DE3418338C2

DE3418338C2 -

Info

Publication number: DE3418338C2
Application number: DE3418338A
Authority: DE
Inventors: Regina Dipl.-Ing. Ddr 1017 Berlin Dd Boettcher; Hubert Dipl.-Ing. Ddr 1502 Potsdam-Babelsberg Dd Juhnke; Gabriele Dipl.-Ing. Ddr 1500 Potsdam Dd Kulawick; Guenter Dipl.-Ing. Ddr 1505 Bergholz-Rehbruecke Dd Zehle; Helmut Ddr 1500 Potsdam Dd Zoesche
Original assignee: INSTITUT fur GETREIDEVERARBEITUNG IM VEB KOMBINAT NAHRUNGSMITTEL und KAFFEE DDR 1505 BERGHOLZ-REHBRUECKE DD
Current assignee: INSTITUT fur GETREIDEVERARBEITUNG IM VEB KOMBINAT NAHRUNGSMITTEL und KAFFEE DDR 1505 BERGHOLZ-REHBRUECKE DD
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1989-01-26
Also published as: GB2159063A; JPS60262556A; US4597980A; JPH0211222B2; GB8413523D0; GB2159063B; DE3418338A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ins besondere Lebensmittelschäumen aus fließ- und pumpfähigen Medien, wie z. B. Zucker-Vollein-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 physika lisch 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 Prin zip der Wasserstrahlpumpe bzw. dem Injektorprinzip durch Geschwindigkeitsänderungen des aufzuschäumenden Mediums an gesaugt 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 zuzu führen, um drucklos und nach dem "Überlaufprinzip" arbeiten zu können (Zehle, G. u. a. Möglichkeiten zur betrieblichen Ra tionalisierung - Ergebnisse aus der Entwicklung der automati schen Tortenlinie, Bäcker und Konditor 34 (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 ent stehen Schäume mit geringer Ausbeute und Stabilität.

Der Einsatz von chemischen Aufschlagmitteln ist unumgänglich. Weitere kontinuierlich arbeitende Verschäumungsaggregate sind Druckschlagmaschinen (Herstellungsmethoden von Schaum massen, Zucker- und Süßwarenwirtschaft 30 (1977) 12, S. 448). Die Verschäumung erfolgt hierbei durch Einbringen von Druckgas, zum Beispiel Luft oder Kohlendioxid (GB-PS 4 80 951), mittels geeig neter Kompressoren in das ebenfalls durch Pumpen unter Druck ge setzte zu verschäumende Medium. Durch Anwendung gesondert ange triebener spezieller Misch- oder Dispergierwerke wird die Luft fein verteilt. Zur Herstellung von Schaum nach dem Druckschlagver fahren 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 Reali sierung dieses Prinzips in der Lebensmittelindustrie muß zur Verschäumung Druckgas, zum Beispiel Luft, in hygienisch ein wandfreiem 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 Geschwindigkeitsände rungen des aufzuschäumenden Mediums, angesaugt wird. Dazu sind besonders konstruierte strömungstechnische Anlagen not wendig. In der DE-OS 30 39 797 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art zur Herstellung von schaumigen Speisen beschrieben. Das zu verschäumende Medium wird durch eine Pumpe angesaugt, und mittels eines geeigneten Ventils wird Luft in den angesaugten Strom des zu verschäumenden Mediums eingesaugt. Dieses physikalische Prinzip der Gaseinbringung hat den we sentlichen Nachteil, daß das Verhältnis von Verschäumungs medium zu Gas nur maximal 60 : 40 beträgt. Außerdem werden bei Lebensmittelschäumen vorwiegend dickflüssige Verschäumungs medien eingesetzt, die die Ansaugbedingungen weiter verschlech tern, das heißt, es wird noch weniger Luft angesaugt. Das be deutet also, daß bei diesen kontinuierlichen Verfahren die ange saugte Gas- bzw. Luftmenge sehr begrenzt ist, was sich nachteilig auf die Schaumausbeute auswirkt (Clauß, J. u. a.: Herstellung von Quarkkremzubereitungen mit kontinuierlicher Sahneaufschäumung, Lebensmittelindustrie 27 (1980) S. 69; DE-OS 23 12 573).

Das beschriebene Prinzip findet beispielsweise zur Herstel lung von Schlagsahne Anwendung, bei dem durch Einbau eines geeigneten Luftventils an der durch eine spezielle Düse ver engten 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 64 879; DE-OS 22 02 324).

Die Volumenzunahme nach diesem Verfahren beträgt 150%. Die Luftmenge, die zugeführt wird, ist zwar regelbar, aber nur in ganz bestimmten Verhältnissen. Besonders deutlich wird dies bei der von Clauß, J. u. a. beschriebenen Verfahrensweise, bei der aus einem Vorlaufbehälter, in dem der Flüssigkeitsspiegel durch einen Schwimmer konstant gehalten wird, eine Pumpe über eine Düse flüssige Sahne ansaugt. Durch die Geschwindigkeits erhöhung im Querschnitt der Ansaugdüse wird gleichzeitig über ein federbelastetes Ventil Luft angesaugt. Es entsteht ein Flüssigkeits-Luft-Gemisch, das die Pumpe durch eine Aufschäum patrone drückt. Diese kontinuierlichen Verfahren sind zwar aus rüstungsseitig günstig, bezüglich der Schaumausbeute und -stabi lität jedoch nur begrenzt einsetzbar, da die strömungstechnisch erzielbaren Unterdrücke auch bei Einsatz von speziellen Blenden 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 Verfah ren zur Herstellung von Lebensmittelschäumen zu entwickeln, das es ermöglicht, mit geringem technischen und energetischem Aufwand Gas, zum Beispiel für die Lebensmittelindustrie hygie nisch einwandfreie Luft, in ein Medium einzubringen und in Kombi nation mit geeigneten Dispergiervorrichtungen hohe Volumenaus beuten und Schaumqualitäten zu erzielen.

Die den bekannten Verfahren zur Herstellung von Lebensmittel schäumen anhaftenden Mängel haben ihre Ursachen einerseits in den mangelhaften Unterdruckbedingungen bei Verfahren, die nach dem Injektionsprinzip arbeiten, so daß nur eine be grenzte Luftmenge angesaugt werden kann, zum anderen muß bei Druckschlagmaschinen das Lockerungsgas in gesonderten Ein richtungen unter Druck gesetzt und dann dem zu verschäumenden Medium in speziellen strömungstechnischen Vorrichtungen zuge setzt werden. Damit ist ein hoher apparativer und energetischer Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahrens bedingungen 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 konti nuierliche Herstellung von Schäumen aus fließ- und pumpfähigen Medien, insbesondere die Herstellung von Lebensmittelschäumen, mit geringem technischen Aufwand und geringer Antriebsleistung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Locke rungsgas, zum Beispiel Luft, und zu verschäumendes Medium mit tels einer Pumpe, insbesondere Spindel- oder Drehkolbenpumpe, parallel in unterschiedlichen Mengenverhältnissen angesaugt, vorgemischt und in eine nachgeschaltete geeignete Dispergier vorrichtung 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 Verfah rensweise läßt sich einfach dadurch realisieren, daß der Vorratsbehälter mit zu verschäumendem Medium über der Pumpe angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß sowohl dünn flüssige als auch dickflüssige Medien bei geringen Unter drücken 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.

Es wird dadurch möglich, mit Hilfe dieser Pumpen Gas, zum Beispiel Luft oder Stickstoff, und Medium im Volumenverhält nis 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 Dispergiervor richtung. Mit diesem Prinzip entfällt der bei Druckanschlag maschinen beschriebene zusätzliche Energieaufwand zur Erzeu gung des separaten Gasdruckes von 0,10 . . . 0,98 N/mm². Die Regulierung des Durchsatzes erfolgt durch Änderung der Dreh zahl der Pumpe und durch die manuell oder automatisch gere gelte 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 Fig. 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 Staub teilchen gereinigt und über eine Leitung (7) direkt der Pumpe zugeführt. Zur Regulierung der Luftmenge ist in dieser Förder leitung ebenfalls ein Ventil (8) entsprechend Ventil (5) ange ordnet. Das Verhältnis des Querschnitts der Luftleitung zu dem der Volleizuleitung beträgt 3 zu 1. Durch den Motor (9) und Regelgetriebe (10) wird die Pumpe (4) angetrieben. Eine Über dimensionierung 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.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelschaum aus fließ- und pumpfähigen Medien, wie Vollei-Zucker-Gemischen, Eiweiß lösungen oder Sahneerzeugnissen, und einem Gas, wie Luft oder Stickstoff, bei dem Gas und das zu verschäumende Medium einer Pumpe zugeführt werden und das Gemisch Medium-Gas von der Pumpe in eine Dispergiervorrichtung gefördert und dort verschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas und das zu verschäu mende Medium in einem Volumenverhältnis von mindestens 8 : 1 der Pumpe über getrennte Rohrleitungen zugeführt werden, wobei die Pumpe vorrangig Gas ansaugt und die Zuführung des zu ver schäumenden Mediums unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt, Gas und Medium im Bereich der Arbeitselemente der Pumpe zusammengeführt und gemischt werden und anschließend das Gas- Medium-Gemisch mit einem Druck von 0,19 . . . 0,98 N/mm² in die Dispergiervorrichtung gefördert und dort verschäumt wird.