DE3447533C2 - Doppelschnecken-Nudelherstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Her­ stellung von Teigwaren wie Makkaroni, Spaghetti, Fadennudeln, Nudeln und ähnlichen und insbesondere Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung solcher vorgekochter Teigwarenprodukte, die leicht rehydratisiert werden können.

Übliche Teigwarenprodukte werden hergestellt durch Extrusion eines ungekochten, wäßrigen Mehlteiges in gewünschte Formen und anschließendes Lufttrocknen der extrusionsgeformten Produkte über einen ausgedehnten Zeitraum, um ein getrocknetes, uniformes Produkt ohne Spannungsrisse oder andere Schäden zu erhalten. Solche üblichen Teigwarenprodukte erfordern eine beträchtliche Kochzeit (z. B. 10 bis 12 min) in kochendem Wasser, um die Stärke zu hydratisieren und zu gelatinisieren, um ein gekochtes Produkt zu schaffen. Es wurden einige Bemühungen auf die Entwicklung von vorgekochten Teig­ warenprodukten verwendet, wie beispielsweise in den US-PS 36 71 264; 35 37 862; 40 44 165; 38 46 563; 31 38 462; 40 98 906; 31 92 049; 38 92 874; 36 00 192; 26 77 613; 34 95 989; 32 51 694; 33 52 686; 34 84 251; 27 68 086; 34 82 993 und 37 28 130 gezeigt ist. Trotz solcher Entwicklungsbemühungen gibt es jedoch veschiedene Nachteile bei den üblichen vorgekochten Teigwarenprodukten und den Herstellungsverfahren für solche Produkte und verbesserte Teigwarenprodukte und Verfahren wären wünschenswert.

Es sind Grundverfahren zur Herstellungvon vorgekochten Teigwarenprodukten in einer kontinuierlichen Extrusions­ vorrichtung unter Verwendung einer Hochtemperaturzone und einer Teigwarenform-Extrusionszone entwickelt worden, wie aus der US-PS 44 23 082 hervorgeht. Solche Verfahren sorgen für die schnelle Herstellung von Teigwarenprodukten ohne Produktdefor­ mation beim Trocknen oder die Notwendigkeit für empfindliche und längere Trocknungsverfahren, um eine Produktkontrolle oder ein Brechen zu vermeiden.

Jedoch wären verbesserte Verfahren für die kontinuierliche Extrusion zur Herstellung von vorgekochten Teigwarenprodukten, die den Identitätsstandards der Nahrungs- und Arzneimittelverwaltung für Makkaroni und Nudelprodukte entsprechen, ebenso wünschenswert wie verbessertes Imitationsteigwarenprodukte wären.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Verfahren für die kontinuierliche Herstellung von schnellkochenden Teigwarenprodukten zu schaffen, die schnell rehydratisiert werden können mit heißem Wasser, um ein voll gekochtes Teigwarenprodukt hoher Qualität zu schaffen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Verfahren zu schaffen, bei denen die Teigwarenprodukt-Komponenten gleichförmigen und homogenen Verfahrensbedingungen während der Herstellung unterworfen werden, um ein trockenes Teigwarenprodukt von hoher Uniformität und physikalischer Integrität zu schaffen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, solche Verfahren zu schaffen, die schnell und wirkungsvoll im Betrieb und in der Energie­ ausnützung sind. Es ist eine weitere Aufgabe, leicht kontrollierbare Verfahren zur Herstellung von schnell kochenden Teigwarenprodukten mit wünschenswerten Lagerungs-, Koch- und Mundgefühleigenschaften zu schaffen.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden genauer beschrieben in der folgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen, wobei:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Herstellungsvorrichtung für schnell kochende Teigwaren ist, die einen Extruder mit einer gleichsinnig rotierenden Doppelschnecke einschließt, die verwendet werden kann zur Ausführung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine semischematische Ansicht einer der gleichsinnig rotierenden Doppelschnecken der Extrudervorrichtung von Fig. 1 mit einer Vielzahl von Hochtemperatur-Rückmischungszonen zusammen mit einer graphischen Darstellung eines Innentemperatur- und Druckprofils entlang der Extrusionszone ist; und
3 eine semischematische Ansicht von einem der gleichsinnig rotierenden Schneckenpaare mit von der von Fig. 2 verschiedener Gestaltungs­ konstruktion im selben Maßstab gezeigt wie Fig. 2 und damit fluchtend ist.

Allgemein werden gemäß der vorliegenden Erfindung vorgekochte Teigwaren wie Makkaroni, Nudeln oder ähnliches hergestellt in einem kontinuierlichen Extrusionsverfahren unter bestimmten Verfahrensbedingungen, die das Pressen der Teigwaren-Teigkomponenten durch eine erste eingekapselte Pumpzone mit ansteigendem Druck und ansteigender Temperatur, das Pressen der Teigwarenkomponenten, die durch diese erste Zone geleitet wurden, zurück zu dieser ersten Zone unter den Bedingungen von intensivem Mischen und Scherung, um eine erste Rückmischungszone mit einem lokalen Druck­ maximum zu schaffen und das kontinuierliche Abziehen eines einheitlich gemischten Teigwarenteiges von dieser Rückmischungszone. Der einheitlich gemischte Teigwarenteig, der die erste Rückmischungszone durchlaufen hat, wird von der ersten Rückmischungszone gefördert und wird weiter bei erhöhter Gelatinierungstemperatur durch eine zweite Pumpzone mit ansteigendem Druck gepreßt und die Teigwarenkomponenten, die durch die zweite Pumpzone geleitet wurden, werden zurückgepreßt zu der zweiten Pumpzone unter Bedingungen der intensiven Mischung und der Scherung, um eine zweite Rückmischungszone mit einem lokalen Druckmaximum zu schaffen. Der voll gela­ tinisierte Teigwarenteig der zweiten Rückmischungszone wird weiter in eine Zone mit ansteigendem Druck und abnehmender Temperatur gepreßt und kann nachfolgend extrudiert, geschnitten und getrocknet werden, wie später diskutiert wird. Die veschiedenen Extrusionsver­ fahrenszonen können durch eine Doppelschneckenextrusions- Kochvorrichtung mit einer speziellen Schnecken-Konfiguration geschaffen werden, wie es weiter besprochen werden wird.

Wie angedeutet, wird in Verbindung mit verschiedenen Verfahrensaspekten der vorliegenden Erfindung ein im wesentlichen vollständig gelatinierter Teigwarenteig kontinuierlich und fortschreitend geformt in einer Hochtemperatur-Hochscherspannungskochzone mit mindestens einer Rückmischungsunterzone. In dieser Hinsicht können Wasser und Getreidemehl in angemessenen Propor­ tionen in eine gewindegängige ineinandergreifende Doppelschneckenverdichtungszone eingeführt werden und bei fortschreitend ansteigender Tempertur auf einen Druck von mindestens 0,35 bar zu einer gegenläufigen Mischzone gepumpt werden mit Funktionen, um einen Teil des Teigwarenteiges, der durch die Ver­ dichtungszone in gegenläufiger Art geführt wurde, zu pumpen, um eine Rückmischungszone mit relativ hohem Druck zu schaffen. Der Druck sollte ausreichend sein, um das Wasser als Flüssigkeit zu erhalten und in dieser Hinsicht wird der Druck ansteigen, wenn die Temperatur des Teiges beim Durchlaufen der Zone über die atmos­ phärische Siedetemperatur von Wasser ansteigt. Auf diese Art wird der Teigwarenteig einer intensiven Rückmischung in der Hochdruckmischungszone unterworfen, um eine gelatinisierte Teigmischung zu schaffen mit einem Wassergehalt im Bereich von 25 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung. Eine nachfolgende Hochtemperaturrückmischungszone kann wünschenswerterweise in dem Doppelschnecken-Verfahrenssystem in ähnlicher Weise angelegt werden, die weiter eine Zwischen­ hochtemperaturmischzone zwischen den Rückmischungszonen schafft. Der einheitlich gemischte Getreideteig sollte bei einer erhöhten Temperatur im Bereich von 113 bis 177°C unter Druck gehalten werden über einen genügenden Zeitraum im Bereich von 15 bis 100 s, um den Stärkeanteil der Getreide­ teigzusammensetzung zu gelatinieren und einen voll gelatinierten Teigwarenteig zu bilden, und dieses Verfahren kann ausgeführt werden in relativ kontrollierter Art durch Schaffung einer Vielzahl von Hochtemperatur- Rückmischungszonen, wie oben beschrieben. Der gelatinierte Teigwarenteig wird anschließend von der (den) Rückmischungszone(n) in eine Kühlungs-Formungs-Extru­ sionszone mit fortschreitend ansteigendem Druck gefördert und wird fortschreitend gekühlt auf eine Temperatur im Bereich von 54°C bis unterhalb der Siedetemperatur von Wasser bei umgebungsatmosphärischen Bedingungen. Der gelatinierte Teigwarenteig, der in der (den) Hochscherungshochtemperaturzone(n) gebildet wurde, wird fortschreitend gefördert und gekühlt unter fortschreitend ansteigendem Druck und wird extrudiert bei einer Temperatur im Bereich von 49 bis 93°C bei einem Exrusionsdruck von mindestens 27,6 bar und vorzugsweise 27,6 bar bis 69 bar durch geformte Öffnungen und kann anschließend getrocknet werden, um ein vorgekochtes Teigwarenprodukt zu schaffen. Das Extrusionsprodukt kann getrocknet werden bei einer Temperatur im Bereich von 54 bis 121°C oder mehr, um den Feuchtigkeitsgehalt schnell zu reduzieren um ein getrocknetes Teig­ warenprodukt mit einem Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 6 bis 13 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produkte, zu schaffen.

Bei der Bildung des gelatinierten Teigwarenteiges in der Hochtemperaturpump- und rückmischungszone wird eine einheitlich gemischte Getreidezusammensetzung gemischt mit Wasser, um eine Teigwarenteigmischung mit einem Wassergehalt im Bereich von 25 bis 50 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Teigwaren­ teigmischung zu schaffen. Wünschenswerterweise wird das Wasser, das mit der Getreidezusammensetzung vermischt wird, eine Temperatur von mindestens 32°C und vorzugsweise mindestens 43°C haben. Gesättigter Dampf kann in die Teigkomponente in der ersten abgekapselten Pumpzone oder nachfolgenden Zonen eingeführt werden, um Wasser- und Wärmeaufnahme zu schaffen, aber ist nicht notwendig bei dem Betrieb des vorliegenden Verfahrens.

Es ist eine wichtige Tatsache, daß bei der Bildung von gelatiniertem Teigwarenteig, die im wesentlichen einheitliche Teigmischung, die durch die Rückmischungszonen gefördert wird, Scherspannungsbedingungen bei erhöhten Drücken und Temperaturen im wesentlichen oberhalb der Gelatinierungstemperaturen von Stärke in den Getreidezusammensetzungen des Teigwarenteiges unterworfen wird. In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, daß die Teigwaren-Teigkomponenten einer mechanischen Mischarbeit von mindestens 0,017 kWh pro 0,45 kg gelatiniertem Teig, der durch die Rückmischungszone geleitet wird und vorzugsweise im Bereich von 0,020 bis 0,040 kWh pro 0,45 kg gelatiniertem Teigwarenteig, der durch die Rückmischungszonen gemäß der vorliegenden Erfindung geleitet wird, unterworfen wird. Die mechanische Scher­ spannung in der Rückmischungszone wird durchgeführt bei erhöhten Temperaturen und Drücken und in dieser Hinsicht sollte der Teigwarenteig einer wesentlichen mechanischen Scherspannung unterworfen werden und einem Mischen in den Rückmischungszonen und der Zwischen-Hochtemperatur- Verdichtungszone bei einer Temperatur im Bereich von 113 bis 177°C und unter einem Druck im Bereich von 0,35 bis 10,3 bar über einen geeigneten begrenzten Zeitraum um einen homogenen vollständig gelatinierten Teigwarenteig zu schaffen, der nachfolgend zu einer Kühl-Extrusions­ verdichtungszone gefördert wird. Das Teigprodukt, das von den Hochtemperaturrückmischungszonen transportiert wird, muß im wesentlichen voll gelatiniert sein. In dieser Hinsicht wird unter "voll gelatiniert" verstanden, daß die Stärkekomponenten des gelatinierten Teigproduktes der ersten Zone mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Stärkekomponenten, gelatiniert sein sollten. Unter gelatiniert wird verstanden das vollständige Quellen in Wasser von allen Stärkekörnchen und ein vollständiges Zusammenfallen der Zellen in irreversibler Art. Voll gelatinierte Stärke verliert ihre Kristallinität, und der Verlust der Kristallinität (d. h. wie bestimmt durch kreuzpolarisierte Lichtmikroskopie) ist eine bequem gemessene Determinante der vollen Gelatinierung.

Die gelatinierte Teigwarenteigmischung der ersten Hochtemperaturextrusionszone wird anschließend bei relativ hoher Temperatur in eine Kühl-Extrusions- und Verdichtungszone geleitet, die den gelatinösen Pastenteig unter Druck setzt und kühlt auf Extrusionstemperatur, die wünschenswerterweise im Bereich von 49 bis 93°C liegt, um einen konditionierten Teigwarenextrusionsteig zu schaffen. Der konditionierte Teigwarenextrusionsteig wird von der Kühlverdichtungszone durch geeignete Öffnungen extrudiert, die eine übliche Form haben können, um einen gewünschten Teigwarenproduktquerschnitt zu schaffen bei Drücken im Bereich von 27,6 bar bis 69 bar (abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt des Teiges und der Fließrate), an der Düsenscheibe, um ein konditioniertes, gelatiniertes Teigwarenprodukt zu bilden. Der gelatinierte Teigwarenteig, der in die Kühlverdichtungszone von der Hochtem­ peraturrückmischungszone oder den Rückmischungszonen eingeführt wird, sollte einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 20 bis 50 Gew.-% haben und vorzugsweise im Bereich von 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Teigwarenteiges.

Der Teig wird einer fortschreitenden Kühlung unterworfen in der Kühlverdichtungszone bis zu einer Extrusionstemperatur im Bereich von z. B. 49 bis 93°C, und die extrudierte, gelatinierte, geformte, konditionierte Teigware wird bei der Extrusion geschnitten, um wasserhaltige Teigwarenstücke zu bilden, die anschließend einer Trocknung unterworfen werden können, um ein getrocknetes, vorgekochtes Teigwarenprodukt zu schaffen, das schnell in heißem Wasser rehydratisiert werden kann. In dieser Hinsicht kann das geschnittene, wasser­ haltige Teigwarenprodukt schnell getrocknet werden bei einer Temperatur von 54 bis 121°C oder mehr.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die mehlartigen Inhaltsstoffe der vorliegenden Erfindung von einem Produkt, das vollständig auf der Basis von Weizenmehl ist, geliefert werden. Wenn gewünscht, kann jedoch das Weizenmehl ersetzt werden durch andere mehlartige Substanzen wie Durum, Stärkemehl, Grieß, Maismehl, Tapiocamehl oder Kartoffelmehl oder Mischungen davon. Andere mögliche Teigwareninhaltstoffe wie Salz für Würzzwecke und Eigelbfeststoffe oder Ganzeifeststoffe, wenn Eiernudelprodukte gewünscht sind, können als Teigwaren-Teigkomponenten eingearbeitet werden. Sojamehl, Milch, Weizengluten, Dinatriumphosphat, Salz, Gewürze, feinvermahlene Gemüse und Fleisch, Pflanzenöl, Backfett, Treibmittel, Mineral- und Vitaminanreicherung, natürliche und künstliche Färbemittel und natürliche und künstliche Würzmittel können in mäßigen Mengen verwendet werden, um das Produkt der Erfindung zu würzen, stärken, anzureichern, färben oder zu aromatisieiren, wie es bekannt ist in der Technik. Extrusionshilfsmittel wie oberflächenaktive Mittel und Emulgiermittel sind wünschenswerte Komponenten der Teigwarenmischung. Zum Beispiel können Lecithin, Mono- und Diglyceride, Natriumstearyl-2-lactylat, Propylenglykol, Glyceryl- und Sorbitstearate und Polysorbate verwendet werden in den Teigzusammensetzungen als Extrusionshilfen.

Wie angegeben, wird gemäß dem Verfahren die Temperatur des Getreidemehls und des zugegebenen Wassers schnell unter Druck erhöht auf Kochtemperaturen von 113 bis 177°C. Diese Erhitzung kann durchgeführt werden durch eine Kombination von Trommelerhitzung und mechanischer Scherung, insbesondere in den Hochtemperatur-Rückmischungszonen während der Periode, wenn Mehl und Wasser einen einheitlichen Teig bilden. Die erhöhte Temperatur wird über einen relativ kurzen Zeitraum im Bereich von 15 bis 100 s aufrechterhalten, wonach der Teig einer zweiten Kühlextrusionszone zugeführt wird, wo die gelatinierte Teigzusammensetzung fortlaufend transportiert wird in eine Zone von ansteigendem Druck und darin gekühlt wird. In dieser Hinsicht wird der Teig gekühlt auf eine Temperatur untere 100°C und extrudiert durch eine geeignete Düse bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur unterhalb von 100°C, um übliche Teigwaren zu bilden.

Das schnelle Kochen ergibt ein Produkt, das schnell hydratisiert, ein exzellentes Mundgefühl hat und über einen ausgedehnten Zeitraum die Produktintegrität auf­ rechterhält. Der Zweck des Kühlens des gelatinierten Teiges in der Kühlverdichtungszone ist es, die Expansion der extrudierten Teigwarenteile durch Verdampfung von Wasser in den Teig zu verhindern und einen konditionierten Teig von hoher Einheitlichkeit zu schaffen, der extrudiert werden kann, um ein dichtes homogenes gelatiniertes Teigwarenprodukt zu bilden, das schnell getrocknet werden kann. Beim Trocknen wird ein getrocknetes, vorgekochtes Teigwarenprodukt ge­ schaffen, das schnell in heißem Wasser rehydratisiert werden kann und das seine physikalische Integrität über einen wesentlichen Zeitraum unter solchen Bedingungen aufrechterhält.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden viele Aspekte der vorliegenden Erfindung besser beschrieben bezüglich des Doppelschneckenextruders zur Teigwarenherstellung, beziffert mit 10, dargestellt in Fig. 1. Wie gezeigt in Fig. 1 umfaßt die Bezugsziffer 10 einen Doppelschnecken­ kochextruder 100 mit einer besonderen Schneckengestaltung und einem Temperatur­ regelungssystem, wie es später genauer beschrieben wird.

Der Kochextruder 100 besteht aus einer Vielzahl von 10 segmentierten Trommelabschnitten 201 bis 210, wobei jede eine Länge von etwa 180 mm hat, die zusammen eine Trommel 102 bilden, die zwei kontinuierliche, ineinander­ greifende Schnecken 198, 200 sind im wesentlichen gleich gebaut und angepaßt, um ineinanderzugreifen in gleichsinnig rotierender Art. Eine Vielzahl von Schnecken­ gewindeanordnungseinheiten werden verwendet, um Schnecken­ abschnitte zu bilden, die verschiedenen Zwecken dienen, die das Teigwarenherstellungsverfahren beeinflussen und kontrollieren zusammen mit anderen Kontrollparametern, die ausführlicher beschrieben werden.

Die Trommel 102 ist geteilt in vier verschiedene Tempe­ raturkontrollzonen 301 bis 304. Die Zone 301 umfaßt die Trommelsegmente 201 und 202 und ist versehen mit umlau­ fenden Widerstandsheizbändern unter Regelung einer Wärmemeßfühlerschaltung, die eine konstante vorbestimmte Temperatur in den Trommelsegmenten 201 und 202 aufrechterhält.

Ebenso umfaßt die Trommelzone 302 Trommelsegmente 204 und 205, die mit Widerstandsheizbändern unter der Regelung einer separaten Temperaturreglerschaltung versehen sind. Zone 303 umfaßt Trommeluntereinheiten 206 und 207, die ebenso Widerstandsheizelemente unter separater Temperaturregelung umfassen. In gleicher Art umfaßt Zone 304 umhüllte Trommeluntereinheiten 208, 209, die mit einem Kühlwassermantel 120 unter separater Temperatur­ regelung des Temperaturreglers der Zone 304 sind.

Im Betrieb wird eine Getreidezusammensetzung in einen Aufgabetrichter 108 gebracht, von wo sie in die Trommel 102 mit Hilfe eines Schüttelzuführers 106 transportiert wird. Heißes Wasser wird ebenso über den Einlaß 110 in die Trommel 102 zudosiert, um die gewünschte Teigwaren­ zusammensetzung mit dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt zu schaffen. Die kombinierten Wirkungen von Mischen, mechanischer Scherung und der Folge von Koch- und Kühlverfahrensschritten in der Extrudertrommel 102, wenn die Teigwarenzusammensetzung das Extrudersystem 100 durchläuft, schafft einen vollständig gelatinierten Teigwarenteig an der Düsenscheibe 104. Bei der Extrusion wird das gekochte und gekühlte Extrudat, das durch die Teigwaren-Extrusionsscheibe 104 ausströmt, zusammengedrückt und geformt in die gewünschten Formen. In dieser Hinsicht wird der voll gelatinierte Teig erhitzt, gekocht und gemischt in den Trommelsegmenten der Zonen 301, 302 und 303 und wird anschließend durch die wasserummantelten Kühlzonen 304 des Extruders transportiert vor der Extrusion und Teigformung. Während der Teig in die Endkühlsektionen 208 bis 210 geführt wird, wird er fortschreitend gekühlt, während er entlang der Trommel des Extruders geleitet wird, die mit Kühlwassermänteln versehen ist, um den Teig zu kühlen. Die Mischwirkung der Doppelschneckengänge sorgt für einen schnellen Hitzeaustausch des Teiges und eine präzise Temperaturregelung. Während er entlang der Kühlsektion transportiert wird, wird der Teig gekühlt unter den Bedingungen eines fortschreitend ansteigenden Druckes und wird extrudiert durch geeignete Extrusions­ öffnungen in der Düsenscheibe 104. Die Doppelgänge des Doppelschneckenextruders 102 sind annähernd 1800 mm lang von der Eingabeöffnung bis zum Schneckengangendpunkt der Extruderscheibe 104. Die rotierenden Doppelschnecken werden betrieben mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 200 U/min bis 300 U/min. Im allgemeinen kann der Teig dem Verfahren innerhalb des Doppelschnecken­ extrusionssystems 100 über einen Zeitraum im Bereich von 60 s bis 120 s unterworfen werden. Relativ hohe Extrusionsdrücke im Bereich von 27,6 bis 69 bar können verwendet werden, und geeignete Extrusionsdüsen können verwendet werden, um gewünschte Teigwarenformen herzustellen gemäß üblicher Verfahren in der Technik. Aufgrund der Wechselwirkung der gleichäufigen Schneckengänge 200 des Extruders 102 hat das Teigwarenmaterial eine relativ geringe Aufenthaltszeitverteilung innerhalb des Extruders. In dieser Hinsicht durchläuft das Teigwaren­ material relativ kontinuierlich das Extrudersystem 102, und es gibt eine relativ kleine Abweichung der Ver­ weilzeit von der Hauptverweilzeit der Teigwarenteigkomponenten innerhalb der Trommel. Daher hat alles Material, das durch das Extrusionssystem 100 bearbeitet wird, im wesentlichen dieselbe Bearbeitungsbehandlung.

In Fig. 2 ist die schematische Darstellung der Schnecken­ elementanordnung der gleichläufigen Doppelschnecke 200 dargestellt, die die Vielzahl der verschiedenen Schneckensektionen zeigt, die angepaßt sind, verschiedene Funktionen bei der Bearbeitung der Teigwarenteigkomponenten gemäß des vorliegenden Verfahrens durchzuführen, während die Konjugation der Schnecke 200 mit der gleichen Schnecke 198 entlang mindestens einem Anteil der Schneckenlänge aufrechterhalten wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, die in relativ linearem Längen­ maßstab die Schnecke 200 mit Bezugslinien, die die physikalischen Begrenzungen der Trommelsegmente 201 bis 210 darstellen, zeigt, umfaßt die Schnecke eine Vielzahl von funktionellen Sektionen, die im allgemeinen aus Förderschneckensektionen, Mischsektionen und Rückmisch­ sektionen gebildet werden. In dieser Hinsicht umfaßt das nächste Ende der Schnecke 200 zum Trommel­ beschickungseinlaß ein Anfangsfördersegment 212 von "rechtsgängigen" Förderschneckensektionen, die sich über die Trommelsegmente 201 und in das Trommelsegment 202 erstrecken. Die Förderschneckensektionen verwendeten ein zweigängiges Profil mit tiefen Schneckengängen, was zu mehr freiem Volumen pro Längeneinheit und niedrigerer Scherrate führt. Förderschnecken schaffen einen guten Beschickungseintritt für die Teigkomponenten mit niedrigem Beschickungsschüttgewicht und schaffen eine genügende Förderungsbewegung, um das Material durch den Extruder zu bewegen. In der dargestellten Ausführungsform werden 60/60- und 80/80-Förderschneckensegmente verwendet. Die erste numerische Bezeichnung für die Förderschneckensektionen zeigt den Schneckensteigungswinkel und die zweite numerische Bezeichnung bezeichnet die Länge des Segmentes in Millimetern. In der dargestellten Ausführungsform kann die Förderschneckensektion hergestellt sein aus einer 60/60-Sektion, gefolgt von zwei 80/80-Segmenten, gefolgt von einem weiteren 60/60-Segment.

Eine Zone von Mischblocksegmenten 214 erstreckt sich von der Trommelzone 202 in die Trommelzone 203. Unter "Mischblocksegment" wird eine Bearbeitungssektion verstanden, die dazu bestimmt ist, eine hochscherintensive Mischwirkung zu schaffen, um die Inhaltsstoffe mit Wasser zu mischen, um einen Teig zu bilden. In der dar­ gestellten Ausführungsform 10 werden 30/60-7- und 90/50-5-Mischblocksegmente verwendet. In der Mischblockbezeichnung zeigt die zweite Zahl (d. h. 60) die Länge des Segments in Millimetern, die dritte Zahl (d. h. 7) die Zahl der Untersegmente und die Anfangszahl (d. h. 30) zeigt den Grad der Winkelrotation über die Schneckenachse zwischen benachbarten Sub­ segmentelementen an. In der dargestellten Ausführungsform kann die Mischblocksektion zwei 30/60-7-Mischblocksegmente, gefolgt von einem 90/50-5-Mischblocksegment umfassen.

Die Mischblocksektion 214 wird gefolgt von einem relativ kurzen Rückmischsegment 216, das linksgängige Mischblöcke enthält. Unter "Rückmischsegment" wird ein Extrusionsgangelement verstanden, das dazu bestimmt ist, die Vorwärtsbewegung des Teiges zu verlangsamen oder zu hemmen, um es zuzulassen, daß das vorhergehende Segment aufgefüllt wird, um ein intensiveres Mischen zu erhalten. Rückmischungssegmente können mindestens einen Teil des Teiges in eine rückwärtige Richtung pumpen. In der dargestellten Ausführungsform kann ein 30/40-4-Rückmischungssegment verwendet werden. Die Nummernbezeichnung ist dieselbe wie die vorher für die Mischblocksegmente beschriebene.

Ein kurzes Fördersegment 218 erstreckt sich von dem Rückmischungssegment 216 zu dem Ende des Trommelsegmentes 203. Ein relativ langes Mischblocksegment 220 erstreckt sich durch das Trommelsegment 204 und das meiste des Trommelsegmentes 205, das wiederum benachbart ist einem zweiten Rückmischungssegment 222. Die Trommelsegmente 206 bis 210 enthalten eine Vielzahl von alternativen Mischblöcken 224, 228, 232, 236, 240 und von Fördersegmenten 226, 230, 234, 238, 242, wie in Fig. 2 gezeigt.

Nachdem nun die physikalische Konfiguration der Schnecke 200 und der Extrudertrommel beschrieben ist, soll nun die Bearbeitung der Teigwarenteigkomponenten näher beschrieben werden.

In der Trommelsektion 102 wird der Doppelschnecken­ extruder 100 mit Mehl und Leitungswasser beschickt. Die Schnecken 200 sind gleichläufige Schnecken, die dazu dienen, den Teig zu fördern, zu mischen, zu erhitzen und zu verdichten. Die Rate der Teigwarenkomponenten­ bearbeitung durch den Extruder 100 wird bestimmt durch die Menge an Teigkomponenten, die in die Einlaßöffnung 106 zudosiert werden. Ein Schüttelzuführer kann für diesen Zweck verwendet werden. Die Menge der Teigwaren­ komponenten, die in den Extruder 100 eingeführt werden, ist im allgemeinen geringer als die Auslaßkapazität des Extruders 100, und die Eingangssektion ist im allgemeinen unvollständig gefüllt mit Teigwarenkomponenten in bezug auf ihre gesamte Volumenkapazität. Die Teigwarenkomponenten haben ein vermindertes Schüttgewicht durch die Bearbeitung des Doppelschneckenextruders, und das Schnecken­ segment 212 innerhalb der Eingabetrommelbeschickungssektion 201 kann eine Teilung und eine Gewindegangspitzenbreite haben, die so ausgewählt sind, daß ein relativ großes Gangvolumen und die Mischfähigkeit um Beschickungs­ abweichungen zu mischen und anzugleichen geschaffen wird, während kontinuierlich die Teigwarenteigkomponenten von der Beschickungsöffnung in die Trommel 102 gefördert werden.

Die Pumpwirkung des Förderschneckensegmentes 212 zwingt die Teigkomponenten in das nachfolgende Mischblocksegment 214 der Schnecken.

Bis die Förderwirkung des Förderschneckensegmentes 212 einen Druck in der Trommel bildet, fördern und mischen die Schneckengänge nur die Teigkomponenten, ohne ein wesentliches Bearbeiten des Teiges, die Gänge sind nicht im wesentlichen gefüllt, nur eine sehr geringe Menge an mechanischer Energie wird auf die Teigkomponenten durch Scherung übertragen, und die Teigkomponenten kommen nicht in Kontakt mit der vollen inneren Oberfläche der Trommel 102, so daß die Wärmeübertragung auf sie von den äußeren Hitzebändern der Wärmezone 301 vermindert wird. Wenn die Schneckengänge mehr gefüllt sind, wird jedoch die Energie als Hitze in den Teig­ warenteig geleitet, und der Teig wird vollständiger und kontinuierlicher gemischt und in Kontakt mit der konti­ nuierlichen Trommelinnenoberfläche gebracht.

In gleichläufigen Doppelschneckenextrudern ist die mechanische Scherung im wesentlichen geringer als in vergleichbaren Einschneckenextrudern, weil die Länge der gefüllten Schnecke kürzer ist, die Gewindegänge tiefer sind und die Schnecken mit einer im wesentlichen niedrigeren Geschwindigkeit rotieren. Um für ein gründliches Mischen zu sorgen und um eine einheitliche und vergrößerte mechanische Scheraufnahme für die Teigkom­ ponenten zu schaffen, ist ein Mischblocksegment 214 und ein Rückmischsegment 216 vorgesehen.

In den Trommelsegmenten 202, 203 wird durch die Scherung, die durch das Mischblocksegment 214 geliefert wird, das Mehl und das Wasser gemischt, während die Teigmischung intensiven Wärmebedingungen durch die mechanische Bearbeitung des Teiges durch die Mischblöcke und durch den kontinuierlichen Scherungskontat mit der erhitzten inneren Oberfläche der Trommel der Wärmezone 301 unterworfen wird. Die linksgängigen Rück­ mischungsblöcke 216 im Trommelsegment 203 erzwingen die Zurückhaltung der Inhaltsstoffe in der Trommel 102, wodurch die Gewindegänge des rechtsgängigen Fördersegmentes 212 und der Mischblöcke 214, die Mehl und Wasser mischen, gefüllt werden.

Das Mischen der Teigkomponenten wird in dem Trommelsegment 203 vervollständigt. Die Scherung erzeugt eine Reibung, die zusammen mit der erhitzten inneren Trommel­ oberfläche der Temperatur der Teigkomponenten auf ein Maximum bringt. Eine Förderschnecke 218 liefert den Schub, um den erhitzten Teig in den nachfolgenden Bear­ beitungszonen in Bewegung zu halten. Die Trommelerhitzer der Zone 301 liefern nur ein Minimum an Hitze für das Produkt, und der größere Teil der Hitzezufuhr erfolgt durch die mechanische Scherung.

Um den Teig zu bearbeiten, ist es wichtig, daß ein wesentlicher Druck entlang der Förder- und Mischgänge 212, 214 des Doppelschneckenextruders 100 gebildet wird, so daß die Gewindegänge genügend gefüllt werden können, daß die Scherung ebenso wie die Hitze auf sie angewendet werden kann. In dieser Hinsicht hemmt das Rückmischungssegment 216 den Teig, der durch die vor­ herigen Sektionen 212 und 214 vorwärtsgezwungen wird. Auf diese Art wird eine Zone mit relativ hohem Druck gebildet, wo die Pumpkräfte konvegieren und eine Vielzahl von Gängen der Pump- und Mischsektionen 212, 214 gefüllt wird, um diesen Druck zu schaffen. Das Rück­ mischungssegment 216 kann eine gegenläufige Sektion sein mit Spalten, um das Material zu dem Auslaßende des Extruders unter gleichförmigen Scherbedingungen fördern zu lassen, unter Aufrechterhaltung einer gegenläufigen Pumpfunktion.

Die Hochdruckzone um die Schnecken an der Zone der Kreuzung zwischen direkten und rückläufig gängigen Sektionen 212, 214, 216 schafft eine Dichtung, die den Fluß von Gasen, wie Wasserdampf, rückwärts zu der Ein­ gangsöffnung verhindert und entsprechend für die Erhitzung des Teigwarenteiges bei Temperaturen, die den Siedepunkt des Wassers übersteigen, sorgt.

Weiterhin ist es durch die Bereitstellung des Rück­ mischungssegmentes 216 (und 222) zu verstehen, daß Druckspitzen und gewünschte Behandlungszonen genau in gewünschten Positionen entlang der Trommel 102 ein­ gerichtet sind.

Eine zweite gegenläufige Rückmischungssektion 222 ist weiter unten in der Trommel angebracht. Die zwei Rück­ mischungssektionen 216, 222 schaffen zwei Rückmischungs­ zonen mit relativ hohem Druck mit einer Zwischenzone, in der der Druck geringer ist.

Das Trommelsegment 205 enthält nur den Mischblock 220, der die Scherung weiterhin liefert, die notwendig ist, um die Teigtemperatur aufrechtzuerhalten. Der linksgängige Rückmischungsblock 222 in dem Trommelsegment 205 hemmt den Teig in dem Trommelsegment 205 in ähnlicher Art und Weise, wie es hinsichtlich des Rückmischungsblocks 216 beschrieben ist. Dies schafft eine ausgedehnte Mischzone in den Trommelsegmenten 204, 205, wo die Teigware fortlaufend gekocht und die Stärke gelatiniert wird.

Wie angegeben, enthält die Trommel 205 Mischblöcke 220 ohne Förderschnecken und in einem weiteren linksgängigen Mischblock sammelt sich der Teig in der Trommel 102, wobei die Gewindegänge gefüllt werden und für erhöhte Scherung gesorgt wird und für Kontakt mit der erhitzten inneren Wandoberfläche der Trommel. Die Scherung hält die Temperatur weiterhin aufrecht, wobei die Trommelerhitzer der Zone 302 ein Minimum an Hitze dem Produkt liefern.

In dem Trommelsegment 206 sind mehr Förderschnecken vorgesehen, um die Menge an Material in der Trommel zu vermindern. Die Temperatur des voll gelatinierten Teigwarenteiges des vorherigen Trommelsegmentes 205 wird vermindert dadurch, daß weniger Mischblöcke ver­ wendet werden und durch die Kühlwirkung des Wandkontaktes.

Dasselbe Verhältnis von Mischblöcken zu Förderschnecken­ gängen, wie es in dem Trommelsegment 206 verwendet wird, wird im Trommelsegment 207 verwendet, der auch unter der Kontrolle des Temperaturregelsystems von Zone 303 steht. Ein weiterer Temperaturabfall wird bewirkt. Es gibt keine Änderung in der Menge an Material in der Trommel.

Im Trommelsegment 208 wird eine Kombination von Misch­ blöcken 236 und Förderschnecken 234, 238, wie in Fig. 2 gezeigt, verwendet, um den Hitzetransfer zu vergrößern. Mit Kühlwasser, das durch das Trommelsegment 208 fließt, wird der Teig gekühlt und gefördert. Das Material sammelt sich weiterhin in der Trommel an, wenn das Kühlen fortschreitet.

In dem Trommelsegment 209 wird die Kühlung fortgesetzt unter Verwendung derselben Kombination von Mischblöcken und Förderschnecken und ein Druckaufbau entsteht, um das Material durch die Düse 104 zu zwingen.

Im Trommelsegment 210 fließt das Kühlwasser auch durch das Trommelsegment, um die innere Wand der Trommel zu kühlen. Ein Druckaufbau erfolgt in dem vollständig ge­ füllten Trommelsegment. Die Scherung schafft einen leichten Temperaturanstieg. Der maximale Druck entsteht in dieser Trommel gerade vor der Düse 104.

Bei der Passage durch die Extrudertrommel 102 werden Mehl und Wasser gemischt und sofort erhitzt auf eine Temperatur oberhalb 100°C. Mindestens diese Minimumtemperatur wird aufrechterhalten, wenn das Material durch die Wärmezonen 301 und 302 durchgeleitet wird. Dies wird gefolgt von einem Kühlen in Zone 304 und dem verbleibenden Trommelsegment 210 vor dem Austritt aus dem Extruder, um die Expansion des Teigproduktes bei der Extrusion zu verhindern.

Wenn der Teig in die Kühlsektionen 208, 209 geführt wird, wird der Teig fortschreitend gekühlt, während er entlang der Trommel des Extruders geleitet wird, die mit Wassermänteln 120 versehen ist, um den Teig zu kühlen. Wenn er entlang der Kühlsektion transportiert wird, wird der Teig wünschenswerterweise unter Bedingungen des fortschreitend ansteigenden Druckes gekühlt auf eine Temperatur im Bereich von 49°C bis 93°C. Nachdem der Teig entlang dem Kühlextruderzylinder transportiert worden ist, wird er extrudiert von dem Kühlextruder durch die Düse 104 bei einem Druck von bis zu 103 bar in gewünschte Teigwarenformen, wie sie in der Technik bekannt sind.

Die extrudierte Teigware wird geschnitten an der Düsenscheibe 104, und nach dem Schneiden können die Teigwarenstücke von der Düse auf ein Förderband fallen, um durch einen kontinuierlichen Trockner von geeignetem Bau geführt zu werden. Die Teigwarenstücke können getrocknet werden bei Umgebungstemperatur oder können einer Heißluftbeschleunigungs-Trocknungstemperatur unterworfen werden von z. B. 54°C bis 121°C.

eine Getreidemischung, die zusammengesetzt ist aus 45,4 kg Durummehl und 0,45 kg konzentriertem Glyceryl­ monostearat, enthaltend ein Minimum von 90% Gesamt­ monoestern, wird in den Aufgabetrichter eines Doppelschnecken-Kochextruders gefüllt, wie es schematisch in Fig. 1 gezeigt ist. Am Eingang des Extruders wird heißes Wasser zu der Getreidezusammensetzung zugeführt. Thermoelement-Temperaturmeßwerte werden an Stellen entlang der Trommel aufgenommen, wie in Fig. 2 gezeigt.

Der Teig wurde von dem Extruder durch eine mit Polytetra­ fluorethylen ausgekleidete Nadel- und Wanddüse mit einem Nadeldurchmesser von 0,264 cm und einem äußeren Durchmesser von 0,356 cm extrudiert. Dies ergibt eine nominelle Produkt-Wanddicke von 0,046 cm.

Wenn der Teig durch die Düse freigegeben wird, wird der Teig geschnitten durch ein rotierendes flexibles Messer, das unter Druck in einem Winkel gegen die ebene Scheibe der Düse gehalten wird.

Eine Reihe von fünf Durchläufen unter Verwendung der Vorrichtung und der Teigwarenkomponenten, wie oben be­ schrieben, wurde durchgeführt, um die Hitze und den Materialausgleich, verschiedene Schneckenkonfigurationen und Betriebsbedingungen bei der Herstellung von vorgekochten Teigwarenprodukten zu erforschen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt und in dem begleitenden Graph der Fig. 2. Zum Vergleich wurde ein zusätzlicher Durchlauf durchgeführt unter Verwendung einer Schnecke 300 mit nur einer einzigen Rückmischungszone. Die Temperaturmessungen wurden durch Thermoelementmessung an den jeweils angezeigten Stellen entlang der Extrudertrommel, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, durchgeführt, und die Druckmeßwerte wurden an der Extrusionsdüse, an der in Fig. 2 angezeigten Stelle, abgenommen. Die Temperaturmessungen der jeweiligen Ex­ truderzonen spiegeln die elektrisch erwärmte Trommeltemperatur wieder und werden bestimmt durch Thermoelemente, die in Thermoelementvertiefungen entlang der Trommel angebracht sind.

Tabelle

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung vorgekochter Teigwaren­ produkte, dadurch gekennzeichnet, daß
Wasser und trockenes Getreidemehl in einer ersten Doppelschnecken- Kompressionszone kombiniert werden;
Mehl und Wasser unter Druck zu einer mechanischen Mischzone gefördert werden bei einer Temperatur von mindestens 100°C und einem Druck, der ausreicht, das Wasser in flüssigem Zustand zu halten;
Mehl und Wasser
einer intensiven Rückmischung in der Mischzone unterworfen werden, um eine Getreideteigmischung zu schaffen mit einem Wassergehalt im Bereich von 25 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, wobei die Getreideteigmischung schnell erhitzt wird über die atmosphärischen Gelatinierungstemperaturen der Stärke in der Getreidezusammensetzung, um einen homogenen Teigwarenteig zu schaffen;
der Getreideteig bei einer erhöhten Temperatur von 113 bis 177°C unter Druck gehalten wird für einen genügenden Zeitraum im Bereich von 15 bis 100 s, um die Stärkekomponente der Teigwarenzusammensetzung vollständig zu gelatinieren;
der Teig in eine Kaltformungsextrusionszone gefördert wird, worin der Teig auf eine Temperatur im Bereich von 54°C bis unter die Siedetemperatur von Wasser gekühlt wird, und
der Teig aus dem Kühlformextruder mit Hilfe einer Düse geformt wird und die Teig­ warenformen kontinuierelich getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getreideteigmischung eine mehlartige Substanz, ausgewählt aus Weizenmehl, Durum, Stärkemehl, Grieß, Maismehl, Tapiocamehl, Kartoffelmehl oder Mischungen davon enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getreideteigmischung weiterhin Glycerylmonostearat und gegebenenfalls eine Substanz, ausgewählt aus Dinatriumphosphat, getrocknetem Eigelb und getrocknetem Gesamtei enthält.