DE3930934A1 - Verfahren zur herstellung von lebensmittelzubereitungen, insbesondere fruchtzubereitungen sowie vorrichtung zur ausfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zur herstellung von lebensmittelzubereitungen, insbesondere fruchtzubereitungen sowie vorrichtung zur ausfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Le
bensmittelzubereitungen, insbesondere Fruchtzubereitungen sowie
eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens nach den Merk
malen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 sowie des
Patentanspruches 13.
Es ist bekannt, Fruchtzubereitungen dadurch herzustellen, daß
Produktvorlagen bestimmter Teilmengen in einen abgeschlossenen
Kochapparat überführt werden. Die Produktvorlagen werden dabei
im Kochapparat erwärmt und zusätzlich gerührt, um zunächst die
Auftautemperatur der Lebensmittel, z.B. Früchte, zu erreichen.
Sind die Produkte aufgetaut, werden sie unter erhöhter Rührdreh
zahl auf Sterilisationstemperatur erhitzt. Bei Erreichen der
Sterilisationstemperatur wird ein Unterdruck im Kochapparat er
zeugt. Die auftretenden Brüden werden über einen Kondensator
kondensiert und das als Kondensat auftretende Fruchtwasser wird
über den Boden in den Behälter zurückgeleitet. Zutaten, Aromate,
Duftstoffe, Pektine, Dickmacher sowie Kristallzucker werden ent
sprechend zugegeben. Nachteilig ist, daß die Auftauzeit und die
Kochzeit bis zur Sterilisationstemperatur unnötig lange sind so
wie daß die von den Rührwerken mit hoher Drehzahl erzeugten
Scherwirkungen sowie das Einbringen des Kristallzuckers in den
Kochapparat über das Mannloch schädigende Wirkungen und Beein
trächtigungen des Lebensmittels, insb. der Fruchtzubereitung er
geben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Ver
fahren und die bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß sowohl
die Auftauzeit, als auch die Sterilisationstemperatur schneller
erreicht werden und die Behandlung der Lebensmittel, insb. der
Fruchtzubereitungen schonender abläuft.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk
malen des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungs
anspruches 13.
Die Erfindung bringt eine raschere und schonendere Erwärmung des
Lebensmittels, insbesondere der Früchte, weil das erwärmte bzw.
erhitzte Fruchtwasser im äußeren Rücklauf als zusätzliche Erwär
mungs- und Erhitzungsquelle von oben auf die Lebensmittelzube
reitung, insb. die gefrorenen Früchte, einwirken kann, wobei ein
sehr rascher Wärmeübergang auf insb. gefrorene Früchte erfolgt.
Zudem wird die direkte Einbringung von Zutaten, z.B. Kristall
zucker, in das Behälterinnere in fester Form vermieden, was die
empfindlichen Lebensmittel, insb. Früchte, schädigt. Schließlich
vermeidet die Erfindung die Anwendung einer erhöhten Rührwerks
drehzahl und damit erhöhter Scherkräfte, welche eine Schädigung
der Lebensmittel bzw. Früchte bewirken. Außerdem erlaubt die Er
findung eine Erhöhung der Erhitzungsfläche durch Einbringung
einer zusätzlichen Erhitzungsfläche in das Behälterinnere in
Form eines Konus. Dieser besitzt zudem die Wirkung, daß die
darüberliegende Gutsäule von der darunterliegenden Gutsäule ab
getrennt und beide Säulenteile einer schonenderen Rühr
werkswirkung unterworfen werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un
teransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung
zur Herstellung einer Lebensmittelzubereitung.
Das Ausführungsbeispiel beschreibt die Herstellung einer Frucht
zubereitung, z.B. von Erdbeeren, die dann mit Joghurt vermischt
in einem Joghurtbecher abgefüllt werden.
Der verwendete Kochapparat 1 weist einen geschlossenen Behälter
2 auf, in dem ein äußeres Rührwerk 3 als sogenanntes Ankerrühr
werk mit der Behälterinnenfläche abstreifend zusammenwirkt. Die
Bodenteile 4 bestreichen den leicht konisch geformten Boden 5
des Behälters 2. Nach einwärts ragende Arme 6 in unterschied
lichen Höhen wirken auf den inneren Bereich des Behälterinhaltes
ein. Dieses Rührwerk 3 wird über eine hohle Antriebswelle 7 von
einem nicht dargestellten Antrieb angetrieben. Zusätzlich ist
ein koaxiales Rührwerk 8 vorhanden, welches an seinem Ende und
im Abstand davon ein oder mehrere Rührarme 9, vorzugsweise in
Form eines Propellers aufweist. Die Antriebswelle 10 dieses
Rührwerkes 8 verläuft koaxial in der hohlen Antriebswelle 7 des
äußeren Rührwerkes 3. Diese Antriebswelle 10 wird gleichfalls
von einem nicht dargestellten Antrieb, vorzugsweise gegenläufig,
zu dem äußeren Rührwerk 3 angetrieben.
Der Behälter 2 weist außen Heizkörper 11, vorzugsweise im Boden
bereich, in übereinanderliegenden Zonen auf, die ihre Wärme über
die metallische Behälterwandung an das Behälterinnere abgeben.
Dem Behälterboden ist mit Abstand überhalb den Bodenteilen 4 des
äußeren Rührwerkes 3 ein konischer Trichter 12 zugeordnet, der
als Heizvorrichtung ausgebildet ist. Wie ersichtlich, erstreckt
sich dieser Trichter 12 über die Arme 9 des inneren Rührwerkes 8
hinaus. In der Mitte weist er eine Durchtrittsöffnung 13 auf.
Die Behälterdecke 14 besitzt ein Mannloch 15, über welches
Produktmaterial, z. B. Erdbeeren, eingefüllt werden kann.
Weiterhin ist mit der Behälterdecke 14 ein Leitungsrohr 16 ver
bunden, welches zu einem Temperaturaustauscher 17 führt. Dieses
Leitungsrohr 16 weist eine absperrbare Zuführvorrichtung 18 für
ein Produktmaterial, z.B. Zucker, auf. Das untere Ende des Tem
peraturaustauschers 17 ist über eine Rückleitung 19 mit dem
Boden 5 des Behälters 2 verbunden. In diese Rückleitung 19 ist
ein Absperrventil 20, eine Pumpe 21, sowie ein 3-Wege-Ventil 25
eingeschaltet. Die Pumpe 21 fördert bei geöffnetem Ventil 20 das
aus dem Boden 5 des Behälters 2 austretende Material in Richtung
zum Temperaturaustauscher 17. In der Gegenrichtung läßt die
Pumpe 21 Produktmaterial durchfließen. Der Boden des
Temperaturaustauschers 17 liegt dabei höher als der maximale
Füllspiegel 22 für das Produkt im Inneren des Behälters 2. So
ist es möglich, daß aus dem Temperaturaustauscher 17 Flüssigkeit
über das geöffnete 3-Wege-Ventil 25, die Pumpe 21, das geöffnete
Ventil 20, zum Boden und schließlich in den Behälter 2 fließen
kann.
Das 3-Wege-Ventil 25 ist über eine Rohrleitung 29 und ein Ab
sperrventil 26 mit dem Behälter 2, vorzugsweise in Höhe der
größten Umfangsgeschwindigkeit des Rührwerkes 3, verbunden.
Zwischen dem Ventil 20 und der Pumpe 21 sind ein oder mehrere
Zufügevorrichtungen für verschiedene Gutzuschlagkomponenten vor
gesehen. Hierfür können ein oder mehrere Absperrventile 24
nebeneinander vorgesehen sein.
Um eine Erwärmung und CIP-Reinigung der im Außenkreis be
findlichen Vorrichtungsteile zu ermöglichen, ist an die Rohrlei
tung 16 ein Absperrventil 28 angeschlossen und in diese Rohrlei
tung 16 ist ein Absperrventil 27 eingeschaltet.
Für die Herstellung einer Fruchtzubereitung wird zunächst eine
Produktvorlage in den Behälter 2 über das Mannloch 15 einge
geben. Eine solche Produktvorlage kann z.B. aus 250 kg gefrore
nen Früchten, z.B. Erdbeeren bestehen. Sie füllt das Behälterin
nere bis zum Füllspiegel 23. Die Gesamtchargenmenge kann dann
z.B. 100 kg betragen und den Behälter 2 bis zum Füllspiegel 22
füllen.
Diese Produktvorlage wird nun mittels der Rührwerke 3, 8
schonend gerührt. In dem Behälter 2 wird dabei ein Überdruck von
z.B. 1 bar erzeugt. Zugleich wird die Produktvorlage mittels der
Heizvorrichtungen 11 und 12 auf etwa 30°C erwärmt, um die ge
frorenen Früchte aufzutauen.
Es hat sich gezeigt, daß das Auftauen der Produktvorlage unter
Überdruck die Zellstruktur der Früchte weniger schädigt, als
beim Auftauen unter Atmosphärendruck.
Durch den zusätzlichen trichterförmigen Heizkörper 12 wird die
Heizfläche und damit das Auftauen der gefrorenen Früchte wirksam
gefördert. Dabei wirken die Ober- und Unterseite dieses Trich
ters als Heizfläche.
Wird die Produktvorlage fünf Minuten auf eine Temperatur von ca.
30°C erwärmt, bei einem Überdruck von 1 bar, so erhält man ca.
40% der Vorlagemenge als Fruchtwasser. Bei dem angenommenen Bei
spiel erhält man somit in fünf Minuten etwa
100 l Flüssigkeit.
Bei langsamer Drehzahl der Rührwerke 3, 8 floten die Früchte,
z.B. Erdbeeren, an die Oberfläche. Es ergibt sich eine scharfe
Trennung zwischen Fruchtsaft und Früchten.
Zur weiteren Erwärmung wird nun das Fruchtwasser bei geöffnetem
Ventil 20 und 3-Wege-Ventil 25 über die Leitung 19 mittels der
Pumpe 21 zum Temperaturaustauscher 17 gefördert. Durch diesen
wird ein heißes Medium geleitet, so daß dieser Temperaturaustau
scher 17 als zusätzliche Heizvorrichtung wirkt. Da die Wärmetau
scherfläche erheblich größer ist als diejenige des Behälters 2,
erhält man in wenigen Minuten eine Erwärmung des Fruchtwassers
bis auf 100°C. Das Fruchtwasser wird vom Wärmetauscher 17 über
das Leitungsrohr 16 und die Behälterdecke 14 in den Behälter 2
zurückgeleitet. Das heiße Fruchtwasser strömt dabei über die an
der Oberseite schwimmenden Früchte und führt so rasch zur weite
ren Erwärmung der Früchte.
Zusätzlich kann gleichzeitig oder zeitlich versetzt über die Zu
führvorrichtung 18, die vorzugsweise als Druckschleuse aufgebaut
ist, fester Zucker, z.B. Kristallzucker, dosiert in das in das
Behälterinnere zurückfließende Fruchtwasser eingebracht werden.
Der Zucker gelangt somit in gelöster Form in das Behälterinnere
zurück. Die schädigende Wirkung des Kristallzuckers beim direk
ten Zugeben in das Behälterinnere wird dadurch vermieden. Da
hierbei der Überdruck im Kochapparat 1 aufrechterhalten wird,
ist die Kandierung und die Stabilität der Früchte gegenüber
einer drucklosen Einwirkung verbessert.
Nun kann eine zweite Produktvorlage, z.B. gefrorene Erdbeeren,
über das Mannloch 15 in den Kochapparat 1 eingefüllt werden. Die
gefrorenen Erdbeeren schwimmen dabei über den bereits aufgetau
ten Früchten. Die Drehzahl der Rührwerke 3 und 8 bleibt dabei
unverändert.
Das Fruchtwasser wird wie bisher im Kreislauf weiter umgepumpt.
Das erwärmte Fruchtwasser wird dabei auf die noch gefrorenen
Erdbeeren gepumpt. Es wird ein zusätzlicher Mischungseffekt er
zielt, d.h. auf die gefrorenen Früchte wirkt die Erwärmung sehr
rasch ein, weil sie von heißem Fruchtwasser umspült werden. Das
Auftauen wird beschleunigt und erfolgt schonend.
Das Zugeben von weiteren gefrorenen Vorlagenmengen und die
Dosierung des Kristallzuckers in die Rohrleitung 16 erfolgt so
lange, bis die maximale Chargenmenge im Kochapparat erreicht
ist.
Über diesen Weg ist auch eine Umlauf-Mischung möglich.
Es ist auch möglich, statt mit konstantem Überdruck mit wech
selndem Überdruck oder Unterdruck zu arbeiten. Die Membran-Saug-
Druck-Beanspruchung der Zellwand der Früchte erhöht deren Kan
dierung und Stabilität.
Weitere Gutkomponenten können über die Ventile 24, das 3-Wege
Ventil 25, das Absperrventil 26 in den Behälter 2 eingegeben
werden. Es ist eine rasche Einmischung erreichbar.
Nach Erreichen der Sterilisationstemperatur in dem Kochapparat
wird der Überdruck abgebaut und ein Vakuum erzeugt. Hierdurch
wird die Siedetemperatur im Kochapparat 1 abgesenkt. Die dadurch
auftretenden Brüden werden der Temperaturaustauschvorrichtung 17
über die Leitung 16 zugeleitet, wobei dieser von einem Kühlmit
tel durchflossen wird. Das dabei entstehenden Kondensat wird als
Flüssigkeit über die Leitung 19, die Pumpe 21 und den geöffneten
Ventil 20 zum Boden des Behälters 2 zurückgeführt.
Der erfindungsgemäß abgewandelte Kochapparat 1 und Tempera
turaustauscher 17 sowie das besondere Verfahren ermöglicht durch
Verkürzung der Aufheizzeit ein kürzeres Herstellungsverfahren
der Fruchtzubereitung und eine schonendere Behandlung der
Früchte, da eine erhöhte Rührwerksdrehzahl und damit eine er
höhte Scherwirkung vermieden wird.
Durch das abgekühlte, dem Behälter 2 zugeführte Kondensat von
Fruchtwasser wird sehr rasch eine Abkühlung der gesamten Char
genmenge von der Sterilisationstemperatur auf die Ab
fülltemperatur von ca. 30 bis 35°C bewirkt.
Durch Öffnen der Zuführvorrichtung 18 zur dosierten Zugabe des
Zuckers kann der Überdruck im Behälter 2 auf den Atmos
phärendruck abgesenkt werden. Es ergibt sich somit im Be
hälterinneren ein intermittierender Wechsel von Überdruck und
Normaldruck während des Aufheizens bis zu Sterilisa
tionstemperatur.
Vorzugsweise erfolgt ein Reinigen und Sterilisieren
(ZIP-Reinigung) des Außenkreises des Kochapparates 1 während der
Zugabe der einzelnen Gutkomponenten. Hierbei ist das Ventil 27
geschlossen. Über das Ventil 28 wird Reinigungsflüssigkeit und
anschließend Heißdampf zugeleitet.
Anschließend folgt das beschriebene Abkühlen unter Vakuum.
Die beschriebene Vorrichtung kann vollautomatisiert aufgebaut
werden. Dabei erfolgt eine zeitmäßige und mengenmäßige Steuerung
aller Vorrichtungsteile. Es ist eine nicht dargestellte Hub-
Kippeinrichtung vorhanden, die Wagen mit den dosierten Frucht
mengen an das gesteuert sich öffnende und schließende Mannloch
15 des Kochapparates ansetzt und die Früchte einkippt.
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung von Lebensmittelzubereitungen, ins
besondere Fruchtzubereitungen, bei dem eine gefrorene Gut
menge in einem geschlossenen Kochapparat durch Erwärmung auf
getaut und gerührt wird, ggf. unter Zugabe weiterer Gutmengen
und Zuschlagstoffe, auf Sterilisationstemperatur erhitzt so
wie auf Verpackungstemperatur abgekühlt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum rascheren Auftauen der gefrorenen Gutmenge
die entstehende Gutflüssigkeit am Boden (5) des Kochapparates
(1) abgezogen und oben in den Kochapparat (1) zurückgeleitet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gutflüssigkeit vor Eintritt in den Kochapparat erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Erhitzen der zum Kochapparat (1) zurückgeleiteten Gutflüssig
keit ein Temperaturaustauscher (17) verwendet wird, durch den
wahlweise Heizflüssigkeit oder Kühlflüssigkeit geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die zum Kochapparat (1) zurückgeleitete Gutflüssigkeit so
lange erhitzt wird, bis im Behälterinneren das Gut die Steri
lisationstemperatur erreicht hat.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die
zum Kochapparat (1) zurückfließende, erhitzte Gutflüssigkeit
fester Zucker zugegeben wird, der gelöst in den Kochapparat
(1) gelangt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wäh
rend des Auftauens der gefrorenen Gutmenge und/oder Zugabe
von Gutzuschlagstoffen im Kochapparat (1) ein vorbestimmter
gleichmäßiger oder wechselnder Über- oder Unterdruck erzeugt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach
Erreichen der Sterilisationstemperatur im Behälterinneren Un
terdruck erzeugt, die auftretenden Brüden der Temperaturaus
tauschvorrichtung (17) zugeleitet, die dann als Kondensator
von Kühlflüssigkeit durchflossen wird und das als Kondensat
austretende Fruchtwasser in den Kochapparat (1) zur raschen
Abkühlung der Gutmenge auf Verpackungstemperatur zurückgelei
tet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am
Boden (5) des Kochapparates (1) abgezogene Gutflüssigkeit in
den Kochapparat im Bereich der größten Umfangsgeschwindigkeit
des Rührwerkes (3) zurückgeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die
rückgeleitete Gutflüssigkeit ein oder mehrere Zuschlagstoffe
eingegeben werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu
sätzlich zu den am Kochapparat (1) außen verwendeten zonen
förmigen Heizvorrichtungen im Behälterinneren eine Heizvor
richtung in Form eines den Boden des Behälters zugewandten
Trichters (12) verwendet wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Koch
apparates (1) angeordneten Vorrichtungsteile einer Reinigung
und Sterilisation (CIP-Sterilisation) unterworfen werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung des
Kochapparates (1) mit Gut und Zuschlagstoffen zeitlich und
mengenmäßig gesteuert selbsttätig vorgenommen und der Steri
lisation der zum Kochapparat außenliegenden Vorrichtungs
teile zeitlich gesteuert vorgenommen werden.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
eine vom Boden (5) des Kochapparates (1) zur Behälterdecke
(14) zurückführende Außenleitung (19, 16) vorhanden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in
diese Außenleitung (19, 16) ein Temperaturtauscher (17) ein
geschaltet ist, der als Heizvorrichtung oder als Kondensator
betreibbar ist.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Rückleitung (16) zwischen Kochapparat
(1) und Temperaturtauscher (17) eine Einbringvorrichtung
(18) für Zuschlagstoffe, z.B. Zucker, gegebenenfalls unter
Aufrechterhaltung von Überdruck oder Vakuum im Kochapparat,
vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß in die Rückleitung (19) ein Absperrventil
(20) und eine Pumpe (21) eingeschaltet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Rohrleitung (19) zum Wärmeaustauscher (17) nach der
Pumpe (21) ein 3-Wege-Ventil eingeschaltet ist und daß von
diesem eine Rohrleitung (29) über ein Ventil (26) zum Koch
apparat (1) im Bereich der größten Umfangsgeschwindigkeit
des Rührwerkes (3) geführt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Rohrleitung (19) vor der Pumpe (21) und nach dem Ventil
(20) eine Einführvorrichtung (24) in Form von ein oder meh
reren Absperrventilen für ein oder mehrere Gutzuschlagstoffe
vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Rohrleitung (16) nach dem Wärmeaustauscher (17) ein Ab
sperrventil (27) vor der Zuführvorrichtung (18) und eine Zu
führvorrichtung mit Absperrventil (28) für die CIP-Reinigung
vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
eine selbsttätige Hub- und Kippeinrichtung für Wagen zum
Einbringen von Gut in das Mannloch (15) des Kochapparates
(1) vorhanden ist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine selbsttätig arbei
tende Steuereinrichtung für die zeitliche Betätigung der
Vorrichtungsteile, sowie die mengenmäßige Dosierung der Gü
ter und Gutzuschlagstoffe, sowie der Einbringung der Güter
und Zuschlagstoffe in den Kochapparat vorhanden ist.
Priority Applications (1)
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