die Zusammenführung von Gas und zu verschäumendem Medium erst in unmittelbarer Nähe des Arbeitselementes der Pumpe erfolgt.
Bs wird dadurch möglich, mit Hilfe dieser Pumpen Gas, zum Beispiel Luft oder Stickstoff, und Medium im Volumenverhältnis von mehr als 10:1 anzusaugen. Der an der Austrittsseite der Pumpe entstehende Druck preßt das Luft-Medium-Gemisch zur Feinverteilung des Gases im Medium und damit zur Erzeugung eines stabilen Schaumes durch eine geeignete Dispergiervorrichtung. Mit diesem Prinzip entfällt der bei Druckanschlagmaschinen beschriebene zusätzliche Energieaufwand zur Erzeugung des separaten Gasdruckes von 0,10 ... 0,98 N/mm2. Die Regulierung des Durchsatzes erfolgt durch Änderung der Drehzahl der Pumpe und durch die manuell oder automatisch geregelte Ventileinstellung in den Zuführleitungen von Gas und Medium.
Die so entstehenden Schäume sind von guter Stabilität und Qualität und können mit hoher Volumenausbeute hergestellt werden.
Die Erfindung soll an folgendem Beispiel näher erläutert werden:
Im Behälter (1) der Abb. 1 befindet sich ein Vollei-Zucker-Gemisch (2). In der Zuführleitung (3) zur Einspindelpumpe (4) ist ein Ventil (5) angeordnet, mit dem manuell oder über einen geeigneten Regelkreis die Fördermenge eingestellt werden kann. Der Behälter (1) befindet sich unmittelbar über der Pumpe (4). Durch einen Filter (6) wird Raumluft von Schmutz- und Staubteilchen gereinigt und über eine Leitung (7) direkt der Pumpe zugeführt. Zur Regulierung der Luftmenge ist in dieser Förderleitung ebenfalls ein Ventil (8) entsprechend Ventil (5)
angeordnet. Das Verhältnis des Querschnitts der Luftleitung zu dem der Volleizuleitung beträgt 3 zu 1. Durch Motor (9) und Regelgetriebe (10) wird die Pumpe (4) angetrieben. Eine Überdimensionierung der Pumpe hat zur Folge, daß die Nenndrehzahl erheblich unterschritten werden kann, wodurch die Lebensdauer erhöht wird. Unmittelbar der Pumpe (4) nachgeordnet ist ein Dispergierrohr (11), das gleichzeitig als Zuführorgan zu einer Verarbeitungsmaschine (12) ausgeführt sein kann.
Bezugszeichen
(1) Behälter
(2) Vollei-Zucker-Gemisch
(3) Zuführleitung
(4) Einspindelpumpe
(5) Ventil
(6) Filter
(7) Leitung
(8) Ventil
(9) Motor
(10) Regelventil
(11) Dispergierrohr
(12) Verarbeitungsmaschine
(13) Rückschlagsicherung

Claims (3)

Erfindungsanspruch <-
1. Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschaum aus fließ- und pumpfähigen Medien, wie zum Beispiel Vollei-Zucker-Gemische, Eiweißlösungen oder Sahneerzeugnisse, und einem Gas, wie zum Beispiel Luft oder Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verschäumende Medium und Gas in einem Volumenverhältnis von mindestens 1 : 8 getrennt einer Pumpe, insbesondere einer Spindel- oder Drehkolbenpumpe, zugeführt werden, in der Pumpe das zu verschäumende Medium und Gas im Bereich der Arbeitselemente zusammengeführt und gemischt werden und anschließend das Gemisch Medium - Gas von der Pumpe mit einem Druck von 0,19 ... 0,98 N/mm2 in ein Dispergierrohr gefördert und in diesem verschäumt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß Luft und zu verschäumendes Medium über getrennte Rohrleitungen angesaugt werden und daß der Volumenstrom mittels Drosseleinrichtungen reguliert wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe vorrangig Luft fördert und daß das zu verschäumende Medium gleichzeitig als Schmier- und Dichtmittel der Verdrängerpumpe dient.
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