DE3930934C2 - - Google Patents

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 in der Praxis 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.

Aus der DE 28 05 131 A1 ist eine Wärmebehandlung von Waren, wie Lebensmitteln bekannt, die auf einem dichten Förderband bewegt und hierbei durch eine dünne, biegsame Deckschicht überdeckt werden. Die so bewegten Waren werden mit einer Flüssigkeit übergossen, wobei die Flüssigkeit eine von der Temperatur der Waren abweichende Temperatur besitzt. Vornehmlich sollen tief­ gefrorene Lebensmittel aufgetaut werden.

Aus der DE 32 01 186 A1 ist ein Verfahren zum Schnellkühlen, Kühllagern und Erwärmen von Speisen bekannt. Hierbei wird den in einem Nutzraum gelagerten Speisen insbesondere Luft mit entsprechender Temperatur zum Kühlen oder Erwärmen zugeführt.

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.