DE3428967A1

DE3428967A1 - Verfahren und vorrichtung zum schnellen einschliessen von luft oder eines inerten gases in eine fluessigkeit oder in eine fluessigkeits-feststoff-mischung

Info

Publication number: DE3428967A1
Application number: DE19843428967
Authority: DE
Inventors: Michael Prof Haifa Cais; Moshe Dr. Nahalal Shimoni
Original assignee: LIDEX CORP Ltd
Current assignee: LIDEX CORP Ltd
Priority date: 1983-09-02
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1985-03-21
Also published as: IT1176602B; ZA846095B; GB8420844D0; IL69645A0; BR8404157A; KR850002039A; FR2551359A1; IT8422287A0; JPS6097032A; ES296025U; GB2145634A; FR2551359B3; ES296025Y; IL69645A; AU3263984A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschluß von Gas in einer Masse. Insbesondere betrifft die Erfindung ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen Einschluß von Luft oder eines inerten Gases in einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch.

Der Vorgang des Einschlusses eines Gases in einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch findet mehr und mehr Anwendung in verschiedenen Bereichen. Technische Hauptanwendungen finden sich in der pharmazeutischen und kosmetischen Industrie (Cremes, Salben) und in der Herstellung von Nahrungsmitteln wie beispielsweise Schlagsahne, geschlagene Eier, Cocktails, Biere, Waffein,■Schlagteig, Pfannkuchen usw.

Bei dem Vorgang des Lufteinschlusses liegt die Flüssigkeit oder das Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch in Tröpfchen von mikroskopischer oder ultramikroskopischer Größe vor. Die Teilchengröße der disper gierten Phase in den meisten der herkömmlichen Systeme liegt in der Größenordnung von 1 bis 20 μια Durchmesser. Bei den meisten der bekannten Systeme liegt eine der vorhandenen Flüssigkeiten in wässriger Natur vor. Ein Problem, welches bei dem Vorgang des Einschlusses von Luft auftritt,liegt in dem schwierigen Gleichgewicht, das in dem System vorherrscht, wobei ein Überschuß von eingeschlossener Luft das bei diesem Vorgang gebildete Produkt zerstören könnte. Die meisten Ausrüstungen, mit weichen ein Lufteinschluß erreicht wird, erfordern eine besondere Ausbildung, bei welchen das Prinzip unterstrichen wird, bei welcherndas Flüssigkeitsgemisch einer sehr, kräftigen Scherwirkung unterzogen wird. Im allgemeinen wird diese Scher- wirkung erhalten, indem die Flüssigkeiten unter Druck durch kleine Öffnungen oder zwischen enge Zwischenräume mit relativ zueinander festen Oberflächen,wie beispielweise einem Ventilkolben und dessin Dichtung,hindurchgezwungen werden. Das

Produkt entwickelt eine sehr hohe Geschwindigkeit, wenn es durch die extrem kleinen Öffnungen hindurchgeht. Als Ergebnis dieser Geschwindigkeit und infolge des Reibungswiderstandes des Materials, das mit der Oberfläche des Ventilkolbens und der Dichtung in Berührung ist, wird eine große innere Scherkraft in dem Produkt ausgebildet, welche dazu neigt, die Teilchengröße der di'spergierten Phase zu zerbrechen. Die Aufrechterhaltung dieses feinverteilten Zustandes nach Beendigung der Aufbringung der mechanischen Kraft ist sehr schwierig, da die Flüssigkeitskügelchen, die in dem gebildeten System anwesend sind, einer vollständigen Koaleszenz infolge Berührung unterworfen sind. Um die Stabilität eines derartigen Systems aufrechtzuerhalten,ist die Einbringung von besonderen Reagenzien erforderlich, um die Grenzflächenspannung zwischen der.flüssigen Phase zu verringern.

oder Produkte

Für viele Systeme/können jedoch fremde Bestandteile unwünschenswert sein.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschluß von Luft in eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch zu schaffen. Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschluß eines Gases in eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch zu schaffen, ohne daß dabei die Hinzufügung eines fremden Reagenz zur Stabilisierung des Systems erforderlich ist. Die Erfindung schafft deshalb ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen Einschluß von Luft oder eines inerten Gases in eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch, welches d-rin besteht, daß die Bestandteile in einen Behälter eingeführt werden, durch welchen ein Kolben gleitbar oder verschiebbar ist, der an seinem unteren Teil mit wenigstens einem Element verbunden ist, das mit einen Durchgang mit einer Vielzahl von Kanälen ausgebildet ist, wobei der Einschluß von Luft oder des inerten Gases erfolgt durch Hinein- und Herausstoßen des Kalbens' in bzw. aus dem Behälter, wobei die Bestandteile und Luft durch den Durchgang mit der Vielzahl von Kanälen hinein- und herausbewegt

werden.

Es wurde gefunden, daß die Produkte mit der eingeschlossenen Luft, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden,. durch eine hervorragende Stabilität gekennzeichnet sind. Das Produkt aus einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeit-Feststoff-Geinisch mit darin eingeschlossener Luft erscheint als Schaum, welcher in der Tat eine gasförmige Dispersion

oder
ist gewöhnlicherweise mit Luft/einem inerten Gas in einer Flüssigkeit als kontinuierliche Phase. Es ist wohl bekannt, daß, um den erforderlichen Stabilitätsgrad zu erhalten, eine dritte Komponente zusätzlich zu den darin vorhandenen Komponenten verwendet wird gewöhnlicherweise im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% der Komponenten. Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Verringerung zur Praktizierung einer Funktion, welche die verschiedenen in einem· System umfaßten Komponenten korreliert, wodurch stabile Produkte mit eingeschlossener Luft erhalten werden können ohne die Einbeziehung irgendeiner Zutat. Es wurde gefunden, daß die Leistung des Lufteinschlusses durch die folgende Funktion definiert werden kann:

Ausbeute des Lufteinschlusses = f (A ,V,A ,V,,H ,V₉,Ι,,Ι»)

wobei: A = Querschnitt jedes Durchgangs in dem Element A = Querschnitt des Kolbens

V = Größe der Kolbenbewegung

V, = Volumen des einen Bestandteils V„ = Volumen des zweiten Bestandteils I = Viskosität des einen Bestandteils I₉ = Viskosität des zweiten Bestandteils H = Höhe des Durchgangs in dem Element.

Oben stehende Funktion ist ebenfalls korreliert mit der Temperatur, die während des Vorgangs des Lufteinschlusses vorherrscht, da bekannt ist, daß ei rf Absinken der Temperatur die physikalischen Eigenschaften des Produktes mit dem Lufteinschluß verbessert.

Der Querschnitt des Durchgangs kann in einem breiten Bereich beispielsweise zwischen 0,2 mm und 10 mm ausgewählt werden in Abhängigkeit von der Menge der Mischung der Bestandteile als auch der Menge der eingeschlossenen Luft. Ein optimaler Durchmesser jeder Öffnung in dem Element mit der Vielzahl der Kanäle bestimmt die Leichtigkeit des Durchgangs der Bestandteile während des Prozesses des Lufteinschlusses. Der Querschnitt des Kolbens ist nicht so kritisch und ist tatsächlich eine Funktion der Menge der während des Vorgangs des Lufteinschlusses zu behandelnden Bestandteile.

Je schneller die Bewegung des Kolbens erfolgt, desto schneller wird der Einschluß von Gas bewirkt. Dies hängt natürlich auch von der relativen Viskosität der Bestandteile ab.

Die Höhe des Durchgangs in dem Element bestimmt se wob"¹, den Grad der Vermischung der Bestandteile als auch die Menge des eingeschlossenen Gases. Je höher der Durchgang in dem Element ist, desto inniger ist die Vermischung der Bestandteile während jeder Bewegung des Kolbens mit einem direkten Einfluß auf die Menge der eingeschlossenen Luft.

Die Bewegungen des Kolbens in dem Behälter bewirken einen gewissen Druck auf die Masse und daraus ergibt sich, daß ein Transport der flüssigen Bestandteile, der Luft und der Feststoffteilchen, welche bei den Bestandteilen vorhanden sein können, durch das Element mit der Vielzahl der Kanäle auftritt.

Einer der Vorteile des Verfahrens liegt darin, daß es sofort die Wiederherstellung der Mischung mit der eingeschlossenen

Luft ermöglicht durch Wiederholung der Ein- und Ausbewegungen des Kolbens in dem Behälter mit der Mischung aus den Bestandteilen, wenn aus irgendeinem unvorhersehbaren Grund eine Trennung der Bestandteile erfolgt sein sollte. 35

Das Verfahren ist gekennzeichnet dui?ch seine Einfachheit und Anwendbarkeit zur Bereitung von Produkten mit eingeschlossener Luft sowohl in kleinem als auch in großem

Umfange. Es hat ebenfalls den Vorteil, daß es von irgendeiner Person ohne Erfahrung angewendet werden kann. Hinsichtlich des schwierigen Gleichgewichts, welches in dem System existiert, war es im allgemeinen so, daß nur ein Fachmann die Produkte mit eingeschlossener Luft herstellen konnte, ohne das System zu verderben oder ohne unerwünschte Produkte zu erhalten'. Das Verfahren kann ebenfalls angewendet werden in der Küche zur sofortigen Bereitung verschiedener Nahrungsmittelprodukte wie beispielsweise Milchshakes, Schlagcremes, geschlagenen Eiern, usw.

Unter gewissen Voraussetzungen kann es verwendet werden zur Bereitung verschiedener Emulsionen wie beispielsweise Mayonnaisen Mineralöl-Adjuvants oder Liposome .

Die Vorrichtung ist sehr einfach und bei der Herstellung treten keine Probleme auf. Sie kann ebenfalls leicht gewaschen und gereinigt werden. Sie kann aus irgendeinem Material bestehen wie beispielsweise aus Kunststoff (Polyvinylchlorid, Polyethylen usw.) oder Glas. Im Prinzip kann sogar irgendein geeignetes Metall verwendet werden.

Die neue Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind technisch sehr einfach, schnell und preiswert und müssen als ideales Verfahren zur Herstellung von Produkten mit eingeschlossener Luft betrachtet werden. Die Vielseitigkeit der Vorrichtung wird nachstehend im einzelnen anhand der Figuren erläutert:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer 'Ausführungsform, in welcher eine Metallfeder die Kolbenbewegung in dem Behälter unterstützt, Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform, in welcher eine O-Ring-Dichtung zwischen dem Außendurchmesser des Kolbens und dem Innendurchmesser des Behälters

angeordnet ist, *■

Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform, bei welcher

geschliffenes Glas längs der gesamten Außenfläche des

Kolbens vorgesehen ist.

Die scheir.atisch in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus vier Hauptbestandteilen: einem Behälter B , einem Kolben A , der von einer Metallfeder E unterstützt wird, welche ggf. von einer Umhüllung F eingeschlossen sein kann, und dem Element C , das eine Anzahl von Durchlässen D aufweist. Durch Beilegung des Kolbens in den Behälter hinein und aus diesem heraus, wobei diese Tätigkeit von der Metallfeder unterstützt wird, werden die Bestandteile vermischt und zusammen mit Luft durch die Durchgänge in dem unteren Teil des Kolbens über das Element C gezwungen. Nach wenigen Bewegungen ergibt sich in dem Behälter B ein Produkt, in welchem ein Gas eingeschlossen ist.

Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei die Bewegungen des Kolbens A in dem Behälter B von einer Dichtung in Form eine O-Ringes O geführt sind. In dieser Figur sind die anderen drei Bestandteile wie vorstehend erwähnt ebenfalls vorhanden:

ein Behälter B, ein Kolben A und ein Element C, das eine Anzahl von Durchgingen D aufweist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsfonn der Vorrichtung gemäß der Erfindung, in welcher der Passitz des Kolbens A in dem Behälter 3 unterstützt wird durch geschliffenes Glas welches an dem inneren Teil des Behälters und dem äußeren Teil des Kolbens ausgebildet ist. Das Element C besitzt eine Anzahl von Durchgängen D und ist an dem unteren Teil des Kolbens angeordnet.

Natürlich sind die vorstehend erwähnten Figuren nur als beispielshaft anzusehen und sind gezeigt zum besseren Verständnis der Erfindung und der Anwendung, da viele Ab-Wandlungen vorgenommen werden können, ohne aus dem Bereich der Erfindung zu gelangen. So kann iftan beispielsweise die Verwendung von mehr als einem Element mit den in Form einer Vielzahl von Kanälen vorliegenden Durchgängen in irgendeiner

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der vorstehenden Vorrichtung ins Auge fassen. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere nützlich in dem Fall, wenn eine stärker viskose Mischung der Bestandteile vorliegt,

in welche der Einschluß eines Gases schwieriger ist. 5

Die Form der Bestandteile der Vorrichtung kann wie für irgendeinen speziellen Fall erforderlich gewählt werden. Ebenfalls kann das Volumen der Abteile oberhalb des Elements mit dem Durchgang in Form einer Vielzahl von Kanälen und unterhalb dieses Elements abgewandelt werden, wie es für irgendeinen besonderen Fall entsprechend der Volumina der Bestandteile und des Produktes mit der eingeschlossenen Luft erforderlich ist.

Von den verschiedenen Nahrungsmitteln sollten die verschiedenen kalten Süßigkeiten wie Mousses, Eiscremes, geschlagene Eier usw. erwähnt werden, bei welchen durch den Einschluß von Luft ein Schaum entsteht, um die erforderliche Leichtigkeit wie beispielsweise in Souffles zu erbringen. Eiweiß wird oft getrennt in Baiser verwendet, welches aus in Eiweiß eingeschlossener Luft, Zucker und Aromastoffen besteht. Manchmal ist Stärke in verschiedenen Arten ein wichtiger Bestandteil als Verdickungsmittel bei vielen Desserts, die auf diese Weise hergestellt werden.

Obwohl die Erfindung nachstehend in Verbindung mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen in den folgenden Beispielen beschrieben wird, ist es klar, daß es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf diese besonderen Ausführungsformen zu beschränken. Es ist im Gegenteil beabsichtigt,"alle Alternativen, Veränderungen und Äquivalente, als innerhalb des Bereichsder Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert ist, aufzunehmen. Die folgenden Beispiele, welche bevorzugte Ausführungsformen einschließen, dienen deshalb der Erläuterung der Anwendung dieser Erfindung und es ist klar, daß diese Besonderheiten beispielsweise und zum Zwecke der deutlichen Diskussion der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, ohne daß die Er-

-ιοί findung dadurch beschränkt ist.

Beispiel 1

Ein Cocktaildrink wurde in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 hergestellt. Eine Menge von 200 ml Gin und 300 ml Viernut wurden in den Behälter eingefüllt. Ebenfalls wurden einige Eiswürfel hineingegeben. Nach" wenigen Bewegungen des Kolbens erhielt man ein kaltes schmackhaftes Cocktailgetränk. 10

Beispiel 2

Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Appetitanreger bestehend aus Tomatensaft hergestellt. In diesem Fall wurden einige Gewürze (Salz, Pfeffer) hinzugefügt, um den gewünschten schmackhaften Drink zu erhalten.

Beispiel 3

Bei diesen Versuch wurde ein Milchshake auf Cremebasis in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 hergestellt. Milch, Eiscreme, fein gehackte Nüsse und kleine Stücke getrockneter Früchte wurden in den Behälter eingefüllt. Nach wenigen Bewegungen des Kolbens erhielt man einen schaumigen Drink.

Beispiel 4

Baiserkekse wurden in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 hergestellt. Eiweiß wurde in den Behälter zusammen mit Zucker eingefüllt. Nach wenigen Bewegungen des Kolbens würde die Masse steif. Sie wurde entfernt und in einen Ofen in verschiedenen Formen von Keksen eingebracht, welche nach 10 Minuten auf ihrer Oberfläche eine braune Farbe bekamen.

Beispiel 5

Auf ähnliche Weise wie in dem vorstehenden Beispiel wurde eine Mischung für ein Omelette aus Eiern und etwas Milch

1 hergestellt. Nach wenigen Bewegungen des Kolbens in dem Behälter erhielt man eine schaumige Masse, welche eine aufgeblähte Mischung ergab, welche nach dem Backen ein sehr schmackhaftes Omelette erbrachte.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum schnellen Einschluß von Luft oder eines inerten Gases in eine Flüssigkeit oder in ein Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch , dadurch gekennzeichnet , daß die Bestandteile in einen Behälter eingebracht werden, .durch welchen ein Kolben gleitet, der an seinem unteren Teil mit wenigstens einem Element verbunden ist, das mit einem Durchgang mit einer Vielzahl von Kanälen ausgebildet ist, und daß der Einschluß von Luft oder von dem inerten Gas erfolgt

(Hin- und Herschieben) durch Hinein- und Herausschieben/des Kolbens in dem Behälter.

D-8000 München 2 Isartorplatz 6

FOB 26 02 47 D-8000 München 26

Kabel: Telefon Telecopier Infotec Θ400 B Telex

Muebopat 089/221483-7 GII+ III (089)229643 5-24285
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchgang in dem Element mit der Vielzahl der Kanäle einen Durchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 10 mm aufweist.
3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, zur Herstellung von Pharmazeutikas, Kosmetikäs und Nahrungsmitteln.
4. Vorrichtung zum schnellen Einschluß von Luft oder eines inerten Gases in eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch, gekennzeichnet durch einen Behälter (B), durch welchen ein Kolben (A) verschiebbar ist, welcher an seinem unteren Teil wenigstens ein Element (C) aufweist, das mit einem Durchgang in formeiner Vielzahl von Kanälen ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen des Kolbens in dem Behälter über eine Metallfeder unterstützt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfeder von einem Mantel (F) eingeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kolbens in dem Behälter von einer Dichtung in Form eines O-Ringes geführt werden.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen des Kolbens in dem Behälter von geschliffenem Glas unterstützt ,v;ird,wel ehes um den inneren Teil des Behälters und dem äußeren Teil des Kolbens angeordnet ist.